Biến tần đang hiện diện trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, nó có chức năng và ứng dụng cao trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực. Trong bài viết này, thietbidienhungthinh.com.vn sẽ tổng hợp đầy đủ và chi tiết nhất các thông tin về biến tần theo cách dễ hiểu nhất.
Contents
- Định nghĩa biến tần là gì?
- Tại sao phải sử dụng biến tần?
- Phân loại biến tần
- Cấu tạo của biến tần
- Nguyên lý hoạt động của biến tần
- Biến tần có ứng dụng gì trong các ngành công nghiệp?
- Cách lựa chọn biến tần phù hợp
- Các hãng biến tần phổ biến hiện nay
- Kết luận
Định nghĩa biến tần là gì?
Theo định nghĩa thông thường, thì biến tần (tên Tiếng Anh là Inverter, AC Drive, VFD…) là bộ thiết bị điện tử chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) hoặc xoay chiều (AC) ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác. Định nghĩa này khá phức tạp đối với những người không có kiến thức về kỹ thuật điện tử.
Để mang đến dễ dàng phát âm, Tự động hóa Hưng Thịnh tiếp tục diễn giải đi theo phương pháp đơn thuần rộng :
Theo đúng tên gọi của nó, thì biến tần là bộ thiết bị điện tử làm thay đổi tần số của dòng điện, từ đó làm thay đổi tốc độ quay của động cơ.
Tần số là số chu kỳ dạng sóng của dòng điện xoay chiều lặp lại trong một giây, được biểu thị bằng đơn vị hertz (Hz). Tần số 120Hz có nghĩa là hoán đổi 120 lần âm và dương trong 1 giây.
Tần số của dòng điện năng quyết định hành động vận tốc xuay của bộ động cơ, vì vậy biến hóa đc mốc giới hạn tiếp tục làm cho biến hóa vận tốc xuay của bộ động cơ. Nếu số lần cải thiện từ bỏ 60H z lên 120H z, hộp động cơ tiếp tục xuay thời gian nhanh gấp rút 2 dịp .
Biến tần hoạt động thế nào
Tần số của lưới năng lượng điện US gia hạn sống 60 Hz, vào lúc sống Âu Lục & Châu Á Thái Bình Dương được xem là 50 Hz .
Để đến dễ dàng tưởng tượng, xin mời độc giả tìm hiểu thêm những thí dụ căn bản sau trên đây :
Ví dụ 1: Điều hòa inverter
Sau ấy, hộp động cơ tiếp tục ngừng hẳn, & 1 thời hạn sau lúc độ ẩm vào nơi Khủng dần dần lên va nấc số lượng giới hạn cải thiện một hay 2 độ C, bộ động cơ lại liên tục hoạt động lại từ bỏ đầu nhằm hạn chế độ ẩm xuống nấc 24 độ C sẽ thiết đặt bắt đầu .
Điều này gây tiêu tốn điện năng do động cơ phải liên tục khởi động lại từ đầu.
Với điều hòa có công nghệ inverter, khi nhiệt độ đạt được mức 24 độ C, biến tần sẽ làm giảm tần số của dòng điện xoay chiều cấp vào máy nén, điều này làm giảm tốc độ quay của động cơ máy nén chứ không tắt hẳn máy nén.
Kết quả được xem là bộ động cơ sản phẩm nén khi nào cũng sử dụng được làm cho gia hạn độ ẩm vào nơi luôn luôn sống nút 24 độ C, tự ấy tiết kiệm chi phí năng lượng điện rộng phổ biến so sánh có máy điều hòa ko mang inverter .
Ví dụ 2: Biến tần băng tải trong dây chuyền sản xuất.
Trong các nhà máy, với băng tải không có biến tần, băng tải sẽ di chuyển đột ngột làm hàng hóa bên trên bị rơi đổ.
Với băng tải có biến tần, băng tải sẽ di chuyển tăng dần tốc độ khiến cho hàng hóa không bị rơi đổ (nhờ vào bộ điều khiển Pid). Biến tần trong trường hợp này làm thay đổi tần số của dòng điện dẫn tới động cơ, từ đó có thể kiểm soát tốc độ quay của động cơ hay thời gian tăng giảm tốc độ giúp vận chuyển hàng hóa an toàn.
Như vậy về bản chất, dòng điện 1 chiều hoặc dòng điện xoay chiều không có biến tần sẽ làm động cơ quay với 1 tốc độ cố định. Khi có thêm biến tần, biến tần sẽ làm biến đổi tần số của dòng điện 1 chiều hoặc xoay chiều đó thành dòng điện xoay chiều có tần số biến thiên, từ có thể tùy chỉnh tốc độ quay của động cơ theo ý mình.
