Biến tần là gì?

Biến tần là gì? có rất nhiều bạn hỏi mình về thiết bị biến tần. Ứng dụng của biến tần là gì?

Trong công nghiệp có rất nhiều động cơ điện. Động cơ điện hiện tại là một thiết bị không thể nào thiếu trong các nhà máy sản xuất. Tuy nhiên động cơ chỉ có thể hoạt động ở một tốc độ và monent nhất định. Vậy làm thế nào để thay đổi?

Có rất nhiều cách, trong đo biến tần là một cách thay đổi tốc độ động cơ. Trong bài viết này cùng mình tìm hiều về thiết bí có thể thay đổi tốc độ động cơ này nhé.

Bài toán thay đổi tốc độ động cơ

Trong công nghiệp có nhiều vị trí cần một tốc độ khác so với tốc độ mặc định của động cơ. Lấy ví dụ, tốc độ của băng tải, có những vị trí cần băng tải chạy với tốc độ cao như di chuyển đên chu trình gia công mới. Có những vị trí cần băng tải chạy chậm như dán nhãn chai cần chạy chậm lại…

Điều khiển tốc độ động cơ là một trong những bài toán làm đau đầu các kỹ sư chế tạo. Có nhiều phương pháp để thay đổi tốc độ động cơ như: thay đổi điện trở phụ mạch rôto, thay đổi điện áp stato, thay đổi số đôi cực, thay đổi tần số.

Trong các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ thì phương pháp thay đổi tần số được dụng rất nhiều tại thời điểm hiển tại. Phương pháp thay đổi tần số có thể thay bất kì tốc độ nào mong muốn.

Thay đổi tần số bằng cách nào? Hiện này chỉ có một biện pháp để thay đổi tần số đó chính sử dụng biến tần.

Biến tần là gì?

Biến tần là một thiết bị có thể thay đổi tần số dòng điện xoay chiều. Các bạn cũng biết chúng ta đang sử dụng dòng điện 220Vac với tần số là 50Hz. Với biến tần có thể thay đổi tần số mà chúng ta sử dụng từ 50Hz xuống 40Hz hặc tăng lên 60Hz tùy ý định của chúng ta.

Phương pháp điều khiển động cơ bằng tần số

Biến tần có khả năng thay đổi tần số dòng điện xoay chiều. Khi thay đổi tần số thì tốc độ động cơ sẽ thay đổi theo phương trình.

Trong đó:

n1: là tốc độ động cơ

f: là tần số dòng điện

p: là số cặp cực

s: là hệ số trượt.

Nhìn vào phương trình trên thì ta có thể thay đổi tốc độ động cơ bằng 3 phương pháp. Thay đổi số cặp cực, thay đổi hệ số trượt, thay đổi tần số điện áp.

Thay đổi số cặp cực liên quan đến kết cấu bên trong của động cơ. Phương pháp thay đổi tốc độ này hầu như không được sử dụng. Bởi vì thay đổi số cặp cực rất phức tạp về mặt kết cấu và giá thành chế tạo tăng lên.

Phương pháp là thay đổi tần số. Đây là phương pháp dễ dàng và đơn giản nhất để có thể điều khiển tốc độ động cơ điện. Phương pháp này sử dụng biến tần để có thể làm được. Phương pháp này cũng làm thay đổi đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ 3 pha.

Trong điều khiển tự động người ta dựa vào đặc tính cơ của động cơ để điêu khiển tốc độ lẫn moment của động cơ 3 pha.

Cấu tạo của biến tần

Biến tần được cấu tạo gồm có: bộ chỉnh lưu, bộ lọc và bộ nghịch lưu, bộ điều khiển. Ngoài các bộ phận chính, biến tần còn tích hợp thêm các bộ phận khác như màn hình, hệ thống điều khiển, nút bấm…

Bộ chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu sử dụng mạch diode cầu để chỉnh từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều. Bộ chỉnh lưu thường được làm nguồn nuôi của biến tần.

Bộ lọc

Khi nguồn điện xoay chiều biến thành dòng một chiều sẽ được qua bộ lọc. Bộ lọc có tác dụng làm phẳng nguồn điện một chiều. Từ đo cho ra dòng điện 1 chiều mịn hơn, phẳng hơn.

Bộ nghịch lưu

Bộ nghịch lưu có tác dụng biến dòng điện 1 chiều thành dòng điện xoay chiều. Bộ nghích lưu có transistor lưỡng cực. transistor này có tác dụng đóng ngắt dòng điện liên tục theo một tần số của bộ điều khiển.

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển có nhiệm vụ đóng ngặt transistor sao cho ra được xung PWM để tạo thành dòng điện xoay chiều. Bộ điều khiển này sẽ được cài đặt bởi người sử dụng. Khi cài đặt thông số cho biến tần bộ điều khiển sẽ tính toán sao cho ra đúng tần số mà người sử dụng cần.

Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì?

Nguyên lý hoạt động của biến tần khá đơn giản. Dòng điện 1 pha hoặc 3 pha xoay chiều đưa vào bộ chỉnh lưu. Bộ chỉnh lưu sẽ biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.

Dòng điện một chiều đi qua dòng bộ lọc. Bộ lọc làm cho dòng điện mịn hơn, phẳng hơn và đi qua bộ nghịch lưu.

Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ biến dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều 3 pha đối xưng. Nhờ vào bộ IGBT và bộ điều khiển bộ nghịch lưu sẽ cho ra dòng điện 3 pha xoay chiều có tần số như mong muốn.

Tại sao phải sử dụng biền tần

Biến tần được sử dụng rất nhiều trong các nhà máy sản xuất. Nếu muốn sản xuất được thì phải có động cơ điện. Động cơ điện muốn điều khiển được phải có biến tần. Biến tần là phương pháp điều khiển động cơ dễ dàng nhất.

Hiện này biến tần còn được tích hợp rất nhiều công nghệ điều khiển như PID, điều khiển moment, điều khiển vừa tốc độ vừa moment,… Với cơ chế điều khiển thông minh biến tần có thể bảo vệ động cơ quá áp, thấp áp.

Với các chế độ tải lớn, biến tần cho phép động cơ từ từ. Nhằm tránh đi việc quá tải dẫn đến hư hại cho động cơ.

Lựa chọn biến tần

Để lựa chọn được một biến tần sử dụng bạn cần phải có những thông số sau:

Thông số của động cơ

Trong công nghiệp người ta thưởng chỉ sử dụng động cơ không đồng bộ ba pha. Vì giá thành của động cơ này rẻ, dễ sử dụng và độ bên cao. Trên thị trường có khá nhiều loại động cơ 3 pha khác nhau. Tùy vào lưới điện sử dụng chọn hợp lý động cơ và biến tần.

Ví dụ: động cơ 3 pha 220/380V. Nếu đấu nối tam giác sử dụng nguồn 220V thì chọn biến tần điện vào 220V và điện ra là 3 pha 220V. Nếu đấu nối hình sao dùng nguồn 380V thì sử dụng biến tần điện vào 3 pha 380V và điện ra 3 pha 380V.

Loại tải của biến tần là gì?

Có 3 loại tải khác nhau được sử dụng trong động cơ. Đó là tải nhẹ, tải trung, tải nặng. Vì biến tần dùng để điều khiển động cơ nên biến tần cũng có 3 loại: biến tần tải nhẹ, biến tần tải trung và biến tần tải năng.

Biến tần tải nhẹ thường được dùng trong những hệ thông bơm, quạt, hệ thống thông gió,  máy nén khí…

Biến tần tải trung dùng trong các hệ thống máy móc như máy bơm áp lực, băng tải, máy ly tâm….

Biến tần tải năng dùng trong công nghiệp nặng để ép, cần cẩu, trục cẩu, các hệ thống có tải lớn…

Đặc điểm hoạt động của biến tần

Đặc điểm vận hành ngắn hạn: Đây là những loại biến tần chịu được sự quá tải cao của động cơ. Động cơ này thường có sự quá tải cao nến khi sử dụng các bạn cần có các biện pháp bảo vệ biến tần. Để sử dụng tốt nhất các bạn nên gắn thêm điện trở xả cho biến tần. Điện trở xả giúp biến tần không bị quá tải cao dẫn đến hỏng hóc và cháy. Biến tần này thường được sử dụng để tăng tốc, giảm tốc động cơ, đảo chiều nhanh chóng động cơ…

Đặc điểm vận hành dài hạn. Đây là biến tần dùng cho các động cơ hoạt động liên tục. Loại biến tần này ít bị hư hỏng, cháy vì động cơ hoạt động liên tục nên ít khi bị quá tải. Nó thường được dùng cho băng tải, quạt, bơm….

Chọn loại biến tần phù hợp với lập trình

Biến tần được sinh ra để điều khiển động cơ. Nếu biến tần khó lập trình điều khiển sẽ gây khó khăn và vất vả cho người lập trình điều khiển. Dẫn đến việc phải tốn thêm thời gian và công sức để tìm hiểu và lập trình cho biến tần.

Biến tần càng dễ sử dụng càng tốt, tuy nhiên nó phải đảm bảo được yêu cầu về tần số của bạn. Nếu quá dễ sử dụng mà không đảm bảo được kĩ thuật mua về chỉ có tốn tiền mà tốn thêm thời gian.

Biến tần chuyên dụng

Có nhiều loại biến tần khác nhau. Tuy nhiên có những loại biến tần được sản xuất chuyên dụng cho một mục đích riêng. Ví dụ như biến tần sử dụng trong thang máy. Biến tần này phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật riêng vì nó liên quan đến tính an toàn của thang máy.

Biến tần chuyên dụng có đặc điểm là chuyên dùng để sử dụng trong một hệ thống nhất định. Nó đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật trong môi trường sử dụng nó. Tối ưu các tính năng đặc biệt chỉ khi sử dụng trong trường hợp chuyên dụng.

Kết luận

Biến tần là một biến pháp điều khiển tốc độ động cơ. Biến tần được sử dụng nhiều trong nhiều trường hợp khác nhau.

Với mỗi loại động cơ sẽ có biến tần khác nhau. Tuy vào nhu cầu và mục đích để sử dụng biến tần hợp lý

Bài viết này chỉ đẻ chia sẻ kiến thức. Mình không kinh doanh mặt hàng này. Cám ơn các bạn đã đọc bài viết của mình.

Liên Hệ

Kỹ Sư Cơ Điện Tử – Mr. Trọng

Zalo/Mobi: 0975 116 329

Mail: trongle@huphaco.vn