Ngày nay, biến tần được sử dụng rộng rãi ở các cơ sở sản xuất, các công ty doanh nghiệp hay các hộ kinh doanh nhỏ lẻ…nhằm tăng hiệu suất hoạt động và hiệu quả kinh doanh. Vậy biến tần là gì? Biến tần dùng để làm gì? Hãy cùng tìm hiểu công dụng cũng như tính ứng dụng của biến tần nhé.
Biến Tần là gì?
Biến tần là một thiết bị dùng để thay đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác và người dùng có thể điều chỉnh được.
Hay nói cách khác:
Biến tần là thiết bị dùng để làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó giúp điều khiển tốc độ động cơ một cách linh hoạt mà không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ sinh ra từ trường xoay để làm quay động cơ.
Có nhiều loại biến tần khác nhau như: Biến tần AC, DC; biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V, loại biến tần 3 pha 660V, biến tần trung thế… Ngoài các dòng biến tần đa năng thì các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng như: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục; biến tần dùng cho thang máy; chuyên dùng cho hệ thống HVAC;…
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy Biến Tần
- Cấu tạo
Bên trong của biến tần là các bộ phận đảm nhiệm chức năng nhận điện áp đầu vào có tần số cố định và biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ. Những bộ phận chính của biến tần gồm có bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT và mạch điều khiển. Ngoài ra biến tần còn được tích hợp thêm các bộ phận khác như: bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm (điện trở xả), module truyền thông, bàn phím, màn hình hiển thị,…
- Nguyên lý hoạt động Biến Tần
Trước tiên, nguồn điện 1 pha hoặc 3 pha sẽ được chỉnh lưu rồi lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này do bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện thực hiện. Nguồn điện đầu vào có thể là 1 pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp, tần số cố định (ví dụ 380V 50Hz)
Điện áp 1 chiều sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp 1 chiều được tạo ra và được lưu trữ trong giàn tụ điện. Tiếp đến, thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp thì bộ biến đổi IGBT ( tức tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động như một công tắc bật và tắt cực nhanh tạo dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.
Tác dụng của Biến Tần
Đặc điểm nổi bật được biết ở biến tần đó là khả năng làm thay đổi tần số của dòng điện, khả năng thay đổi tùy ý tốc độ của động cơ.
Biến tần dùng để làm gì? Sau đây là 5 công dụng chính của máy biến tần:
Tiết kiệm điện năng
Với đặc tính có thể dễ dàng thay đổi tần số dòng điện, thay đổi tốc độ của động cơ nên việc sử dụng biến tần giúp tiết kiệm được điện năng một cách tối đa, tiết kiệm điện các tải không cần hoạt động hoặc các động cơ không cần thiết phải chạy hết công suất, giúp tiết kiệm điện được đến 20-30 phần trăm so với hệ thống khởi động truyền thống.
Đối với bơm, máy nén khí hay quạt, … cụ thể là các thiết bị cần điều khiển lưu lượng hoặc áp suất thì biến tần giúp ngừng động cơ ở chế độ không tải, nhờ vậy tiết kiệm điện năng.
Bảo vệ động cơ
Có thể dễ dàng tùy chỉnh biến tần để có thể làm thay đổi tốc độ động cơ, do đó dòng khởi động của động cơ sẽ không vượt quá 1,5 lần so với dòng khởi động truyền thống bằng sao-tam giác, 4~6 lần dòng định mức.
Giảm hao mòn thiết bị
Khởi động động cơ từ tốc độ thấp đến tốc độ cao theo ý muốn giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, giúp tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục và tăng tuổi thọ cho động cơ.
Nâng cao năng suất sản xuất
Khi một thiết bị hay máy móc hoạt động ổn định, ít hư hỏng không chỉ giúp giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng định kỳ mà còn giúp nâng cao hiệu suất sản xuất, không làm ảnh hưởng tiến độ, quy trình sản xuất.
Đặc biệt là máy biến tần có thể giúp cho động cơ chạy nhanh hơn, thông thường là 54-60Hz, bình thường là 1500v/p với 50Hz, còn khi có biến tần thì 1800v/p với 60Hz, giúp tăng sản lượng đầu ra cho máy, tăng tốc độ các quạt thông gió.