Tại sao phải sử dụng biến tần?
Nếu không có biến tần, các động cơ khi hoạt động sẽ luôn quay ở 1 tần số nhất định. Điều này sẽ tiêu tốn điện năng một cách lãng phí và gây nguy hại cho các thiết bị điện.
Có nhiều cách để làm thay đổi tốc độ quay của động cơ. Trước tiên chúng ta phải tìm hiểu công thức tính tốc độ quay của động cơ:
N=60f(1-s)/PTrong đấy :
N : Tốc độ xuay của bộ động cơ ( vòng / phút )
f : Tần số của lưới điện ( Hz )
s : Hệ số té
P. : Số song rất tự ( kém được xem là 1, 2, 3, bốn )
Thông qua cơ chế nào, hoàn toàn có thể nhìn thấy nhằm biến hóa vận tốc bộ động cơ bắt buộc bắt buộc biến hóa một vào tam nhân tố : f, s, P. .
- Nếu thay đổi P thì chỉ có thể thay đổi số cặp cực, tuy nhiên nếu muốn tốc độ động cơ giảm đi nhiều thì phải tăng số cặp cực lên quá nhiều làm cho động cơ trở nên phức tạp. Và mỗi lần thay đổi làm cho động cơ bị giật.
- Nếu thay đổi s thì động cơ sẽ không bị giật, tuy nhiên để điều khiển hệ số trượt s cần phải có thêm bộ điều khiển hệ số trượt, điều này cũng làm cho động cơ trở nên phức tạp hơn.
- Phương án cuối cùng và cũng là tối ưu nhất, đó là làm thay đổi tần số f. Và biến tần chính là công cụ để thực hiện điều này.
Phân loại biến tần
Phân loại theo cấu tạo
- Biến tần gián tiếp: Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều thông qua bộ phận chỉnh lưu. Sau đó dòng điện một chiều này lại được chuyển thành điện xoay chiều qua nghịch lưu. Biến tần gián tiếp dùng cho động cơ công suất 0.25kw – 700kw và được chia làm biến tần nguồn áp và biến tần nguồn dòng.
- Biến tần trực tiếp: Biến tần kết nối trực tiếp với lưới điện thông qua van bán dẫn (không qua khâu trung gian 1 chiều). Điện lưới xoay chiều được trực tiếp biến đổi thành dòng điện xoay chiều có tần số khác bằng 1 van đóng mở duy nhất trong 1 khoảng thời gian nhất định. Biến tần gián tiếp được dùng cho động cơ công suất > 700kw.
Phân loại theo dòng điện
- Biến tần AC: dùng để điều khiển động cơ điện xoay chiều AC.
- Biến tần DC: dùng để điều khiển động cơ điện 1 chiều DC.
Phân loại theo sóng đầu ra:
- Biến tần sóng vuông.
- Biến tần sóng sin.
- Biến tần sóng sửa đổi.
Phân loại biến tần theo loại tải:
- Biến tần 1 pha: đầu vào là 1 pha 110V hoặc 220V, đầu ra là 3 pha 220v hoặc 380v.
- Biến tần 3 pha: đầu vào là 3 pha 220V hoặc 480V.
Phân loại biến tần theo kỹ thuật chế độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) khác nhau:
- Điều chế độ rộng xung đơn giản (SPWM).
- Điều chế độ rộng nhiều xung (MPWM).
- Điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM).
- Điều chế độ rộng xung hình sin đã sửa đổi (MSPWM).
Phân loại biến tần theo mức đầu ra:
- Biến tần 2 bậc.
- Biến tần đa bậc.
Cấu tạo của biến tần
Sơ đồ cấu tạo của biến tần gián tiếp:
- Bộ chỉnh lưu: gồm 6 Diode theo chỉnh lưu tự động. Điện áp được đấu nối đầu vào khối chỉnh lưu có thể là 1 pha hoặc 3 pha tùy vào ứng dụng của biến tần.
- Khối lọc: gồm L và C.
- Khối nghịch lưu: gồm 6 bộ biến đổi IGBT (trước đây là tranzito) hoạt động như những công tắc tự động bật và tắt với tốc độ cực nhanh để tạo sóng đầu ra.
