Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động biến tần?

Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động biến tần?

Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện một chiều hoặc xoay chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnh.

Nguyên lý hoạt động của biến tần

• Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

• Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

• Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

• Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

Phân loại biến tần

Biến tần có nhiều loại, nếu chia theo nguồn điện đầu vào ta có 2 loại cơ bản là: Biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha. Trong đó, biến tần cho động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi hơn.

Hướng dẫn lựa chọn các loại biến tần

Để lựa chọn được loại biến tần phù hợp cho ứng dụng của bạn, cần xác định rõ nhu cầu ứng dụng, mục đích sử dụng và cân đối mức đầu tư. Để chọn được loại biến tần phù hợp nhất với yêu cầu sử dụng, cần lưu ý những nguyên tắc lựa chọn sau đây:

• Chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất động cơ: tìm hiểu loại động cơ mình cần lắp biến tần là động cơ gì, đồng bộ hay không đồng bộ, 1 pha hay 3 pha, DC hay AC, điện áp bao nhiêu… để chọn biến tần phù hợp. Công suất biến tần phải chọn tương đương hoặc lớn hơn công suất động cơ

• Chọn biến tần theo yêu cầu ứng dụng: khi lựa chọn biến tần cần xác định rõ ứng dụng của bạn là gì? Tốc độ yêu cầu bao nhiêu? Có yêu cầu tính năng điều khiển cao cấp đặc biệt nào hay không? Có yêu cầu tính đồng bộ hệ thống hay truyền thông? Môi trường làm việc có đặc điểm nào cần lưu ý (ẩm ướt, nhiệt độ cao, nhiều bụi, dễ cháy nổ….). Nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, có thể chọn loại biến tần đa năng thông dụng như GD20 hoặc GD200A, tuy nhiên nếu có yêu cầu đặc biệt cần chọn các loại biến tần có tính năng phù hợp với yêu cầu.

• Chọn biến tần theo tải thực tế: Việc chọn lựa biến tần theo tải là một việc rất quan trọng. Việc đầu tiên là bạn phải xác định được loại tải của máy móc là loại nào: tải nhẹ hay tải nặng, tải trung bình và chế độ vận hành là ngắn hạn hay dài hạn, liên tục hay không liên tục… từ đó chọn loại biến tần phù hợp.

• Chọn biến tần thuận tiện cho người lập trình khi lập trình điều khiển hoặc chọn nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình cho các ứng dụng của bạn.

• Chọn biến tần theo đúng thông số kỹ thuật của biến tần cũ (trong trường hợp thay thế hãng khác) hoặc theo thông số kỹ thuật thiết kế yêu cầu.

• Và cuối cùng, đừng quên cân nhắc đến yếu tố tài chính. Để an tâm hãy chọn loại biến tần đã có uy tín và thông dụng trên thị trường, chế độ bảo hành tốt, chất lượng sản phẩm ổn định, bền bỉ và dịch vụ sửa chữa và chăm sóc khách hàng nhanh chóng, tận tâm như INVT.

Các lợi ích của Biến tần

Ngày nay bộ biến tần không còn là một thứ xa xỉ tốn kém chỉ dành cho những doanh nghiệp có nguồn lực tài chính dồi dào, những lợi mà biến tần mang lại cho bạn vượt xa rất nhiều so với chi phí bạn phải trả. Do đó, biến tần đang dần trở thành thiết bị không thể thiếu trong mỗi nhà máy. Những lợi ích của việc sử dụng biến tần INVT bao gồm:

• Thay đổi tốc độ động cơ linh hoạt, đáp ứng yêu cầu công nghệ.

• Tiết kiệm năng lượng hiệu quả, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.

• Bảo vệ động cơ, giảm mài mòn cơ khí.

• Tăng hiệu quả và năng suất sản xuất.

