BIẾN TẦN (INVERTER) LÀ GÌ? CẤU TẠO, ỨNG DỤNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TẦN

Giới thiệu về biến tần (INVERTER)

Biến tần là gì?

Biến tần, còn được gọi là biến tần điều khiển tốc độ (Variable Frequency Drive – VFD) hoặc biến tần điều khiển tần số, là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện bằng cách điều chỉnh tần số đầu vào và áp suất tần số của nguồn điện. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống và tiết kiệm năng lượng.

Cụ thể, biến tần thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp để kiểm soát tốc độ quay của động cơ điện, chẳng hạn như motor điện của các máy sản xuất, bơi lội, hay hệ thống thông gió và quạt. Thay vì sử dụng hệ thống khởi động truyền thống, biến tần có khả năng điều chỉnh tần số đầu vào và áp suất tần số để điều khiển tốc độ quay của động cơ theo yêu cầu.

Việc sử dụng biến tần giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng hiệu suất, giảm mức tiếng ồn và rung động, và cũng có thể giảm độ hao mòn của hệ thống.

Vậy, Biến tần là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều khiển tốc độ, mô-men xoắn và hướng quay của động cơ điện. Biến tần hoạt động bằng cách chuyển đổi điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha thành điện áp xoay chiều có tần số và điện áp thay đổi.

Cấu tạo của biến tần

Cấu tạo của biến tần bao gồm các thành phần chính sau:

• Bộ nguồn (Power Supply): Cung cấp điện áp đầu vào cho biến tần. Bộ nguồn biến tần thường sử dụng cấu trúc cầu diode và tụ lọc để ổn định điện áp đầu vào.
• Bộ lọc (Filter): Lọc nhiễu điện từ của bộ nguồn. Bộ lọc biến tần thường sử dụng tụ điện và cuộn cảm để lọc nhiễu điện từ.
• Bộ điều khiển (Controller): Xử lý tín hiệu điều khiển từ người dùng hoặc các thiết bị khác. Bộ điều khiển biến tần thường sử dụng vi xử lý hoặc bộ vi điều khiển để xử lý tín hiệu điều khiển.
• Bộ nghịch lưu (Inverter): Chuyển đổi điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha thành điện áp xoay chiều có tần số và điện áp thay đổi. Bộ nghịch lưu biến tần thường sử dụng công nghệ điều biến độ rộng xung (PWM).
• Bộ bảo vệ (Protector): Bảo vệ biến tần khỏi các sự cố như quá dòng, quá áp, quá nhiệt,… Bộ bảo vệ biến tần thường sử dụng các linh kiện điện tử như cầu chì, rơle,…

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý hoạt động của biến tần dựa trên việc sử dụng bộ nghịch lưu để chuyển đổi điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha thành điện áp xoay chiều có tần số và điện áp thay đổi.

Giai đoạn chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu cầu diode là một mạch điện tử có cấu tạo gồm bốn diode mắc nối tiếp theo hình cầu. Khi nguồn điện xoay chiều (AC) đi qua bộ chỉnh lưu cầu diode, các diode sẽ chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều. Kết quả là, nguồn điện xoay chiều (AC) được chỉnh lưu thành nguồn điện một chiều (DC).

Giai đoạn nghịch lưu

Bộ nghịch lưu IGBT là một mạch điện tử có cấu tạo gồm một số IGBT mắc nối tiếp. IGBT là một loại transistor lưỡng cực có cổng cách ly. IGBT có thể cho phép dòng điện đi theo hai chiều.

Trong giai đoạn nghịch lưu, điện áp một chiều (DC) được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều (AC) có tần số và điện áp mong muốn bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Phương pháp PWM là phương pháp điều khiển tín hiệu xung có độ rộng thay đổi. Trong phương pháp này, điện áp một chiều (DC) được chia thành nhiều xung nhỏ. Độ rộng của mỗi xung được điều khiển bởi bộ điều khiển.

Trong biến tần, bộ điều khiển sẽ tính toán tần số và điện áp của điện áp xoay chiều đầu ra dựa trên tín hiệu điều khiển từ người dùng hoặc các thiết bị khác. Sau đó, bộ nghịch lưu sẽ sử dụng công nghệ PWM để tạo ra các xung điện có tần số và điện áp theo yêu cầu. Các xung điện này sau đó sẽ được ghép nối để tạo thành điện áp xoay chiều đầu ra.

Ví dụ, nếu bộ điều khiển yêu cầu tần số đầu ra là 50Hz và điện áp đầu ra là 100V, bộ nghịch lưu sẽ tạo ra các xung điện có tần số 50Hz và điện áp 100V. Các xung điện này sau đó sẽ được ghép nối để tạo thành điện áp xoay chiều đầu ra có tần số 50Hz và điện áp 100V.

Phân loại biến tần

Biến tần được phân loại theo điện áp đầu vào thành hai loại chính là biến tần một pha và biến tần ba pha.