Sơ đồ cấu tạo của biến tần trực tiếp:
Biến tần liên đới với 2 giao diện bộ chuyển đổi được xem là Cyclo Converter & bộ chuyển đổi ma trận ( Matrix converter ). Chúng xoàng xĩnh đc sài mang lại biến tần mang hiệu suất rất mập khoảng chừng vài ba Megawatt đến tới vài ba chục Megawatt .
Thiết kế của biến tần liên đới tinh vi rộng đa dạng so sánh mang biến tần gián tiếp .
Bộ chuyển đổi cyclo
Là bộ chuyển đổi tần số trực tiếp sử dụng thyristor được chia thành 2 chiều âm dương mỗi bên, chúng hoán đổi giữa các pha của nguồn cấp để tạo ra điện áp xoay chiều có tần số thấp.
Bộ chuyển đổi ma trận
Bộ chuyển đổi ma trận bố trí những công tắc nguồn bán dẫn thành thông số kỹ thuật ma trận & tinh chỉnh và điều khiển nó nhằm quy đổi điện áp đầu trong AC thành điện áp xoay chiều mong ước. Vì điện áp AC đầu trong ko đc quy đổi thành DC phải ko phải tới tụ năng lượng điện tàng trữ nguồn năng lượng .
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Trước tiên, lưới điện đưa vào điện áp 3 pha có đồ thị hình Sin với tần số là f như đồ thị dưới đây:
Sau khi đi qua bộ chỉnh lưu gồm 6 Diode, điện áp DC vẫn bị gợn sóng như hình vẽ dưới đây:
Khối chơi lưu giữ bao gồm 6 IGBT dùng giải pháp PWM nhằm điều chế độ bao la xung .
Phương pháp này còn được gọi là pump áp ở tần số cao. Tần số này càng lớn thì điện áp đầu ra càng mịn. Điện áp đầu ra sau khi đi qua bộ nghịch lưu sẽ có dạng hình Sin như dưới đây:
Thông thường, một động cơ có hai chế độ làm việc:
- Chế độ máy phát: Động cơ đóng vai trò như một máy phát sẽ phát điện áp ngược lại vào điện lưới, lúc này 6 chiếc Diode mắc song song với IGBT trong bộ chỉnh lưu giúp điện áp được lưu thông và quay trở lại tụ C và tích điện tại đây. Nếu không có 6 chiếc Diot này thì năng lượng điện sẽ không được giải phóng và đi vào IGBT làm chết IGBT.
- Chế độ động cơ: Lượng điện áp đi vào bộ chỉnh lưu thông qua IGBT sẽ cấp hết vào động cơ để tiêu thụ hết lượng điện đó.
Tham khảo phương pháp setup biến tần .
Biến tần có ứng dụng gì trong các ngành công nghiệp?
Biến tần ngày nay đã trở nên rất phổ biến không chỉ với các thiết bị điện gia dụng mà còn trong các ngành công nghiệp do các tác dụng hữu ích của nó.
Lợi ích của biến tần trong công nghiệp
1. Làm tăng năng suất hoạt động của thiết bị máy móc
Biến tần vừa cung cấp nguồn điện liên tục cho các thiết bị điện công nghiệp vừa làm tăng khả năng chịu tải của nguồn điện, từ đó làm tăng năng suất của dây chuyền sản xuất và tăng doanh thu cho ngành.
2. Giúp giảm thiểu thời gian chết trong hoạt động sản xuất
Do tính năng tích trữ được nguồn điện, khi xảy ra sự cố mất điện, biến tần vẫn có thể tiếp tục cấp điện cho các thiết bị điện tránh cho việc sản xuất bị đình trệ. Việc cung cấp điện áp liên tục cũng giúp bảo vệ các thiết bị điện khỏi bị hư hại cháy nổ.
3. Dễ dàng lắp đặt thay thế thiết bị máy móc công nghiệp
Nhờ có biến tần công nghiệp, công việc thay thế bảo trì các thành phần máy móc mà không cần tắt toàn bộ hệ thống. Các biến tần cũng có thể hoán đổi cho nhau khi đang sử dụng. Điều này giúp hoạt động sản xuất không bị ngừng trệ.
4. Tự động hóa quy trình sản xuất
Một lợi ích to lớn mà biến tần mang lại là có thể điều khiển được tốc độ của máy móc để không bị dừng hoặc chạy đột ngột, điều này giúp cho dây chuyền sản xuất diễn ra một cách tự động theo cài đặt từ trước trên biến tần. Sự tự động hóa cũng làm tiết kiệm chi phí nhân công cũng như làm giảm rủi ro không đáng có liên quan đến con người và máy móc. Xem lại ví dụ 2 về biến tần trong băng tải.
