Biến tần là gì? Đây là một thiết bị có thể biến đổi tần số dòng điện linh hoạt. Hiện tại biến tần được sử dụng khá phổ biến trong các tủ điện công nghiệp, tùy vào mục đích sử dụng. Cùng Tủ điện Bách Khoa tìm hiểu bài viết để nắm rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý, lợi ích và ứng dụng của thiết bị này.
Nội dung
Biến tần là gì?
Biến tần là một thiết bị chuyển đổi dòng điện AC từ một tần số nhất định sang một tần số khác có thể điều chỉnh. Nó được ứng dụng phổ biến trong ngành công nghiệp để kiểm soát tốc độ của động cơ, đảo ngược hướng quay, giảm dòng điện khởi động, hạn chế độ rung và tiết kiệm năng lượng.
Nói cách khác, biến tần có khả năng thay đổi tần số dòng điện áp dụng lên các cuộn dây bên trong động cơ. Từ đó có thể điều chỉnh tốc độ động cơ một cách liên tục mà không cần sử dụng hộp số cơ khí. Dựa trên những định nghĩa trên, bạn hẳn đã biết máy biến tần là gì.
Thiết bị này dựa trên các linh kiện bán dẫn để đóng cắt dòng điện vào các cuộn dây động cơ để tạo ra từ trường xoay khiến động cơ quay. Đồng thời, thiết bị còn có khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ từ chậm đến nhanh phù hợp. Tùy vào nhu cầu của người sử dụng, bạn có thể điều chỉnh sao cho máy vận hành hiệu quả.
Cấu tạo của biến tần
- Bộ nguồn cấp: Cung cấp nguồn điện AC từ mạng điện lưới cho biến tần. Thường sử dụng các thiết bị bảo vệ và lọc nhiễu để bảo vệ mạch biến tần và cải thiện chất lượng nguồn điện.
- Bộ điều chỉnh điện áp: Chuyển đổi điện áp AC từ nguồn điện lưới thành điện áp DC thông qua việc sử dụng các diode hoặc thyristor. Bộ phận này còn được gọi là bộ chỉnh lưu.
- Bộ lọc DC: Sử dụng tụ điện và cuộn cảm để làm giảm nhiễu và tạo ra dòng điện DC ổn định, cung cấp cho bộ chuyển đổi DC/AC.
- Bộ chuyển đổi DC/AC: Gồm các linh kiện bán dẫn như IGBT, MOSFET hoặc GTO để chuyển đổi dòng điện DC ổn định thành dòng điện AC với tần số khác nhau. Bộ phận này còn được gọi là bộ biến đổi tần số.
- Bộ điều khiển: Là trung tâm của biến tần, bao gồm vi mạch điều khiển, các cảm biến và giao diện người dùng. Bộ điều khiển nhận tín hiệu đầu vào từ các thiết bị ngoại vi, xử lý thông tin và đưa ra tín hiệu điều khiển cho bộ chuyển đổi DC/AC để điều chỉnh tốc độ, mô-men xoắn và hướng quay của động cơ.
- Bộ điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ: Điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ của động cơ dựa trên tín hiệu đầu vào từ bộ điều khiển và thông tin từ cảm biến đặt trên động cơ.
Biến tần có thể có thêm các thành phần phụ trợ khác. Bao gồm bộ làm mát, bộ bảo vệ quá áp, quá dòng, quá nhiệt và bộ giao tiếp với các hệ thống tự động hóa.
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần dựa trên việc chuyển đổi điện áp AC (xoay chiều) từ mạng điện lưới sang dòng điện AC với tần số khác nhau để điều khiển tốc độ động cơ.
4 Bước hoạt động của biến tần
- Chuyển đổi AC sang DC: Đầu tiên, biến tần nhận điện áp AC từ mạng điện lưới thông qua bộ nguồn cấp. Sau đó, bộ chỉnh lưu (điều chỉnh điện áp) chuyển đổi điện áp AC này thành dòng điện DC bằng cách sử dụng các diode hoặc thyristor.
- Lọc và ổn định dòng DC: Dòng điện DC sau khi được chuyển đổi sẽ chứa các thành phần nhiễu. Bộ lọc DC, bao gồm tụ điện và cuộn cảm, loại bỏ các nhiễu và cung cấp dòng điện DC ổn định cho bộ chuyển đổi DC/AC.
- Chuyển đổi DC sang AC có tần số điều chỉnh: Bộ chuyển đổi DC/AC, bao gồm các linh kiện bán dẫn như IGBT, MOSFET hoặc GTO, chuyển đổi dòng điện DC ổn định thành dòng điện AC với tần số có thể điều chỉnh. Quá trình này được gọi là biến đổi tần số.
- Điều khiển tốc độ động cơ: Bộ điều khiển của biến tần nhận tín hiệu đầu vào từ các thiết bị ngoại vi, xử lý thông tin và đưa ra tín hiệu điều khiển cho bộ chuyển đổi DC/AC. Từ đó, biến tần cung cấp dòng điện AC với tần số thích hợp để điều chỉnh tốc độ, mô-men xoắn và hướng quay của động cơ.
4 Lợi ích của biến tần
Bảo vệ động cơ
Khi sử dụng máy biến tần giúp máy móc sẽ vẫn hoạt động hiệu quả. Thiết bị cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách linh hoạt. Nó có thể hoạt động không vượt quá 1,5 lần so với phương pháp truyền thống, hoặc không quá 4 đến 6 lần dòng định mức.
Thiết bị này là loại máy biến tần tiên tiến nhất hiện nay. Chúng được trang bị hệ thống điện tử để bảo vệ máy móc khỏi quá dòng điện, cũng như hệ thống bảo vệ cao áp và thấp áp.
Giảm hao mòn cho máy móc
Máy biến tần sẽ rất hữu hiệu trong trường hợp bạn đang sử dụng một băng tải, máy bơm hay máy móc công suất lớn. Khi động cơ khởi động quá nhanh, sức ì và quán tính theo thời gian có thể gây hư hại cho các bộ phận cơ khí, ổ trục của động cơ. Máy biến tần có thể giúp bạn giải quyết vấn đề này. Bằng cách điều chỉnh tần số dòng điện thông qua máy khi khởi động từ thấp đến cao dần đều, bạn sẽ giúp động cơ hoạt động bền bỉ và ổn định trong nhiều năm.
Tiết kiệm điện năng
Nhờ việc giảm tần số dòng điện, máy biến tần giúp bạn điều chỉnh công suất của máy móc xuống mức phù hợp. Điều này trong thực tế đã được chứng minh trong quá trình sản xuất, giúp tiết kiệm điện năng cho máy móc lên đến 30%.Từ đó giúp doanh nghiệp giảm chi phí sản xuất đáng kể. Điều này đặc biệt hiệu quả đối với các thiết bị sử dụng động cơ như hệ thống quạt gió và máy bơm.
Tăng năng suất
Thông thường, động cơ hoạt động ở 50Hz, 1500v/p. Nhưng với máy biến tần, bạn có thể tăng tần số lên 60Hz, 1800v/p để gia tăng sản lượng. Trước đây, người ta dùng pully hay mô tơ phụ để điều chỉnh tốc độ. Việc này rất tốn kém và hao phí năng lượng. Hiện nay, máy biến tần dựa trên nguyên lý điều chỉnh dòng điện, giúp tăng sản xuất lên đến 20% so với việc dùng điện trực tiếp.
8 Ứng dụng của biến tần trong sản xuất
Bơm và hệ thống cấp nước
Việc lắp đặt hệ thống máy biến tần giúp điều chỉnh lưu lượng nước trong máy bơm dành cho công trình, tòa nhà, hệ thống thủy lợi và nhà xưởng. Bằng cách điều chỉnh tốc độ máy bơm, áp lực trong đường ống và lượng nước cung cấp cho toàn bộ công trình hay tòa nhà sẽ được kiểm soát một cách linh hoạt.
Quạt hút và hệ thống thông gió
Các quạt hút khói, quạt lò và hệ thống thông gió cho tòa nhà hoạt động dựa trên động cơ. Khi lắp đặt máy biến tần, bạn có thể điều chỉnh tốc độ gió linh hoạt. Điều này sẽ giúp giảm tiêu thụ điện năng và tối ưu hóa hiệu suất cho toàn bộ hệ thống.
Máy nén
Máy nén cung cấp khí bên trong thông qua cơ chế đóng ngắt van. Khi áp suất đạt ngưỡng trên, van đóng (động cơ vẫn hoạt động) và máy nén chạy không tải. Khi áp suất giảm, van mở và máy nén hoạt động có tải. Việc máy nén luôn hoạt động ở mức tối đa không cần thiết, tiêu tốn năng lượng. Lắp đặt biến tần giúp điều chỉnh hoạt động của máy nén, cung cấp lượng khí phù hợp, giảm tiêu thụ điện và tăng độ bền cho máy.
Băng tải
Khởi động hoặc dừng băng tải quá nhanh có thể hư hỏng ổ trục và gây rơi vỡ hàng hóa. Máy biến tần giúp điều chỉnh tốc độ khởi động và dừng. Đối với băng tải có độ dốc, máy biến tần với bộ hãm tái sinh RBU chuyển hóa cơ năng từ sự trượt của băng tải thành điện năng, tái sử dụng và giảm tiêu thụ điện năng.
Cầu trục
Cầu trục vận hành với tải lớn, khi khởi động có thể gây sụt áp trên lưới điện. Thông thường, tốc độ cầu trục là cố định. Tuy nhiên, khi sử dụng biến tần, chúng ta có thể kiểm soát nguồn điện để cầu trục hoạt động một cách điều chỉnh, an toàn và tiết kiệm năng lượng.
Máy cán
Trong ngành sản xuất thép và cơ khí, việc điều chỉnh tốc độ động cơ máy cán một cách chính xác rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của sản phẩm cuối cùng. Điều chỉnh tốc độ động cơ một cách chính xác giúp nâng cao chất lượng của sản phẩm.
Hệ thống HVAC
Hệ thống HVAC bao gồm các thiết bị kiểm soát nhiệt độ và thông gió. Hệ thống này có cả máy nén và quạt. Việc sử dụng biến tần giúp giảm tiêu thụ điện năng và đảm bảo ổn định trong quá trình vận hành.
Ứng dụng của biến tần trong các loại máy quay ly tâm
Trong ngành công nghiệp sản xuất nguyên liệu, việc điều chỉnh tốc độ quay của con quay là cần thiết để đảm bảo sản phẩm phù hợp. Điều này bao gồm việc kiểm soát tốc độ trộn bột và trộn bê tông. Theo đó, biến tần còn có hàng ngàn ứng dụng khác trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Mua máy biến tần chất lượng tại Tủ điện Bách Khoa
Đến với Tủ điện Bách Khoa, quý khách hàng sẽ được trải nghiệm sự chuyên nghiệp, tận tâm. Chúng tôi tự hào là đơn vị hàng đầu trong ngành, cam kết mang đến cho quý khách hàng những sản phẩm tốt nhất, phù hợp với nhu cầu của từng doanh nghiệp.
Tại Tủ điện Bách Khoa không chỉ cung cấp các sản phẩm chất lượng, mà còn hỗ trợ khách hàng với chế độ bảo hành tốt và dịch vụ hậu mãi chu đáo. Đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn trong việc lắp đặt, cài đặt và giải đáp mọi thắc mắc liên quan đến sản phẩm.
Như vậy qua bài viết trên hẳn bạn cũng nắm được biến tần là gì và những vấn đề liên quan. Nếu còn bất kỳ thắc mắc nào, hoặc muốn được báo giá tủ điện công nghiệp, hãy liên hệ ngay với Tủ điện Bách Khoa để được hỗ trợ giải đáp nhé.
1 Số bài viết tham khảo thêm:
Biến tần 3 pha là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Biến tần 1 pha và cách lắp đặt
THÔNG TIN LIÊN HỆ
