Tổng quan về biến tần Siemens chi tiết nhất

Trong nền công nghiệp sản xuất hiện đại, hiệu quả năng lượng và độ chính xác trong điều khiển chuyển động là hai yếu tố then chốt quyết định năng lực cạnh tranh của một doanh nghiệp. Để vận hành hàng nghìn động cơ điện một cách trơn tru, linh hoạt và tiết kiệm, biến tần (VFD) đóng vai trò quan trọng của hệ thống truyền động. Trong số các thương hiệu toàn cầu, Siemens đến từ Đức, luôn giữ vững vị thế dẫn đầu với dải sản phẩm biến tần đa dạng và mạnh mẽ. Từ những ứng dụng bơm quạt đơn giản đến các hệ thống robot đa trục phức tạp, Siemens đều cung cấp giải pháp tối ưu. Bài viết này sẽ mang đến một cái nhìn toàn cảnh, chuyên sâu về các dòng biến tần Siemens, giúp các kỹ sư và nhà quản lý hiểu rõ đặc tính kỹ thuật để đưa ra quyết định đầu tư chính xác nhất.

Giới thiệu về biến tần Siemens

Biến tần Siemens là gì?

Biến tần Siemens là thiết bị điện tử công suất được thiết kế và chế tạo bởi tập đoàn Siemens AG. Chức năng cốt lõi của thiết bị này là thay đổi tần số và điện áp của nguồn điện cấp cho động cơ xoay chiều (AC), từ đó điều khiển vô cấp tốc độ quay và mô-men xoắn của động cơ theo yêu cầu của quy trình sản xuất.

Sản phẩm của Siemens được biết đến rộng rãi dưới tên gọi SINAMICS (dòng hiện tại) và MICROMASTER (dòng cũ phổ biến). Không chỉ dừng lại ở việc điều khiển tốc độ, biến tần Siemens còn là một bộ điều khiển thông minh, tích hợp các chức năng an toàn (Safety Integrated), khả năng hồi tiếp năng lượng và giao tiếp dữ liệu mạnh mẽ với các hệ thống điều khiển cấp cao như PLC hay DCS thông qua mạng PROFINET hoặc PROFIBUS.

Vì sao bạn nên chọn biến tần Siemens

Việc lựa chọn thiết bị truyền động của Siemens mang lại những lợi thế cạnh tranh rõ rệt cho nhà máy:

• Hệ sinh thái TIA Portal: Đây là điểm mạnh lớn nhất. Biến tần Siemens được tích hợp hoàn hảo vào phần mềm TIA Portal. Kỹ sư có thể lập trình PLC, thiết kế màn hình HMI và cài đặt biến tần trên cùng một giao diện duy nhất. Điều này giúp giảm đáng kể thời gian kỹ thuật, đơn giản hóa việc chẩn đoán lỗi và đồng bộ dữ liệu.
• Độ tin cậy và bền bỉ: Được chế tạo theo tiêu chuẩn Đức, các biến tần này có khả năng chịu quá tải cao, hoạt động ổn định trong môi trường điện áp không ổn định và chịu được các điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ, bụi bẩn nhờ lớp phủ bảo vệ bo mạch tiêu chuẩn.
• Dải sản phẩm rộng: Từ 0.12 kW đến hàng chục MW, từ điện áp thấp đến trung thế, Siemens có giải pháp cho mọi loại tải: bơm, quạt, băng tải, máy ép, cẩu trục hay máy gia công chính xác.
• An toàn tích hợp: Các chức năng an toàn như STO (Safe Torque Off), SS1 (Safe Stop 1) được tích hợp sẵn hoặc dễ dàng mở rộng, giúp bảo vệ người vận hành và máy móc mà không cần quá nhiều thiết bị rơ le an toàn bên ngoài.

Đặc điểm nổi bật của biến tần Siemens

• Thiết kế Mô-đun (Modular Design): Nhiều dòng biến tần (như G120) tách biệt giữa Mô-đun công suất (Power Module) và Bộ điều khiển (Control Unit). Điều này cho phép linh hoạt trong việc thay thế, nâng cấp hoặc chọn lựa giao thức truyền thông mà không cần thay toàn bộ biến tần.
• Tiết kiệm năng lượng: Tích hợp chế độ ECO, chế độ ngủ đông (Hibernation) và khả năng tính toán điện năng tiêu thụ, giúp doanh nghiệp quản lý chi phí vận hành hiệu quả.
• Dễ dàng cài đặt: Hỗ trợ cài đặt qua màn hình BOP/IOP, qua phần mềm trên máy tính hoặc thậm chí qua kết nối không dây với điện thoại thông minh (đối với các dòng mới).

Phân loại các dòng biến tần Siemens phổ biến hiện nay

Hệ thống sản phẩm của Siemens rất đồ sộ. Để dễ dàng lựa chọn, chúng ta sẽ đi sâu phân tích từng dòng sản phẩm cụ thể đang lưu hành trên thị trường, bao gồm cả dòng SINAMICS hiện đại và dòng MICROMASTER kinh điển.

Biến tần Siemens Sinamics V20

Đây là dòng biến tần cơ bản (Basic Performance), được thiết kế với tiêu chí giá cả tối ưu và dễ sử dụng

• Dải công suất: 0.12 kW đến 30 kW.
• Điện áp: 1 pha 230V hoặc 3 pha 400V.
• Đặc điểm kỹ thuật: Thiết kế nhỏ gọn, lắp đặt liền kề (side-by-side) để tiết kiệm không gian tủ điện. V20 tích hợp sẵn các macro ứng dụng cho bơm, quạt, băng tải, giúp việc cài đặt chỉ mất vài phút.
• Tính năng nổi bật: Hỗ trợ kết nối Modbus RTU tích hợp sẵn. Có khả năng kết nối với module Web Server để điều khiển qua thiết bị di động. Chế độ ECO giúp tiết kiệm năng lượng tự động khi tải thấp.
• Ứng dụng: Phù hợp cho các ứng dụng đơn giản như bơm nước dân dụng, quạt thông gió, băng tải nhẹ, máy trộn nhỏ. Đây là đối thủ cạnh tranh trực tiếp về giá với các hãng biến tần châu Á nhưng vẫn giữ chất lượng Siemens.

Biến tần Siemens Sinamics G120

G120 là dòng biến tần tiêu chuẩn dạng mô-đun (Modular Inverter), linh hoạt và mạnh mẽ nhất trong phân khúc phổ thông.

• Cấu trúc: Gồm 2 phần tách rời: Power Module (PM) chịu trách nhiệm công suất và Control Unit (CU) chịu trách nhiệm điều khiển. Bạn có thể phối hợp các loại PM và CU khác nhau tùy nhu cầu.
• Dải công suất: 0.37 kW đến 250 kW.
• Đặc điểm kỹ thuật: Hỗ trợ đầy đủ các chuẩn truyền thông như PROFINET, PROFIBUS, EtherNet/IP, Modbus. Có khả năng tái sinh năng lượng (Regenerative) với dòng PM250, trả năng lượng hãm về lưới điện thay vì đốt bỏ qua điện trở, giúp tiết kiệm điện tối đa.
• An toàn: Tích hợp sẵn các chức năng an toàn cơ bản (STO) và có thể mở rộng lên các chức năng cao cấp (SS1, SLS) mà không cần thêm phần cứng phức tạp.
• Ứng dụng: Dùng cho hầu hết các ứng dụng trong nhà máy: băng tải, máy đóng gói, bơm, quạt, máy nén khí, máy trộn hóa chất.

Biến tần Siemens Sinamics G120P

Đây là dòng biến tần được thiết kế chuyên biệt cho các ứng dụng Bơm, Quạt và HVAC, là sự thay thế nâng cấp cho dòng Micromaster MM430 trước đây.

• Thiết kế tối ưu: Tập trung vào hiệu suất năng lượng (lên đến 98%) cho các tải biến thiên. Cung cấp tùy chọn vỏ bảo vệ IP55, cho phép lắp đặt trực tiếp trên tường hoặc môi trường bụi ẩm mà không cần tủ điện.
• Tính năng thông minh: Tích hợp sẵn các chức năng chuyên sâu cho ngành nước và gió như: điều khiển đa bơm (Cascade), chế độ ngủ đông (Hibernation) để tiết kiệm điện, phát hiện chạy khô và chế độ tự làm sạch bơm.
• Ứng dụng: Giải pháp lý tưởng cho hệ thống thông gió tòa nhà, trạm bơm cấp nước, xử lý nước thải và các ứng dụng yêu cầu vận hành êm ái, giảm thiểu sóng hài.

Biến tần Siemens Sinamics G120C

Chữ “C” là viết tắt của Compact (Nhỏ gọn). G120C là phiên bản nhỏ gọn của dòng G120, hướng đến các nhà chế tạo máy (OEM).

• Dải công suất: 0.55 kW đến 132 kW.
• Đặc điểm kỹ thuật: Kích thước cực kỳ nhỏ gọn, mật độ công suất cao, lý tưởng cho các tủ điện chật hẹp. Không tách rời CU và PM như G120 mà tích hợp chung một khối.
• Tính năng: Vẫn giữ được sức mạnh của dòng G120 với chức năng an toàn STO tích hợp, hỗ trợ PROFINET, thẻ nhớ SD để sao chép tham số nhanh.
• Ứng dụng: Đặc biệt phù hợp cho các dây chuyền sản xuất, máy đóng gói, máy in, máy dệt, nơi không gian lắp đặt bị hạn chế nhưng yêu cầu hiệu suất điều khiển vector cao.

Biến tần Siemens Sinamics G130

G130 là dòng biến tần khung gầm (Chassis unit), được thiết kế cho các nhà tích hợp hệ thống muốn tự xây dựng tủ điện công suất lớn theo yêu cầu riêng.

• Dải công suất: Rất lớn, từ 75 kW đến 800 kW.
• Đặc điểm kỹ thuật: Cung cấp dưới dạng các mô-đun rời để lắp vào tủ. Hoạt động êm ái, tổn hao thấp. Dễ dàng bảo trì và thay thế từng phần.
• Ứng dụng: Dùng cho các động cơ công suất lớn trong nhà máy xi măng, thép, trạm bơm cấp nước thành phố, quạt lò hơi nhà máy nhiệt điện, máy nén khí trục vít lớn.

Biến tần Siemens Sinamics G150

G150 là giải pháp tủ điện hoàn chỉnh (Cabinet unit) của dòng G130. Khách hàng mua về chỉ cần đấu dây là chạy.

• Dải công suất: 75 kW đến 2700 kW.
• Đặc điểm kỹ thuật: Được thiết kế và lắp ráp tiêu chuẩn tại nhà máy Siemens, đảm bảo độ tương thích điện từ (EMC) và giải nhiệt tốt nhất. Tủ điện chắc chắn, thiết kế tối ưu cho việc vận hành êm ái và bảo vệ động cơ.
• Ứng dụng: Dùng cho các ứng dụng bơm, quạt, máy nén, máy ép đùn, máy trộn công suất cực lớn, yêu cầu độ tin cậy cao và không muốn tốn thời gian thiết kế lắp đặt tủ điện.

Biến tần Simens Sinamics S120

Đây là dòng biến tần hiệu suất cao (High Performance), thiết kế cho các ứng dụng điều khiển chuyển động (Motion Control) phức tạp và đa trục.

• Cấu trúc: Dạng DC Bus chung. Một bộ chỉnh lưu (Line Module) cấp nguồn DC cho nhiều bộ nghịch lưu (Motor Module) điều khiển nhiều động cơ khác nhau.
• Đặc điểm kỹ thuật: Khả năng điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn cực kỳ chính xác. Phản hồi vòng kín với Encoder. Cho phép trao đổi năng lượng giữa các trục động cơ (trục đang hãm sẽ cấp điện cho trục đang chạy), giúp tiết kiệm năng lượng tối đa.
• Ứng dụng: Máy gia công CNC, robot công nghiệp, máy in nhiều màu, dây chuyền sản xuất giấy, thép, nhựa, hệ thống kho tự động, cẩu trục cảng biển. Đây là dòng cao cấp nhất cho các bài toán tự động hóa phức tạp.

Biến tần Siemens SINAMICS S150

S150 là phiên bản tủ điện (Cabinet unit) của dòng hiệu suất cao, chuyên dụng cho các ứng dụng đơn trục công suất lớn đòi hỏi độ chính xác cao và khả năng trả năng lượng về lưới.

• Dải công suất: 75 kW đến 1200 kW.
• Đặc điểm kỹ thuật: Sử dụng công nghệ IGBT ở cả phía chỉnh lưu và nghịch lưu, cho phép dòng điện đầu vào hình sin chuẩn, không gây nhiễu lưới (sóng hài cực thấp) và có khả năng trả 100% năng lượng hãm về lưới điện.
• Ứng dụng: Máy ly tâm, băng tải xuống dốc, cẩu trục hạ tải, các thiết bị thử nghiệm động cơ, nơi có lượng năng lượng hãm tái sinh lớn.

Biến tần Siemens Micromaster MM420

Đây là dòng biến tần thế hệ cũ (Legacy), hiện đã ngưng sản xuất và được thay thế bởi SINAMICS V20 hoặc G120C, nhưng vẫn còn tồn tại trong nhiều máy móc cũ.

• Đặc điểm: Dùng cho các ứng dụng cơ bản, điều khiển V/f.
• Dải công suất: 0.37 kW đến 11 kW.
• Ứng dụng: Bơm, quạt nhỏ, băng tải đơn giản.

Biến tần Siemens Micromaster MM430

Dòng chuyên dụng cho Bơm và Quạt thế hệ cũ.

• Đặc điểm: Tối ưu hóa cho tải mô-men thay đổi (bơm/quạt). Có chức năng tiết kiệm năng lượng, phát hiện chạy khô, điều khiển đa bơm (cascade).
• Thay thế: Hiện nay được thay thế bởi dòng SINAMICS G120X hoặc G120P.

Biến tần Siemens Micromaster MM440

Dòng biến tần đa năng hiệu suất cao thế hệ cũ, rất nổi tiếng và phổ biến tại Việt Nam trước đây.

• Đặc điểm: Điều khiển Vector vòng kín và vòng hở, khả năng chịu quá tải cao, tích hợp bộ hãm phanh.
• Dải công suất: 0.12 kW đến 250 kW.
• Thay thế: Hiện nay được thay thế bởi dòng SINAMICS G120. Các nhà máy vẫn tìm kiếm dòng này để thay thế tương đương cho hệ thống cũ mà không muốn sửa đổi bản vẽ.

Xem thêm: Lỗi thường gặp ở biến tần Siemens và cách khắc phục

Hướng dẫn chọn biến tần Siemens phù hợp với nhu cầu

Để chọn được mã biến tần chính xác, tối ưu chi phí và kỹ thuật, bạn cần tuân thủ quy trình các bước bước dưới đây:

Bước 1 Xác định thông số kỹ thuật của động cơ

Bước đầu tiên và quan trọng nhất là kiểm tra kỹ nhãn (nameplate) gắn trên thân động cơ. Các thông số bắt buộc phải xác định chính xác bao gồm:

• Công suất: Tính bằng kW hoặc HP.
• Điện áp định mức: Xác định động cơ chạy ở mức điện áp nào (3 pha 220V, 3 pha 380V hay trung thế) và cách đấu dây (Sao hay Tam giác).
• Dòng điện định mức (Ampe): Đây là thông số quan trọng hơn cả công suất. Phải chọn biến tần có dòng định mức ngõ ra lớn hơn hoặc bằng dòng định mức của động cơ để tránh quá tải.
• Tần số: 50Hz hoặc 60Hz.

Bước 2 Xác định đặc tính tải của máy móc

Phân loại tải trọng là yếu tố quyết định để chọn đúng dòng biến tần (Series) và chế độ vận hành:

• Đối với tải nhẹ (Variable Torque): Các ứng dụng như bơm ly tâm, quạt thông gió. Nên chọn dòng SINAMICS V20 hoặc G120P/G120X và cài đặt ở chế độ tải nhẹ (Low Overload) để tiết kiệm chi phí đầu tư.
• Đối với tải nặng (Constant Torque): Các ứng dụng như băng tải, máy nén khí, máy ép, máy trộn. Bắt buộc phải chọn dòng SINAMICS G120 hoặc G120C và tính toán công suất ở chế độ tải nặng (High Overload) để đảm bảo mô-men khởi động.
• Đối với tải đặc biệt: Các ứng dụng như cẩu trục, thang máy, máy cuộn xả. Cần chọn dòng SINAMICS S120 hoặc G120 có gắn thêm điện trở xả (Braking Resistor) hoặc Mô-đun tái sinh năng lượng.

Bước 3 Kiểm tra điều kiện môi trường làm việc

Môi trường lắp đặt ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của thiết bị điện tử.

• Nhiệt độ: Nếu nhiệt độ tủ điện hoặc môi trường vượt quá 40-50 độ C, kỹ sư cần tính toán giảm định mức công suất (Derating) hoặc lắp thêm hệ thống làm mát.
• Độ ẩm và bụi bẩn: Trong các nhà máy dệt, xi măng hoặc hóa chất, cần ưu tiên các dòng biến tần có bo mạch được phủ lớp bảo vệ (Coated PCB) hoặc chọn các phiên bản có cấp bảo vệ cao như IP55/IP20 kiểu đẩy qua (Push-through) để cách ly phần tản nhiệt ra bên ngoài tủ.

Bước 4 Xác định phương thức điều khiển

Cần làm rõ cách thức người vận hành sẽ tương tác với biến tần:

• Điều khiển tại chỗ: Sử dụng nút nhấn, biến trở ngoài hoặc màn hình BOP/IOP gắn trực tiếp trên biến tần. Phù hợp cho các máy đơn lẻ.
• Điều khiển từ xa qua mạng: Kết nối với PLC (S7-1200/S7-1500) hoặc DCS. Lúc này, cần chọn biến tần có hỗ trợ đúng chuẩn truyền thông của nhà máy như PROFINET, PROFIBUS hoặc Modbus RTU.

Bước 5 Các tính năng an toàn và mở rộng

Dựa trên yêu cầu an toàn và độ chính xác của dây chuyền để chọn thêm các tùy chọn:

• Độ chính xác: Nếu cần điều khiển tốc độ hoặc vị trí cực kỳ chính xác, cần lắp thêm card mở rộng để kết nối với Encoder của động cơ (Vận hành ở chế độ Vector vòng kín).
• Chức năng an toàn: Nếu máy móc yêu cầu bảo vệ người vận hành cao, cần chọn biến tần tích hợp sẵn chức năng STO (Safe Torque Off) để ngắt mô-men an toàn mà không cần contactor phụ.

Xem thêm: Hướng dẫn chọn biến tần Siemens dựa trên công suất động cơ

Ứng dụng của biến tần Siemens trong công nghiệp

Nhờ sự đa dạng, biến tần Siemens có mặt ở hầu hết các ngành công nghiệp:

• Ngành Nước và Xử lý nước thải: Điều khiển các trạm bơm cấp 1, cấp 2, bơm tăng áp, bơm bùn, máy thổi khí. Chức năng điều khiển đa bơm và chế độ làm sạch bơm (Deragging) của dòng G120X rất hữu ích.
• Ngành HVAC (Tòa nhà): Điều khiển quạt AHU, bơm nước lạnh Chiller, tháp giải nhiệt. Giúp tiết kiệm 30-50% năng lượng so với chạy trực tiếp hoặc dùng van tiết lưu.
• Ngành Thực phẩm và Đồ uống: Ứng dụng trong băng tải, máy chiết rót, máy trộn nguyên liệu, máy ly tâm. Yêu cầu độ chính xác và khả năng vệ sinh cao.
• Ngành Xi măng và Khai khoáng: Các máy nghiền, băng tải tải nặng, quạt lò nung công suất lớn. Yêu cầu biến tần chịu được bụi bẩn và quá tải cao.
• Ngành Dệt sợi và Bao bì: Các máy kéo sợi, máy cuộn, máy in bao bì yêu cầu điều khiển đồng bộ đa trục và lực căng chính xác (dùng S120).
• Cẩu trục và Nâng hạ: Điều khiển động cơ nâng hạ, di chuyển xe con/xe lớn, đảm bảo an toàn tuyệt đối và êm ái khi vận hành hàng hóa nặng.

Xem thêm: Ứng dụng biến tần Siemens trong các ngành công nghiệp

Mua biến tần Siemens uy tín chính hãng ở đâu?

Để đảm bảo chất lượng và hiệu suất, việc mua biến tần siemens chính hãng là yếu tố quan trọng. CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG tự hào Đại lý uy tín của Siemens tại Việt Nam, cung cấp đầy đủ CO, CQ, giá cả cạnh tranh và dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật từ đội ngũ kỹ sư hơn 10 năm kinh nghiệm.

Lời kết

Biến tần Siemens không chỉ là một thiết bị điều khiển tốc độ, nó là một giải pháp đầu tư thông minh giúp doanh nghiệp tối ưu hóa chi phí năng lượng, nâng cao tuổi thọ máy móc và tăng cường hiệu suất sản xuất. Siemens luôn có một giải pháp phù hợp cho mọi bài toán truyền động. Việc hiểu rõ đặc tính của từng dòng sản phẩm và tuân thủ quy trình lựa chọn kỹ thuật sẽ giúp bạn xây dựng được một hệ thống ổn định và bền vững. Hãy liên hệ với các đối tác uy tín như MTEE để được tư vấn và sở hữu những sản phẩm chất lượng nhất cho nhà máy của bạn.

---

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.