Sử dụng biến tần như một giải pháp hữu ích trong các ngành công nghiệp
Nhờ các lợi ích kể trên, biến tần đã được ứng dụng làm giải pháp trong rất nhiều ngành công nghiệp như: Dệt nhuộm, khai thác mỏ, thực phẩm, thủy sản, bơm cấp nước, nhựa, chế biến gỗ, ngành giấy, xây dựng, xi măng, mía đường, ngành in, chế tạo máy, thép, thiết bị nâng hạ,…
Các phương án dùng biến tần trợ giúp tự động đến những ngành công nghiệp khiến cho mang lại hoạt động giải trí chế tạo có thể trở nên đơn thuần & tiết kiệm ngân sách và chi phí rộng trước cực kỳ đa dạng .
không chỉ thế, biến tần cũng đc phần mềm phổ biến vào đời sống, gần vào những vật dụng năng lượng điện dân dụng vào mái ấm gia đình cũng như máy điều hòa, máy giặt, tuyệt những UPS ( năng lượng ) .
Các tấm năng lượng mặt trời cũng sử dụng biến tần để chuyển đổi đầu ra dòng điện một chiều của tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều tần số phù hợp với lưới điện thương mại hoặc thiết bị điện trong gia đình, được gọi là biến tần hòa lưới.
Cách lựa chọn biến tần phù hợp
lúc chọn lựa tậu biến tần, các bạn bắt buộc quan tâm những yếu tố sau :
1. Thông số điện áp đầu vào của biến tần
Biến tần sở hữu 2 phong cách nguồn vào được xem là đầu trong một trộn có điện áp một trộn 110V hay 220V, & nguồn vào ba trộn sở hữu điện áp tam trộn 220V hay 480V .
Tùy trong phần mềm của biến tần mà lại dùng nguồn vào khác biệt nhau, mang hộp động cơ mang dải hiệu suất bên dưới 15 kw buộc phải sài đầu trong một trộn, sở hữu bộ động cơ dải hiệu suất mập > 15 kw bắt buộc sài nguồn vào ba trộn .
2. Thông số công suất của biến tần
lúc chọn lựa biến tần, cần dùng giao diện biến tần với hiệu suất > = trăng tròn % hiệu suất chuyên chở hộp động cơ. VD : Công suất của hộp động cơ 10 kw thì biến tần cần sở hữu hiệu suất phải chăng hàng đầu được xem là 2 kw .
3. Chất lượng của biến tần
Quá trình setup hay sài biến tần hoàn toàn có thể nảy sinh ra hỏng, nguyên do hỏng biến tần hoàn toàn có thể tạo ra trường đoản cú những thông số kỹ thuật, thao tác làm việc lắp ráp hay cũng hoàn toàn có thể bởi vì unique của chính biến tần ấy .
Do đó lúc sắm tậu biến tần, những khách tham quan bắt buộc mua căn nhà cung ứng đáng tin cậy, mang tên thương hiệu, hoạt động giải trí chậm năm vào ngành .
Tham khảo bài xích viết lách bí quyết chọn lựa biến tần tương thích .
Các hãng biến tần phổ biến hiện nay
Theo Tự động hóa Hưng Thịnh, đơn vị chức năng phân phối phương án biến tần chậm năm mang lại xác định sở hữu nhì hãng sản xuất biến tần có lợi số 1 cũng cũng như sở hữu độ phổ cập tăng cao số 1 trên Nước Ta lúc bấy giờ được xem là INVT & Siemens .
Nếu các bạn sở hữu chi phí có hạn & mong muốn sài biến tần quality có lợi hoàn toàn có thể xem xét chọn lựa INVT, Siemens. Riêng mẫu Siemens tiếp tục tương thích có dải hiệu suất bé nhỏ rộng .
Với tầm giá cao hơn chút có thể lựa chọn LS hay Mitsubishi.
Tham khảo bài bác viết lách đối chiếu những hãng sản xuất biến tần có lợi số 1 lúc bấy giờ .
Kết luận
Vấn đề này, Tự động hóa Hưng Thịnh sẽ trình làng tới độc giả các kỹ năng và kiến thức căn bản về biến tần đi theo bí quyết đơn thuần hàng đầu .
Nếu các bạn đang được sở hữu nhu yếu tìm hiểu và khám phá những kỹ năng và kiến thức về biến tần, phải theo dấu những bài xích viết lách bên trên website của Công ty Đà Nẵng Discovery nhằm update những thông báo thế hệ số 1 .
Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư