Biến tần là ? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy biến tần

Biến tần là gì?

Biến tần là một thiết bị điện tử công suất dùng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ xoay chiều (AC). Nó hoạt động bằng cách thay đổi tần số và điện áp của dòng điện cấp cho động cơ, từ đó điều chỉnh tốc độ quay một cách linh hoạt.

Ngày nay, biến tần không chỉ được sử dụng để tiết kiệm điện năng, mà còn đóng vai trò quan trọng trong tự động hóa công nghiệp, bảo vệ động cơ và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.

Cấu tạo của máy biến tần

Mỗi biến tần thường gồm 3 khối chức năng chính:

- Bộ chỉnh lưu (Rectifier): Chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành dòng điện một chiều (DC). Thường sử dụng cầu diode hoặc thyristor.

- Bộ lọc (DC Bus): Làm phẳng dòng điện DC, loại bỏ nhiễu và cung cấp nguồn DC ổn định cho bộ nghịch lưu. Thường gồm tụ điện và cuộn cảm công suất.

- Bộ nghịch lưu (Inverter): Chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) đã được lọc thành dòng điện xoay chiều (AC) có tần số và điện áp mong muốn, cấp cho động cơ. Sử dụng IGBT/MOSFET công suất cao để đóng cắt nhanh, tạo ra sóng AC giả lập.

Nguyên lý hoạt động

Biến tần hoạt động dựa trên nguyên tắc điều khiển tần số và điện áp (V/f control). Tốc độ quay của động cơ AC đồng bộ tỷ lệ thuận với tần số của nguồn điện. Khi biến tần thay đổi tần số, nó đồng thời điều chỉnh điện áp để duy trì tỷ số V/f không đổi, đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả và tránh bị quá nhiệt.

Tốc độ động cơ AC đồng bộ:

Trong đó:
N: tốc độ (vòng/phút)
f: tần số nguồn (Hz)
p: số cực của động cơ

Khi biến tần thay đổi tần số f, đồng thời điều chỉnh điện áp U theo tỷ lệ V/f không đổi → động cơ chạy êm, hiệu quả, không quá nhiệt.

Lợi ích khi sử dụng biến tần

Tiết kiệm điện năng: Đây là lợi ích lớn nhất của biến tần. Khi điều chỉnh tốc độ động cơ phù hợp với yêu cầu tải, biến tần giúp giảm đáng kể lượng điện năng tiêu thụ so với việc chạy động cơ ở tốc độ tối đa không cần thiết.

Kiểm soát tốc độ linh hoạt: Biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách chính xác và vô cấp, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu thay đổi tốc độ liên tục như băng chuyền, máy bơm, quạt, máy nén khí, v.v.

Khởi động êm ái: Biến tần giúp động cơ khởi động mềm, tăng tốc từ từ, giảm xung lực cơ học lên động cơ và tải, từ đó kéo dài tuổi thọ của cả hệ thống cơ khí và điện.

Bảo vệ động cơ và hệ thống: Biến tần tích hợp nhiều chức năng bảo vệ như quá tải, quá áp, thấp áp, ngắn mạch, mất pha và quá nhiệt, giúp bảo vệ động cơ khỏi các sự cố điện.

Cải thiện hệ số công suất: Biến tần giúp tăng hệ số công suất của hệ thống, giảm tổn thất năng lượng và tránh bị phạt từ công ty điện lực.

Các loại biến tần phổ biến

Biến tần đa năng (General Purpose VFDs): Dùng cho các ứng dụng cơ bản như điều khiển quạt, máy bơm, băng tải...

Biến tần vector (Vector Control VFDs): Điều khiển tốc độ và mô-men xoắn với độ chính xác cao, dùng cho các ứng dụng phức tạp như cần cẩu, thang máy...

Biến tần servo (Servo Drives): Dùng để điều khiển động cơ servo, yêu cầu độ chính xác và phản ứng cực nhanh trong điều khiển vị trí và tốc độ.

Biến tần trung thế/cao thế: Dùng cho các động cơ công suất lớn trong ngành công nghiệp nặng.

Ứng dụng của biến tần

Biến tần được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, từ sản xuất, dệt may, thực phẩm, nước giải khát, cho đến khai thác mỏ, thép, xi măng, v.v. Các ứng dụng điển hình bao gồm:

Hệ thống HVAC: Điều khiển quạt thông gió, máy nén khí trong các hệ thống điều hòa không khí.

- Máy bơm: Điều khiển tốc độ bơm để duy trì áp suất hoặc lưu lượng không đổi.

- Băng tải: Điều khiển tốc độ băng tải để phù hợp với tốc độ sản xuất.

- Máy công cụ: Điều khiển tốc độ trục chính, đảm bảo độ chính xác gia công.

- Robot và tự động hóa: Điều khiển các chuyển động chính xác trong dây chuyền sản xuất tự động.

Đơn vị thi công lắp đặt, bảo trì bảo dưỡng, sửa chữa tủ điện biến tần uy tín tại Hà Nội

VIAS VIệt Nam là Công ty cơ điện hàng đầu trong lĩnh vực cung ứng dịch vụ đo kiểm an toàn điện và bảo trì, bảo dưỡng thi công, cải tạo hệ thống điện công nghiệp tại Việt Nam. Vậy nên, chúng tôi có rất nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực này.

Mọi nhu cầu về hệ thống điện hãy liên hệ với chúng tôi qua:

Hotline: 0982 918 116 / 0886 625 196

Email: contact@vias.vn

Website: vias.vn / viasvietnam.com