Biến Tần Là Gì? Lợi Ích Và Ứng Dụng Của Biến Tần

Biến tần là gì ?

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

Biến tần để làm gì?

Biến tần dùng để thay đổi tần số dòng điện cuộn dây trong động cơ của các thiết bị điện, từ đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần làm quay động cơ bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ

Cấu tạo của biến tần

Các bộ phận bên trong biến tần có chức năng nhận điện áp có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi giúp điều khiển tốc độ của động cơ. Biến tần có các bộ phận chính sau: Bộ chỉnh lưu, bộ nghịch lưu IGBT, bộ lọc, mạch điều khiển. Ngoài ra biến tần còn được tích hợp một số bộ phận khác như: Bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, bàn phím, điện trở hãm (điện trở xả), màn hình hiển thị, module truyền thông,…

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Đầu tiên, nguồn điện một pha hay ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện một chiều bằng phẳng. Công đoạn này do bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện thực hiện. Điện đầu vào có thể là 1 pha hoặc 3 pha, tuy nhiên nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định (như 380V 50Hz)

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

Xem thêm: Aptomat là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Aptomat

Phân loại biến tần

Biến tần có rất nhiều loại, một số loại biến tần phổ biến như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V,… Nếu chia theo nguồn điện đều vào ta có thể phân loại biến tần thành 2 loại cơ bản là biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha. Biến tần 3 pha thường được sử dụng nhiều hơn.

Ngoài các loại sản phẩm biến tần đa năng còn có các loại biến tần chuyên dụng dành cho máy bơm, biến tần quạt, thang máy, điều hòa,…

Tại sao phải sử dụng biến tần?

Từ công thức trên có thể thấy muốn thay đổi được tốc độ động cơ có 3 phương pháp:

1. Thay đổi số cực động cơ P

2. Thay đổi hệ số trượt s

3. Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào

Trong 3 phương pháp này thì 2 phương pháp đầu tiên khó thực hiện mà lại mang đến hiệu quả không cao. Phương pháp hiệu quả nhất để thay đổi tốc độ động cơ là phương pháp thay đổi tần số của điện áp đầu vào. Để thực hiện phương pháp này, sử dụng biến tần là biện pháp an toàn và hiệu quả nhất.

Biến tần có thể thay đổi được tốc độ động cơ bằng cách thay đổi  tần số của nguồn cung cấp đặt lên động cơ.

Biến tần có thể thay đổi tần số từ 0Hz đến 400Hz, ngoài ra còn có một số dòng biến tần khác có thể điều chỉnh tới 590Hz hoặc cao hơn. Vì vậy sử dụng biến tần có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz.

Lợi ích của việc sử dụng biến tần

• Dễ dàng thay đổi tốc độ động cơ.
• Khởi động sao-tam giác nên không gây ra sụt áp hoặc khó khởi động, giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp.
• Đảo chiều quay động cơ.
• Quá trình khởi động được bắt đầu 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.
• An toàn khi vận hành.
• Sử dụng biến tần có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí từ việc giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây,  giảm chi phí trong lắp đặt tụ bù và giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động.
• Điều khiển và giám sát rất dễ dàng.

Xem thêm: Tính ứng dụng của cuộn kháng biến tần vào cuộc sống

Ứng dụng biến tần

Với nhiều lợi ích và ưu điểm vượt trội nên biến tần được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất công nghiệp và dân dụng. Một số ứng dụng phổ biến của biến tần:

Bơm nước, quạt, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy cán kéo, máy ép phun, thang máy, hệ thống HVAC, máy trộn, máy quay ly tâm, cải thiện khả năng điều khiển của các hộp số, thay thế cho việc sử dụng cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác,…

Lưu ý khi sử dụng biến tần

Khi sử dụng biến tần bạn cần lưu ý:

• Bạn nên chọn biến tần phù hợp với loại máy cần sử dụng để tiết kiệm chi phí và an toàn. Ví dụ để sử dụng cho máy bơm thì nên dùng biến tần bơm nước.
• Đảm bảo môi trường lắp đặt phù hợp như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí.
• Các bộ biến tần không thể làm việc ngoài trời nên hãy chắc chắn rằng bạn lắp đặt chúng trong tủ có không gian rộng và thông gió tốt, tủ phải có quạt thông gió để đảm bảo điều kiện này. Đặt tủ ở nơi khô ráo, nhiệt độ <500oC, không có chất ăn mòn, khí gas, bụi bẩn, độ cao nhỏ hơn 1000m so với mặt nước biển.
• Bên trong bộ biến tần có các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhạy cảm với khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hóa, và phù hợp với thời tiết Việt Nam.
• Đọc kỹ và tuân thủ theo hướng dẫn sử dụng. Để chắc chắn hơn hãy nhờ các chuyên gia kỹ thuật của nơi cung cấp biến tần hướng dẫn cách lắp đặt biến tần để có thể vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn.
• Khi biến tần báo lỗi, hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu (mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh) để tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi, chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại.

Xem thêm: Ưu điểm và nhược điểm của cuộn kháng biến tần

Các thương hiệu biến tần phổ biến hiện nay

Biến tần Schneider

Schneider là một thương hiệu cung cấp biến tần đến từ Pháp với nhiều năm hoạt động và dẫn đầu thế giới về sản xuất các thiết bị quản lý điện năng, tự động hóa và các giải pháp thích ứng trong ngành.

Biến tần Schneider hoạt động với năng suất rất cao, hỗ trợ cải tiến hiệu quả vận hành và vòng đời của các máy móc. Được thiết kế với các liên kết chặt chẽ, dễ dàng kết nối với các thiết bị khác, linh hoạt, có độ tin cậy và an toàn cao khi sử dụng.

Một số dòng sản phẩm được ưa chuộng của biến tần Schneider là: ATV212, ATV320, ATV340, ATV12, ATV610, ATV930,…

Ưu điểm biến tần Schneider

• Biến tần Schneider là thiết bị chuyên dụng cho HVAC, quạt, máy bơm và máy nén cho động cơ từ 0,75 đến 75kW – 1 đến 100 hp,…
• Dễ dàng tích hợp với các thiết bị khác để xây dựng mạng lưới giám sát bằng các giao thức nhúng. Phát hiện lỗi hệ thống nhanh chóng: Đứt đai, bơm chạy khô, pha thất bại, …
• Bảo trì phòng ngừa, giảm các chi phí: Cảnh báo lỗi, thời gian vận hành,…
• Giám sát tiêu thụ năng lượng.
• Tập trung vào sự thân thiện đối với người sử dụng, kích thước nhỏ gọn để có thể tích hợp tốt hơn.
• Tập trung vào việc bảo vệ và hiệu quả sử dụng: Tính liên tục của dịch vụ. Chức năng được thiết kế cho tòa nhà cao tầng: Chế độ, giám sát van điều tiết, cơ khí bảo vệ,…
• Tích hợp bộ lọc EMC và công nghệ chống dị ứng (THDI 30%).

Xem thêm: Các thiết bị điện thương hiệu Schneider tại Tiến Duy

Biến tần LS

Biến tần LS được sản xuất bởi tập đoàn LS Electric. Đây là thương hiệu nổi tiếng và có tuổi đời bậc nhất Hàn Quốc trong lĩnh vực sản xuất và cung cấp các thiết bị điện. Biến tần LS được tích hợp công nghệ đổi tần số dòng điện hiện đại, công nghệ vi xử lý tiên tiến. Máy biến tần hiện nay có thể biến đổi xung điện đạt tới tần số siêu âm để giảm thiểu tối đa tiếng ồn của động cơ và hạn chế thiệt hại trên các lõi sắt động cơ.

Áp dụng hệ điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra phù hợp với quá trình chuyển đổi giá trị tần số vô cấp dựa theo bộ điều khiển cũng như yêu cầu của máy. Sở hữu tính năng kỹ thuật với công nghệ điều khiển tiên tiến, hiện đại nhất (điều khiển tối ưu về năng lượng) máy biến tần LS sẽ làm hài lòng các nhà đầu tư và những khách hàng khó tính nhất.

Các dòng biến tần LS được ưa chuộng hiện nay: Biến tần IG5A LS, biến tần IP5A LS, biến tần IS7 LS, biến tần H100 LS,…

Xem thêm: Thiết bị điện thương hiệu LS tại Tiến Duy

Biến tần ABB

Biến tần ABB là dòng sản phẩm thuộc tập đoàn ABB, đây là một công ty đa quốc gia của Thuỵ Sĩ. ABB hoạt động chủ yếu trong ngành điện, robot, thiết bị điện nặng và công nghệ tự động hoá. Biến tần ABB được sử dụng phổ biến cho các hệ thống bơm, quạt, băng tải, cầu trục,… cho nhiều ngành từ sắt thép, xi măng, khai khoáng, hóa chất, hàng hải, giấy và bột giấy,…

Ngoài ra còn được ứng dụng để điều khiển tốc độ của động cơ điện nên được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp: Ngành sản xuất thiết bị nâng hạ, hệ thống xử lý nước và nước thải, ngành giấy, xi măng, nhựa, nhà máy chế biến thức ăn gia súc, thực phẩm và đồ uống, vật liệu kim loại,…

Các dòng sản phẩm được ưa chuộng của biến tần ABB: ACS150, ACS310, ACS480, ACS580,…

Qua bài viết này, hy vọng Tiến Duy cũng giúp bạn hiểu biết hơn về biến tần là gì cũng như tác dụng của nó. Sử dụng biến tần có thể mang lại rất nhiều lợi ích cho doanh nghiệp, vừa tiết kiệm chi phí, tiết kiệm năng lượng, vừa đảm bảo công suất vận hành máy móc liên tục và an toàn hơn trong quá trình sản xuất. Với nhiều lợi ích nhưng giá cả của biến tần cũng rất phải chăng, phù hợp với từng đối tượng sử dụng.