[ KIẾN THỨC] Biến tần là gì? Cấu tạo – Chức năng- Cách sử dụng biến tần

Rất vui vì tất cả chúng ta lại gặp nhau. Ở bài viết này Dung san sẻ đến những bạn một thiết bị điện chuyên dùng cho công nghiệp. Một thiết bị nghe nhiều từ lúc còn ngồi ghế nhà trường đến khi đi làm đó là thiết bị ” Biến tần ”. Trong bài viết Dung sẽ san sẻ đơn cử biến tần là gì ? Cấu tạo của biến tần ? Nguyên lý hoạt động giải trí ? Chức năng của biến tần ? Ứng dụng của biến tần ? cách sử dụng biến tần ? … Từ đó những bạn sẽ có thêm thông tin về loại thiết bị này nhằm mục đích ship hàng cho việc làm và học tập .

Biến tần tiếng anh là gì?

Nhiều bạn kỹ thuật, sinh viên khi tìm hiểu và khám phá về nghành biến tần – tự động hóa đều từng vướng mắc không biết từ “ biến tần ” dịch sang tiếng anh là gì và viết như thế nào ?

Giải đáp:

Từ Biến tần, dịch sang tiếng Anh là Inverter.

trái lại, từ Inverter, dịch sang tiếng Việt thì không chỉ là mỗi Biến tần, mà Inverter là một từ chung bao hàm cả một công nghệ tiên tiến, trong đó biến tần có sử dụng công nghệ tiên tiến này. Inverter hoàn toàn có thể hiểu là một công nghệ tiên tiến tiên tiến và phát triển được nhiều hãng điện tử sử dụng giúp hạn chế tối đa hao phí nguồn năng lượng trong những thiết bị điện .

Biến tần là gì?

Trước khi vào nội dung chính thì tất cả chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu và khám phá sơ về loại thiết bị này trước nhé .Máy biến tần là gì ?

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.

Nói đơn cử hơn biến tần là thiết bị làm biến hóa tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ. Và trải qua đó hoàn toàn có thể tinh chỉnh và điều khiển vận tốc động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến những hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng những linh phụ kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào những cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ ( rotor ) .Bộ biến tần thường được sử dụng để điều khiển và tinh chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều theo chiêu thức điều khiển và tinh chỉnh tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ đổi khác thành tần số biến thiênCó nhiều loại biến tần như :– Biến tần AC ; biến tần DC ; biến tần 1 pha 220V ; biến tần 3 pha 220V ; biến tần 3 pha 380V ; …– Bên cạnh những dòng biến tần đa năng, những hãng cũng sản xuất những dòng biến tần chuyên sử dụng : biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt ; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục ; biến tần chuyên dùng cho thang máy ; biến tần chuyên dùng cho mạng lưới hệ thống điều hòa ; …

Cấu tạo của biến tần

• Cấu tạo của máy biến tần bên trong biến tần là các bộ phận có chức năng nhận điện áp đầu vào. Có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ.
• Các bộ phận chính của biến tần bao gồm; bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch điều khiển.
• Ngoài ra biến tần được tích hợp thêm một số bộ phận khác như: bộ điện kháng xoay chiều; bộ điện kháng 1 chiều; điện trở hãm; bàn phím; màn hình hiển thị; module truyền thông;…

Sơ đồ mạch biến tần 3 pha

Công thức biến tần

Từ công thức trên tất cả chúng ta thấy để đổi khác được vận tốc động cơ có 3 chiêu thức :

1. Thay đổi số cực động cơ P
2. Thay đổi thông số trượt s
3. Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào

Trong đó 2 chiêu thức đầu khó triển khai và không mang lại hiệu suất cao cao. Phương pháp biến hóa vận tốc động cơ bằng cách biến hóa tần số là giải pháp hiệu suất cao nhất .

=> Inverter Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp đặt lên động cơ qua đó thay đổi tốc độ động cơ.

Biến tần hoàn toàn có thể đổi khác tần số từ 0H z đến 400H z ( một số ít dòng biến tần kiểm soát và điều chỉnh tới 590H z hoặc cao hơn ). Chính vì thế hoàn toàn có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn thông thường so với chạy tần số 50H z .

Chức năng của biến tần

Thực tế ở những nhà máy sản xuất sản xuất và sản xuất thì sẽ cần sử dụng nhiều đến những ; động cơ, motor động cơ điện hay quạt trong quy trình thao tác. Tuy nhiên không hề sử dụng mãi một cấp vận tốc cho quy trình sản xuất được, hơn thế nữa với những cấp vận tốc cho sẵn thì phần nhiều không cung ứng được nhu yếu thao tác của tiến trình sản xuất từ công ty .Bên cạnh đó, quy trình sản xuất và sản xuất mẫu sản phẩm sẽ có lưu lượng hoặc số lượng đổi khác, tùy vào nhu yếu thị trường cũng như những quy trình tiến độ trong năm .Đối với những động cơ không đồng nhất xoay chiều 3 pha hiệu suất lớn thì sẽ rất khó tinh chỉnh và điều khiển nếu không có mạng lưới hệ thống inverter. Chính cho nên vì thế mà cần sử dụng đến biến tần để cho phép đổi khác vận tốc những loại động cơ điện, quạt hay motor sao cho tương thích .

