Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động biến tần?

1.Biến tần là gì?

Biến tần là bộ thiết bị điện tử dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ quay của động cơ xoay chiều thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều đặt lên các cuộn dây của động cơ.

Tốc độ quay của động cơ xoay chiều 3 pha được tính theo công thức:

Trong đó:

• N: Tốc độ quay của động cơ,  [RPM]
• P: Số đôi cực từ của động cơ
• f: Tần số lưới điện đặt lên cuộn dây của động cơ [Hz]
• s: Hệ số trượt

Để thay đổi tốc độ N, theo công thức trên có 3 cách thay đổi là thay đổi P, s và f. Trong đó thay đổi f là hiệu quả nhất và tốc độ thay đổi là vô cấp.

2. Phân loại biến tần

Biến tần được phân thành 2 loại là biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp.

• Biến tần trực tiếp biến đổi trực tiếp điện áp từ tần số f1 sang tần số f2 mà không thông qua khâu biến đổi trung gian. Có nghĩa là nó biến đổi trực tiếp từ điện áp AC1 sang AC2
• Biến tần gián tiếp là biến tần thực hiện thay đổi tần số của lưới từ tần số f1 sang tần số f2 qua bộ biến đổi trung gian. Nó gồm có 3 khâu cơ bản AC1 – DC – AC2 (AC2 là điện áp AC đặt lên động cơ ứng với tần số f2).
• Hình 1 dưới đây mô tả các khâu cơ bản của bộ biến tần

3. Nguyên lý làm việc của bộ biến tần

Nguyên lý làm việc bộ biến tần

• Nguyên lý cơ bản làm việc của biến tần cũng khá đơn giản. 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.
• Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao.
• Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT (IGBT là từ 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) của Biến tần sẽ tạo ra một điện áp Xoay chiều ba pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
• Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số cao nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

4. Tủ điều khiển biến tần động cơ

Ngày nay với công nghệ ngày càng phát triển, biến tần ngày càng trở nên rẻ và thông minh hơn. Vì vậy mà tủ điều khiển biến tần – động cơ được rất nhiều doanh nghiệp sử dụng do nó những ưu điểm vượt trội dưới đây:

• Điều khiển vô cấp tốc độ động cơ
• Tiết kiệm điện  năng
• Hiệu suất làm việc của máy cao;
• Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn;
• An toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành máy…
• Tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành.
• Tính tự động hóa hệ thống cao. Biến tần có thể kết nối với máy tính, PLC để điều khiển thiết bị cấp trường gửi dữ liệu về trung tâm điều khiển. Từ trung tâm điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay …), trạng thái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra.
• Một số tủ điều khiển Biến tần – Động cơ