Biến tần là gì ? Cấu tạo biến tần và Nguyên lý hoạt động

Biến tần là gì? Chức năng của biến tần

Biến là “Biến đổi”

Tần là “Tần số”

Tần số ở đây được hiểu là tần số dòng điện xoay chiều, đa số các nước trên thế giới đều sử dụng tần số 50Hz hoặc 60Hz, mạng lưới điện quốc gia Việt Nam sử dụng tần số 50Hz

Định nghĩa Biến tần:

Biến tần là một thiết bị điện, biến đổi tần số dòng điện đầu vào từ tần số này (thường là 50Hz, 60Hz) sang tần số khác ở đầu ra (phổ biến là từ 0 đến 400 hz)

Biến tần chủ yếu được sử dụng để điều khiển tăng giảm tốc độ vòng quay của động cơ xoay chiều bằng cách tăng giảm tần số dòng điện

ω : Tốc độ quay của động cơ, trục y
f   : Tần số dòng điện cấp cho động cơ, các đường cong f11, f12, f13, f14, f1dm (Định mức)
M : Momen, Mth là momen tới hạn, trục x

Nhìn từ hình ảnh đường đặc tính cơ khi thay đổi tần số f của dòng điện xoay chiều cấp cho động cơ 3 pha không đồng bộ, ta thấy:

• Tần số f càng tăng thì tốc độ vòng quay động cơ ω càng tăng
• Tần số f càng giảm thì tốc độ vòng quay động cơ ω càng giảm

Ngoài ra thì biến tần còn có các chức năng sau

• Bảo vệ động cơ điện: Biến tần bảo vệ chạm chập cháy động cơ, bảo vệ mất pha cấp cho động cơ, bảo vệ rò điện động cơ…
• Chống sụt áp hệ thống: Sử dụng biến tần sẽ giúp động cơ khởi động tăng tốc từ từ theo thời gian cài đặt, qua đó làm giảm dòng khởi động, thường là gấp 5-7 lần dòng định mức và gây ra hiện tượng sụt áp lưới điện
• Bảo vệ hệ thống đường dây điện: Giảm dòng khởi động qua đó gián tiếp giúp hệ thống dây dẫn điện chịu dòng điện đi qua nhỏ hơn và do đó sử dụng sẽ bền hơn
• Hỗ trợ động cơ dừng nhanh: Khi ngắt điện cấp cho động cơ, động cơ vẫn quay theo quán tính và sau một thời gian mới dừng hẳn, sử dụng biến tần có thể giúp động cơ dừng ngay bằng cách hãm điện trở, hãm động năng, hãm tái sinh. Qua việc đó làm tăng năng suất, hiệu quả hoạt động của máy móc.
• Điều khiển momen, giữ lực căng ổn định: Một số ứng dụng ví dụ trong ngành bao bì cần giữ momen ổn định và một số biến tần cao cấp có khả năng làm điều đó.
• Tiết kiệm điện năng: Trường hợp động cơ có mô mem tải thay đổi liên tục như điều hòa trung tâm, bơm cấp nước, bơm quạt mát, máy nén khí …hoặc động cơ lắp dư công suất, tốc độ quay nhanh phải giảm tốc bằng các cơ cấu cơ khí như hộp số, hộp ly hợp (Động cơ VS) thì nên lắp biến tần, sẽ tiết kiệm được nhiều điện năng.

Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý làm việc cơ bản của biến tần gồm 2 giai đoạn sau.

• 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.
• Sau đó, điện áp một chiều này được 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).

• Điện áp đầu ra có thể thay đổi giá trị điện áp và tần số vô cấp tuỳ theo cài đặt.
• Các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại, nhờ vậy năng lượng tiêu hao qua biến tần là không đáng kể.
• Phía trên là cấu hình của biến tần cơ bản, thực tế hiện nay biến tần hiện đại hơn nhiều, nó tích hợp rất nhiều chế độ điều khiển khác nhau phù hợp với các loại tải khác nhau. Biến tần được tích hợp chế độ điều khiển PID, tích hợp bộ điều khiển PLC đơn giản, có khả năng giao tiếp truyền thông với các thiết bị khác.

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 1 pha và biến tần 3 pha. Trong đó, biến tần 3 pha được sử dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp.

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 hạn mức đầu tư. Để chọn được loại biến tần phù hợp nhất, cần lưu ý những nguyên tắc 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 ví dụ như ẩm ướt, nhiệt độ cao, nhiều bụi, dễ cháy nổ….
• 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 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.
• Chọn biến tần theo nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ kỹ thuật, có thể trợ giúp cho bạn khi bạn cần
• Chọn biến tần theo hạn mức tài chính, tùy theo từng công ty và từng ứng dụng, bạn có thể chọn loại biến tần nào cho phù hợp với bài toán kinh tế của mình, nếu gạt qua yếu tố thương hiệu, khách hàng cần 1 biến tần vừa kinh tế lại vừa chất lượng thì các biến tần Trung Quốc là 1 lựa chọn hợp lý.

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 biến tần Yaskawa, biến tần 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 biến tần 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. Đặc biệt, biến tần Shihlin với công nghệ Mitsubishi, giá tốt nhất phân khúc trung nên được rất nhiều khách hàng tin tưởng và sử dụng.

5.  Biến tần xuất xứ Trung Quốc

Việt Nam hiện tại đang có khoảng 30 hãng biến tần Trung Quốc và đang chiếm thị phần chính ở Việt Nam. Trước đây, biến tần Trung Quốc thường bị đánh đồng là hàng chất lượng kém, giá thấp. Tuy nhiên hiện tại công nghệ biến tần đã trở nên phổ biến, Trung Quốc đã làm chủ được công nghệ biến tần, chính vì vậy chất lượng biến tần Trung Quốc hiện tại không thua kém các thương hiệu Nhật và Châu Âu.

Tuy nhiên vì số lượng quá nhiều nên để khách hàng chọn được dòng biến tần chất lượng tốt, giá cả hợp lý thật sự là bài toán nan giải

Biến tần Kaman được đánh giá là dòng biến tần công nghệ Mỹ, gia công tại Trung Quốc nên cân đối được giá thành và chất lượng. Với công nghệ tiên tiến bậc nhất, biến tần Kaman phù hợp cho hầu hết các ứng dụng, các yêu cầu kỹ thuật của các dây chuyền máy móc, đem lại sự hoạt động ổn định, tin cậy cho quý khách hàng.

Biến tần Kaman được bảo hành 2 năm.

Mua biến tần ở đâu uy tín, chất lượng?

Công ty Tự Động Hóa Toàn Cầu là nhà phân phối biến tần hàng đầu tại thị trường Việt Nam. Với 8 năm kinh nghiệm bán biến tần và các thiết bị tự động hóa khác, công ty Tự Động Hóa Toàn Cầu có thuộc top đầu công ty hoạt động trong lĩnh vực tự động hóa ở thị trường Việt Nam, chúng tôi tự tin mang tới cho khách hàng những sản phẩm ưng ý nhất, lựa chọn sáng suốt nhất.

Mọi thông tin cần hộ trợ thêm, xin liên hệ với chúng tôi qua địa chỉ cuối trang Web, xin chân thành cảm ơn quý khách hàng và mong được phục vụ !