Biến tần một pha

• Đặc điểm:
  • Điện áp đầu vào là 1 pha, thường là 220V hoặc 110V.
  • Công suất thường dưới 10 kW.
  • Giá thành thấp.
• Ứng dụng:
  • Điều khiển các ứng dụng dân dụng như máy bơm, máy quạt,…

Biến tần ba pha

• Đặc điểm:
  • Điện áp đầu vào là 3 pha, thường là 380V hoặc 220V.
  • Công suất lớn hơn biến tần một pha, có thể lên đến hàng nghìn kW.
  • Giá thành cao hơn biến tần một pha.
• Ứng dụng:
  • Điều khiển các ứng dụng công nghiệp như máy bơm, máy quạt, máy nén, máy nâng, máy dệt, máy sản xuất,…

So sánh biến tần một pha và biến tần ba pha

Lựa chọn biến tần theo điện áp đầu vào

Khi lựa chọn biến tần, cần lưu ý đến điện áp nguồn cung cấp. Nếu điện áp nguồn cung cấp là 3 pha, thì nên lựa chọn biến tần ba pha. Nếu điện áp nguồn cung cấp là 1 pha, thì nên lựa chọn biến tần một pha.

Ngoài ra, cũng cần lưu ý đến các yếu tố khác như công suất, tần số đầu ra và các chức năng cần thiết của ứng dụng.

Ưu điểm của biến tần

Biến tần mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp điều khiển động cơ truyền thống, bao gồm:

• Điều khiển tốc độ động cơ chính xác và linh hoạt: Biến tần có thể điều khiển tốc độ động cơ từ 0 đến tốc độ tối đa một cách mượt mà và chính xác.

Điều này giúp tăng năng suất và hiệu quả của các thiết bị máy móc được điều khiển bởi biến tần. Ví dụ, biến tần có thể được sử dụng để điều khiển tốc độ của máy móc sản xuất, máy móc xử lý vật liệu,…

• Điều khiển mô-men xoắn động cơ: Biến tần có thể điều khiển mô-men xoắn động cơ một cách chính xác và linh hoạt.

Điều này giúp cải thiện hiệu suất của các thiết bị máy móc được điều khiển bởi biến tần, đặc biệt là các thiết bị máy móc yêu cầu mô-men xoắn cao. Ví dụ, biến tần có thể được sử dụng để điều khiển mô-men xoắn của máy nâng, máy ép,…

• Điều khiển hướng quay động cơ: Biến tần có thể điều khiển hướng quay của động cơ một cách dễ dàng.

Điều này giúp tăng tính linh hoạt của các thiết bị máy móc được điều khiển bởi biến tần. Ví dụ, biến tần có thể được sử dụng để điều khiển hướng quay của máy trộn, máy băng tải,…

• Tăng hiệu suất sử dụng năng lượng: Biến tần giúp giảm tổn thất năng lượng trong quá trình truyền động, từ đó giúp tăng hiệu suất sử dụng năng lượng.

Điều này giúp giảm chi phí năng lượng và bảo vệ môi trường.

• Tăng độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ: Biến tần giúp bảo vệ động cơ khỏi các sự cố điện, từ đó giúp tăng độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ.
• Tăng độ an toàn cho người sử dụng: Biến tần có các chức năng bảo vệ an toàn như bảo vệ quá dòng, quá áp, quá nhiệt,… giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị.

Ứng dụng của biến tần

Biến tần được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

• Công nghiệp sản xuất: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ, mô-men xoắn và hướng quay của các thiết bị máy móc trong công nghiệp sản xuất, chẳng hạn như máy móc gia công, máy móc đóng gói,…
• Công nghiệp xây dựng: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của các thiết bị máy móc trong công nghiệp xây dựng, chẳng hạn như máy trộn bê tông, máy nâng,…
• Công nghiệp nông nghiệp: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của các thiết bị máy móc trong nông nghiệp, chẳng hạn như máy bơm, máy tưới,…
• Công nghiệp vận tải: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của các thiết bị máy móc trong công nghiệp vận tải, chẳng hạn như thang máy, cầu thang cuốn,…
• Công nghiệp dịch vụ: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của các thiết bị máy móc trong công nghiệp dịch vụ, chẳng hạn như máy lạnh, máy điều hòa không khí,…

Kết luận

Biến tần là một thiết bị điện tử quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Biến tần mang lại nhiều ưu điểm so với các phương pháp điều khiển động cơ truyền thống, giúp tăng năng suất, hiệu quả, hiệu suất sử dụng năng lượng, độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ, cũng như độ an toàn cho người sử dụng.

• LoRaWAN là gì? Khái niệm và ứng dụng về công nghệ này
• Thi công hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC)
• TỦ ĐIỀU KHIỂN TRẠM HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
• Các khối lệnh thường dùng trong lập trình PLC Siemens
• Cảm biến độ ẩm là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

---

Để được tư vấn trực tiếp, quý khách vui lòng liên hệ với chúng tôi theo thông tin sau:
➢ Tư vấn bán hàng: 0904 777 528 / 0799 15 95 95 (call/zalo)
➢ Email: info@mtee.vn
TRỤ SỞ CHÍNH
Địa chỉ: 30/17A Đường Tam Bình, KP8, Phường Hiệp Bình Chánh, Thành Phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
MST: 0314561574

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.