Đối với một số ngành sản xuất đặc trưng như: sản xuất bao bì nhựa, dệt nhuộm, giấy, in, sắt thép,… các ứng dụng cần điều khiển lưu lượng/áp suất (nước, khí nén, …) hay cẩu trục, thang máy, …thì biến tần sẽ là một công cụ hỗ trợ đắc lực cho hoạt động sản xuất.
Đáp ứng yêu cầu công nghệ
Với nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên hệ số cosphi đạt ít nhất 0.96, công suất phản kháng từ động cơ là rất thấp, gần như được bỏ qua, do đó làm giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tủ tụ bù và giảm thiểu hao hụt đường dây.
Những tác dụng của biến tần được thể hiện rõ hơn đối với những cơ sở, xưởng sản xuất lớn như: ngành dệt nhuộm, sản xuất nhựa, kim loại…việc sử dụng máy biến tần đúng cách sẽ làm tăng năng suất nhiều lần so với việc sử dụng nguồn điện trực tiếp, do đó lựa chọn sử dụng biến tần là sự lựa chọn thông minh cho mọi người, mọi doanh nghiệp sản xuất.
Các ứng dụng của Biến Tần
Biến tần dùng để làm gì? Ứng dụng của biến tần trong các lĩnh vực như sau:
- Thiết bị điện tử
Trong các thiết bị điện tử dùng trong gia đình như tủ lạnh, điều hòa nhiệt độ, máy giặt,… hiện có sử dụng “inverter”, các nhà sản xuất thường quảng bá nó giúp cải thiện hiệu suất năng lượng.
- Biến tần trong đui đèn compact
Các thiết bị này hoạt động dựa vào việc chỉnh lưu điện lưới, và biến tần thực hiện việc tạo dòng điện có tần số cao hơn 50 Hz, để nâng cao khả năng điều khiển và hiệu suất mô tơ điện.
Biến tần cũng được sử dụng với công suất nhỏ, khoảng vài đến vài chục watt như chấn lưu điện tử đèn huỳnh quang, đèn compact, hoặc làm nguồn cung cấp năng lượng cho các ống huỳnh quang (CCFL), thường được sử dụng làm đèn nền màn hình phẳng TFT.
- Các UPS
Nhóm đặc biệt các biến tần là các UPS, là hệ thống nguồn cung cấp liên tục hay hiểu đơn giản hơn là bộ lưu trữ điện dự phòng cho các hệ thống điện toán. Các UPS biến đổi điện các pin sạc lên điện xoay chiều AC cho các hệ thống này và được kích hoạt khi mất điện lưới.
Dòng điện AC từ UPS có thể không có dạng sin, không ổn áp và thời gian cấp điện hạn chế, tùy thuộc vào loại ắc quy sử dụng.
- Thiết bị điện năng
Inverter là thành phần quan trọng của các nhà máy điện năng lượng tái tạo, như điện mặt trời, điện gió, điện thủy triều, điện sóng,… Nó là phương tiện giúp chuyển đổi các nguồn điện năng nói trên thành điện xoay chiều công nghiệp và hòa lên lưới điện.
Dòng điện nguyên khai từ các nguồn năng lượng kể trên với đặc điểm là công suất, điện áp không ổn định. Do đó để hòa lên lưới điện công nghiệp đã sử dụng các biến tần có hệ thống pin sạc làm đệm, chuyển đổi lên điện 3 pha tiêu chuẩn của lưới điện. Các Inverter có nhiều loại đa dạng về công suất, điện áp vào, điện áp ra và số pha. Đối với Inverter hòa lưới thì bắt buộc cần phải có hệ thống kiểm soát dạng xung, pha, điện áp để đạt được việc chuyển năng lượng lên lưới.
Đối với các Inverter cho hệ thống điện mặt trời áp mái thường sẽ có công suất một vài kW, biến đổi lên AC 110 V hoặc 220 V, 1 pha hoặc 3 pha.
Các Inverter dùng cho các trang trại điện mặt trời, điện gió,… thực hiện biến đổi nguồn nguyên khai thành điện 3 pha đồng bộ với lưới, có công suất đến cỡ một vài MW, rồi sau đó được các biến áp thu gom, nâng lên điện áp cao phù hợp với lưới truyền tải điện ở địa phương.