Nguyên lý làm việc của biến tần

Nguồn điện 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. Điện đầu vào có thể là một pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định (ví dụ 380V 50Hz)

Điện áp 1 chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Lúc đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn tụ điện. Kế đến, thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT (viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần) sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM.

Lợi ích của việc sử dụng biến tần

•  Dễ ràng thay đổi tốc độ động cơ, đảo chiều quay động cơ.
• Giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác nên không gây ra sụt áp hoặc khó khởi động.
•  Quá trình khởi động thông qua biến tần từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.
• Tiết kiệm năng lượng đáng kể so với phương pháp chạy động cơ trực tiếp.
• Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
• Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tụ bù, giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây.
• Biến tần được tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm rất dễ dàng.

Các loại biến tần

Phân loại biến tần

Biến tần được phân loại theo đặc tính của dòng điện vì thế ta có 2 loại chính là biến tần AC và biến tần DC.

• Biến tần AC; là loại được sử dụng phổ biến, dùng để điều khiển tốc độ của động cơ, motor điện xoay chiều.
• Biến tần DC; loại này được dùng trong các ứng dụng kiểm soát rẽ nhánh của các động cơ, motor điện một chiều.
• Ngoài ra còn có các loại biến tần theo công suất,…

Các thông số cơ bản của biến tần

Để sử dụng được biến tần cần phải setup một số ít thông số kỹ thuật tương quan trước khi đưa vào sử dụng. Và cần chú ý quan tâm những thông số kỹ thuật như sau :

Các thông số cơ bản khi cài đặt biến tần

Cài đặt thông số kỹ thuật thì chỉ cần vài thông số kỹ thuật là hoàn toàn có thể khởi động được .

1. Cài thông số chọn cách RUN/STOP

Trên bàn phím hay trải qua chân tinh chỉnh và điều khiển bên ngoài ( 24V + S1 ) .

Tài liệu biến tần thường là tiếng Anh nên tìm thông số có cụm từ thường là (Main run source selection). (Operation Method) hoặc (Drive Mode – Run/Stop Method). Tùy mỗi loại biến tần có cách ghi khác nhau nói chung ai hiểu tiếng anh thì rất dễ.

Trong đó có những lựa chọn như sau :

0: Keypad : Run/Stop trên bàn phím.
1: External Run/Stop control: Run/Stop bên ngoài.
2: Communication: Run/Stop qua cổng RS485.

2. Thời gian tăng tốc ( Acceleration time 1) và thời gian giảm tốc (Deceleration time 1)

Thời gian tăng tốc: là thời gian khi ta nhấn RUN thì motor sẽ chạy từ 0Hz ~ 50HZ nói chung là lúc chạy tốc độ tối đa. Thường mặc định là 10 giây, tùy ứng dụng sẽ có thời gian khác nhau.

Thời gian giảm tốc: là thời gian khi nhấn STOP đến khi động cơ ngừng hẳn. Trong biến tần có thông số cài đặt bỏ qua chế độ Deceleration. Đó là Fee Run, là lúc nhắn STOP sẽ cho motor ngừng tự do.

3.Chọn lựa cách thức thay đổi tần số

Thông số này thường diễn đạt tùy mỗi hãng là ( Main frequency source selection ), ( Frequency setting Method ), ( Frequency Command ) .Bao gồm những lựa chọn sau :

0: Keypad:Thay đổi tần số bằng nút lên và xuống trên bàn phím.
1: Potentiometer on keypad:Thay đổi tần số bằng núm vặn.
2: External AVI analog signal Input: Thay đổi tần số bằng tín hiệu biến trở hoặc 0-10VDC.
3: External ACI analog signal input: Thay đổi tần số bằng bằng tín hiệu 4-20mA.
4: Communication setting frequency: Thay đổi tần số bằng RS485.
5: PID output frequency: Thay đổi tần số bằng tín hiệu hồi tiếp PID.

4.Cài giới hạn tần số

Cụm từ thường là ( Frequency upper limit ), ( Maximum Frequency ). Là thông số kỹ thuật được cho phép động cơ chạy nhanh nhất có thể với đơn vị chức năng là Hz .

Giả sử:

Khi số này cài là 40H z thì động cơ chạy tối đa là 40H z, n = 60 × 40/2 = 1200 Vòng / Phút. Có thể cài bao nhiêu cũng được trong khoanh vùng phạm vi thông dụng là ( 1-60 Hz ) so với động cơ thường .