Những điều lưu ý khi sử dụng Biến tần

Điều đầu tiên bạn cần làm khi sử dụng biến tần là đọc kỹ các thông số biến tần  do hãng sản xuất cung cấp riêng cho từng dòng sản phẩm, điều đó sẽ giúp bạn biết rõ cách đấu dây biến tần đúng quy chuẩn. Để chắc chắn, bạn nên để các đơn vị uy tín có các kỹ sư chuyên môn cao lắp đặt và đấu nối cho bạn. Bên cạnh đó bạn cần tìm hiểu các tính năng phụ của sản phẩm như kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp, khả năng mở rộng… để lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị một cách an toàn và hiệu quả.

CÁC THƯƠNG HIỆU BIẾN TẦN PHỔ BIẾN TẠI VIỆT NAM HIỆN NAY

1.  Biến tần xuất xứ châu Âu

• Biến tần ABB: thành lập từ năm 1988 tại Zurich, Thụy Sỹ. ABB là một trong những hãng biến tần phổ biến tại Việt Nam. Hiện nay ABB hoạt động trong 5 lĩnh vực: thiết bị điện, hệ thống điện, tự động hóa và truyền động, tự động hóa quy trình và thiết bị điện hạ thế.

• Biến tần Siemens: được thành lập từ những năm 1847 tại Berlin – Đức, Siemens là tập đoàn công nghệ điện và điện tử toàn cầu. Siemens hoạt động tại hơn 200 quốc gia và tập trung vào các lĩnh vực điện khí hóa, tự động hóa và số hóa.

• Biến tần SCHNEIDER: là dòng biến tần xuất xứ Pháp, có các nhà máy sản xuất tại Pháp, Trung Quốc và Indonesia, đây là một trong những dòng biến tần thương hiệu châu Âu phổ biến nhất thị trường Việt Nam hiện nay.

• Biến tần DANFOSS: là dòng biến tần xuất xứ Đan Mạch, có chỉ số chống nước vượt trội, được sản xuất tại Đan Mạch và Trung Quốc.

• Ngoài ra, còn một số hãng biến tần có thị phần ít hơn như Emerson, Keb, Vacon, Lenze, GE Funuc, Control Technique, Telemecanique, Allen…

2.  Biến tần xuất xứ Nhật Bản

Một số hãng biến tần xuất xứ Nhật Bản như Yaskawa, Mitsubishi, FuJi, Panasonic, Hitachi, Toshiba… được sản xuất tại Nhật Bản và Trung Quốc. Các hãng biến tần Nhật Bản tuy giá thành khá cao nhưng lại được tin dùng nhờ chất lượng tốt, hoạt động ổn định, đặc biệt một số loại có chức năng chuyên dụng.

3.  Biến tần xuất xứ Hàn Quốc

Hãng biến tần xuất xứ Hàn Quốc phổ biến tại Việt Nam hiện nay là LS. Biến tần này có giá thành tương đối thấp so với các dòng biến tần xuất xứ Nhật Bản và châu Âu.

4.  Biến tần xuất xứ Đài Loan

Đại diện tiêu biểu của biến tần xuất xứ Đài Loan là Delta và Shihlin. Đây là 2 dòng biến tần khá phổ biến tại thị trường Việt Nam, được sản xuất tại Đài Loan và Trung Quốc.

5.  Biến tần xuất xứ Trung Quốc

Việt Nam là thị trường tiêu thụ rất nhiều mặt hàng xuất xứ Trung Quốc, trong đó có biến tần. Trước đây, biến tần Trung Quốc thường bị đánh đồng là hàng chất lượng kém, giá thấp. Tuy nhiên với sự phát triển của công nghệ hiện đại và sự đầu tư vào nghiên cứu phát triển, chất lượng biến tần Trung Quốc ngày nay thậm chí được đánh giá không thua kém các hãng khác. Có rất nhiều dòng biến tần Trung Quốc được du nhập vào Việt Nam như biến tần INVT, Sumo, Inovance, Veichi, Sinee, Gtake, ENC, Powtran, Alpha, Sunfar, Rexrorth, Lion, Hedy, Saj, Chziri, Micno, Chinsc, Senlan… với giá từ trung bình đến rất rẻ, nhưng để chọn được dòng biến tần chất lượng tốt, uy tín và giá cả hợp lý thật sự là bài toán nan giải với người sử dụng.