- Ứng dụng trong công nghiệp
Hệ thống cấp nước nhà cao tầng
Việc cấp nước cho các tòa nhà cao tầng thường dùng trước đây là bơm nước lên mái và đẩy xuống từng tầng. Được điều áp cho các tầng bởi các thiết bị điều hòa – giảm áp. Cách cấp nước này quá tốn chi phí và mang lại hiệu quả không cao. Việc lắp đặt giúp bộ biến tần giúp không còn phải tốn chi phí để lắp đặt tháp mái.
Quạt hút hoặc đẩy
Quạt hút – đẩy thường được áp dụng cho các thiết bị công nghiệp: Hút bụi – Thổi lò – Thông gió,…
Ở đây biến tần giúp cho phép động cơ điều khiển áp lực, khởi động mềm, lưu lượng theo yêu cầu cần thiết, giúp tối ưu hóa hoạt động của động cơ và tiết kiệm điện năng lượng.
Hệ thống nén khí
Chế độ điều khiển cung cấp khí thông thường sẽ theo phương thức đóng và cắt. Chế độ này kiểm soát không khí đầu vào bằng van cửa vào. Khi áp suất đạt giới hạn trên thì van cửa vào đóng và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động không tải, và khi áp suất đạt giới hạn dưới, van cửa vào mở và máy nén sẽ vào trạng thái hoạt động có tải.
Công suất định mức motor được chọn theo nhu cầu tối đa, thông thường được thiết kế dư tải, dòng khởi động lớn, motor hoạt động liên tục khi không tải làm tiêu tốn lượng lớn điện năng.
Hệ thống nâng – hạ
Biến tần có thể điều khiển định vị, mô-men xoắn và hãm giúp cho các ứng dụng như cần trục và palăng bằng việc sử dụng động cơ xoay chiều. Bộ biến tần sử dụng cho thiết bị nâng hạ có hệ thống hãm tái sinh, tra năng lượng về lưới, đảm bảo an toàn và tiết kiệm.
Hướng dẫn chọn Biến Tần
Việc lựa chọn biến tần đúng theo yêu cầu sử dụng là quan trọng vì nếu chọn sai biến tần sẽ báo lỗi thậm chí gây cháy biến tần. Và nếu lựa chọn biến tần cao quá sẽ gây lãng phí. Vì vậy, chọn biến tần phải căn cứ vào các yếu tố sau:
- Thông số động cơ:
Các loại động cơ 3 pha thường là 127/220V, 220/380V, 380/660V, thông dụng nhất là loại động cơ 3 pha 220/380V.
Động cơ 3 pha 127/220V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 220V chúng ta có thể dùng 2 loại biến tần. Nếu nguồn vào 3 pha 220V thì chọn biến tần vào 3 pha 220V, ra 3 pha 220V. Nếu chỉ có nguồn 1 pha thì dùng biến tần vào 1 pha 220V, ra 3 pha 220V.
Động cơ 3 pha 220/380V đấu tam giác để dùng nguồn 3 pha 220V có thể dùng 2 loại biến tần như trên.
Động cơ 3 pha 220/380V đấu sao để dùng nguồn 3 pha 380V thì dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V.
Động cơ 3 pha 380/660V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 380V thì dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V.
- Loại tải:
Dựa vào đặc tính momen của mỗi loại loại máy người ta chia ra 3 loại tải của biến tần là tải nhẹ, tải trung bình và tải nặng.
- Tải nhẹ: ứng dụng như bơm, quạt chọn dòng biến tần tải nhẹ. Ví dụ biến tần Fuji là dòng eHVAC, biến tần LS là dòng IP5A, H100.
- Tải trung bình: ứng dụng như máy công cụ, máy ly tâm, bơm áp lực,…thì cần chọn dòng biến tần tải trung bình. Ví dụ biến tần INVT là dòng GD20, biến tần Fuji là dòng Ace.
- Tải nặng: ứng dụng như cẩu trục, nâng hạ, máy nén, máy ép,… chọn dòng biến tần tải nặng. Ví dụ biến tần Mitsubishi là dòng A800, biến tần Fuji là dòng Mega.