=> Tóm lại chỉ với bốn thông số này là bạn có thể sử dụng được biến tần rồi. Còn có rất nhiều thông số để cài đặt, khi đã biết đến đây các thông số khác trong quá trình sử dụng vận hành. Chiến đấu với các ứng dụng thực tế, mò từ từ sẻ hiểu thêm về các thông số còn lại.

Điện trở thắng cho biến tần

Bản thân motor trong quá trình hoạt động khi kéo các tải có monent bị thay đổi liên tục hoặc dừng gấp (Deceleration time ngắn). Ví dụ:

Các máy kéo màng, máy xay, thang máy, cần cẩu. Trong những trường hợp này motor sẽ tạo ra một năng lượng điện hồi tiếp trở về biến tần (inverter DC bus). Lúc này làm điện áp tăng cao, biến tần  sẽ báo lỗi, khi có điện trở xả thì biến tần sẽ chuyển năng lượng này vào điện trở và chuyển thành nhiệt năng.

Thông thường các biến tần tần nhỏ 22KW trở xuống thì chỉ cần đưa điện trở vào là được. Đối với biến tần lớn hơn thì cần bộ trợ xả có tên là Bracking Unit. Vì nó lớn quá nên không tích hợp trong biến tần thôi.

Công suất và Ohm của điện trở sẻ lựa chọn theo bảng tra của nhà sản xuất chứ không phải chọn bừa là được .

Khi sử dụng máy biến tần cần lưu ý

• Căn cứ vào các bộ phận, giai đoạn, công đoạn sản xuất, sau đó xác định được công suất cần thiết cho động cơ. Tùy theo ứng dụng mà các bạn lựa chọn máy biến tần chất lượng sao cho phù hợp nhất, sẽ giúp bạn tiết kiệm được một khoản chi phí.
• Trong bộ máy biến tần là những linh kiện điện tử bán dẫn, vì vậy rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí;…nên cần lưu ý để đảm bảo tuổi thọ cũng như tính chính xác, ổn định của thiết bị.
• Biến tần không thể làm việc khi đặt ở ngoài trời, chúng ta cần lắp đặt trong tủ có không gian rộng, được thông gió tốt, vị trí đặt tủ phải khô ráo, nhiệt độ phòng nhỏ hơn 500 độ C, không có chất khí gas, ăn mòn, bụi bẩn.
•  Nên đọc kỹ hướng dẫn sử dụng, trong trường hợp không hiểu hoặc không chắc chắn thì bạn không nên tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt.
•  Tìm đến các chuyên gia kỹ thuật của nhà cung cấp máy biến tần cho bạn để được hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để máy có thể vận hành tối ưu.
• Cần tính toán giữa các cách thức thay đổi tốc độ động cơ sao cho phù hợp. Ngoài biến tần ra chúng ta hoàn toàn có thể điều chỉnh tốc độ và đảo chiều  bằng cách khởi động sao, tam giác hay khởi động mềm.
• Các bạn lần đầu tiếp xúc và làm việc với biến tần thì cần dành nhiều thời gian tìm hiểu về đặc tính kỹ thuật cũng như các cách thức sử dụng đúng. Lưu ý về quy trình, cách thức sử dụng, lắp đặt để đảm bảo an toàn – hoạt động tốt – hiệu quả cao.

=> Khi máy biến tần báo lỗi, thì hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu, tìm hiểu và khám phá nguyên do gây lỗi, khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại .

Ứng dụng của biến tần

Do ưu điểm vượt trội nên biến tần được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là trong công nghiệp.

Dưới đây là một số ít ứng dụng thông dụng không hề thiếu biến tần ; Bơm nước ; quạt hút / đẩy ; máy nén khí ; băng tải ; thiết bị nâng hạ ; máy cán kéo ; máy ép phun ; máy cuốn / nhả ; thang máy ; mạng lưới hệ thống HVAC ; máy trộn ; máy quay ly tâm ; cải tổ năng lực tinh chỉnh và điều khiển của những hộp số ; sửa chữa thay thế cho việc sử dụng cơ cấu tổ chức điều khiển và tinh chỉnh vô cấp truyền thống lịch sử trong máy công tác làm việc, …

Hướng dẫn chọn biến tần

Lựa chọn biến tần đúng theo nhu yếu sử dụng là rất quan trọng vì nếu chọn sai biến tần sẽ báo lỗi thậm chí còn cháy biến tần. Nếu chọn biến tần cao quá sẽ gây tiêu tốn lãng phí .Chọn biến tần cần phải địa thế căn cứ vào những yếu tố sau

1.Thông số động cơ:

Động cơ 3 pha thường có những loại 127 / 220V, 220 / 380V, 380 / 660V. Trong đó thông dụng nhất là động cơ 3 pha 220 / 380V .– Động cơ 3 pha 127 / 220V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 220V hoàn toàn có thể dùng 2 loại biến tần. Nếu có nguồn vào 3 pha 220V thì chọn biến tần vào 3 pha 220V ra 3 pha 220V. Nếu chỉ có nguồn 1 pha thì chọn biến tần vào 1 pha 220V ra 3 pha 220V ( biến tần loại này chỉ có hiệu suất nhỏ tới vài kW ) .– Động cơ 3 pha 220 / 380V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 220V hoàn toàn có thể dùng 2 loại biến tần như trên .– Động cơ 3 pha 220 / 380V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 380V 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 dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V .