Lưu ý: biến tần tải nặng hơn sẽ dùng tốt cho tải thấp hơn cùng công suất nhưng sẽ gây lãng phí vì giá cao. Còn biến tần loại tải nhẹ hơn thì không thể dùng được cho loại tải nặng hơn có cùng công suất. Một số trường hợp có thể chọn biến tần tải nhẹ hơn có cấp công suất cao hơn dùng cho tải nặng hơn.
- Đặc điểm vận hành:
Chế độ vận hành cũng là yếu tố quyết định rất quan trọng đến việc lựa chọn biến tần.
Chế độ vận hành ngắn hạn: biến tần điều khiển động cơ giảm tốc, tăng tốc, chạy, dừng, đảo chiều quay liên tục thì cần biến tần có khả năng chịu quá tải cao, có thể cần phải lắp thêm điện trở xả giúp bảo vệ biến tần không bị cháy.
Chế độ vận hành dài hạn: động cơ đạt tốc độ ổn định trong thời gian tương đối dài sau khi khởi động như bơm, quạt, băng tải,…
- Dòng biến tần chuyên dụng
Nhiều hãng chế tạo các dòng biến tần chuyên dụng chỉ dùng cho 1 loại ứng dụng như quạt, thang máy,… Loại biến tần này tối ưu về tính năng và giá thành so với sử dụng biến tần đa năng.
- Chọn hãng sản xuất:
Có nhiều hãng sản xuất biến tần trên thị trường. Và các hãng đều có đủ loại biến tần đáp ứng được các yêu cầu sử dụng thực tế, chỉ khác nhau ở yếu tố chất lượng ( độ ổn định, độ bền, hoạt động ở điều kiện khắc nghiệt…) do công nghệ sản xuất. Ngoài ra còn khác nhau ở xuất xứ, thương hiệu làm cho giá thành cũng chênh lệch đáng kể.
Phân khúc biến tần giá thấp: INVT, Delta,…
Phân khúc giá biến tần trung bình: Fuji, LS,…
Phân khúc biến tần giá cao: Schneider, Siemens Mitsubishi, ABB,…
Lưu ý khi sử dụng Biến Tần
Nếu đã biết biến tần dùng để làm gì cũng như cách lựa chọn biến tần phù hợp thì khi sử dụng biến tần bạn cũng cần lưu ý những điều sau đây:
- Nên chọn biến tần phù hợp theo từng ứng dụng như vậy bạn sẽ trả chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc.
- Nên đọc kỹ càng hướng dẫn sử dụng, nếu không hiểu hoặc không chắc chắn thì không nên tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số đã thiết đặt.
- Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần hướng dẫn cho bạn lắp đặt, cài đặt để đạt chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn.
- Bạn cần phải đảm bảo các điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm và vị trí. Vì các bộ biến tần không thể làm việc được ngoài trời nên chúng cần được lắp đặt trong tủ có không gian rộng và thông gió tốt (tủ phải có quạt thông gió), và vị trí đặt tủ là nơi khô ráo có nhiệt độ nhỏ hơn 50 độ C, không có chất ăn mòn, khí gas, bụi bẩn và độ cao nhỏ hơn 1000m so với mặt nước biển.
- Bên trong của biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhạy cảm với điều kiện môi trường. Việt Nam là nước có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hóa, phù hợp với điều kiện môi trường Việt Nam.
- Mỗi bộ biến tần đều có cuốn tài liệu tra cứu nhanh, bạn nên ghi chép lại chi tiết các thông số máy thay đổi và các lỗi mà bạn quan sát được vào cuốn này, đây là các thông tin vô cùng quan trọng cho các chuyên gia khi họ khắc phục sự cố cho bạn.
- Nếu như biến tần báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây ra lỗi, chỉ khi nào khắc phục được lỗi thì bạn mới thực hiện khởi động lại.
Trên đây là kiến thức cơ bản để giải đáp cho bạn thắc biến tần dùng để làm gì? Hy vọng thông tin này sẽ hữu ích cho các bạn đang tìm hiểu về biến tần. Hãy theo dõi các bài viết tiếp theo khác của chúng tôi để cập nhật thêm nhiều thông tin bổ ích khác nhé!
Thông tin mua biến tần:
- Địa chỉ: 7 Cô Giang, Hiệp Phú, Tp Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
- Email: sales@kentek.com.vn
- Hotline tư vấn trực tiếp: 0961.470.418
- Website: https://kentek.com.vn