2. Loại tải

Căn cứ vào đặc tính momen của mỗi loại ứng dụng ( loại máy ) người ta chia ra 3 loại tải của biến tần là tải nhẹ, tải trung bình và tải nặng .– Tải nhẹ : những ứng dụng như bơm, quạt chọn dòng biến tần tải nhẹ. Ví dụ biến tần LS là dòng IP5A, H100, biến tần Fuji là dòng eHVAC .– Tải trung bình : những ứng dụng như máy công cụ, máy ly tâm, băng tải, bơm áp lực đè nén, … chọn dòng biến tần tải trung bình. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Ace, biến tần INVT là dòng GD20 .– Tải nặng : những ứng dụng như cẩu trục, nâng hạ, máy nén, máy ép, … chọn dòng biến tần tải nặng. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Mega, biến tần Tập đoàn Mitsubishi là dòng A800 .Lưu ý : biến tần tải nặng hơn dùng tốt cho tải thấp hơn cùng hiệu suất nhưng sẽ gây tiêu tốn lãng phí vì giá cao hơn. Trong khi biến tần loại tải nhẹ hơn thì không hề dùng được cho loại tải nặng hơn cùng hiệu suất. Trong một số ít trường hợp hoàn toàn có thể chọn biến tần loại tải nhẹ hơn có cấp hiệu suất cao hơn để dùng cho tải nặng hơn .

3. Đặc điểm vận hành

Chế độ quản lý và vận hành cũng quyết định hành động rất quan trọng tới việc lựa chọn biến tần .– Chế độ quản lý và vận hành thời gian ngắn : biến tần tinh chỉnh và điều khiển động cơ tăng cường, giảm tốc, chạy, dừng, hòn đảo chiều quay liên tục yên cầu biến tần có năng lực chịu quá tải cao, hoàn toàn có thể phải lắp thêm điện trở xả để bảo vệ biến tần không bị cháy .– Chế độ quản lý và vận hành dài hạn : động cơ thường đạt vận tốc không thay đổi trong thời hạn tương đối dài sau khi khởi động như quạt, bơm, băng tải, …

4. Dòng biến tần chuyên dụng

Nhiều hãng sản xuất những dòng biến tần chuyên được dùng chỉ dùng cho 1 loại ứng dụng như quạt, máy làm nhang, thang máy, … Loại biến tần này có đặc thù là tối ưu về tính năng và giá tiền so với sử dụng biến tần đa năng .

5. Chọn hãng sản xuất

Yếu tố này tương quan đến ngân sách góp vốn đầu tư. Trên thị trường có nhiều hãng sản xuất biến tần. Hầu như những hãng đều có đủ loại biến tần phân phối được những nhu yếu sử dụng trong thực tiễn trong công nghiệp. Khác nhau ở yếu tố chất lượng ( như độ không thay đổi, độ bền, hoạt động giải trí trong điều kiện kèm theo khắc nghiệt ) do công nghệ tiên tiến sản xuất và khác nhau ở nguồn gốc, tên thương hiệu làm cho giá tiền cũng chênh lệch đáng kể .

• Phân khúc biến tần giá thấp có thể kể đến như: INVT, Delta,…
• Phân khúc biến tần giá trung bình: LS, Fuji,…
• Phân khúc biến tần giá cao: Mitsubishi, ABB,…

Lời kết:

Như vậy Dung đã chia sẻ một số thông tin và kiến thức cơ bản về biến tần là gì? Hy vọng bài viết sẽ cần thiết cho những bạn đang cần tìm hiểu. Vì là kiến thức cá nhân và thu thập được trên các trang mạng nên không thể tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp của các bạn để bài viết được hoàn hảo hơn.

Nếu những bạn có đang tìm hiểu và khám phá về những loại cảm ứng nhất là cảm biến báo mức hãy tìm hiểu thêm bài viết này nhé Các loại cảm biến báo mức

Đây là bài viết chia sẻ kiến thức, bên mình không kinh doanh mặt hàng này. Xin cám ơn!

Sales Enginner:

Ms Phương Dung

Mobi: 0937.27.65.66

Mail: dung.tran@huphaco.vn