Biến tần là gì? Cấu tạo, lợi ích, nguyên lý hoạt động của biến tần

“Biến tần là gì” là một trong những câu hỏi được khá nhiều người quan tâm khi tìm kiếm thông tin về thiết bị này. Có thể thấy, biến tần được ứng dụng trong hầu hết các ngành công nghiệp, nhờ vào khả năng thay đổi tốc độ động cơ vô cùng linh hoạt và hàng ngàn ứng dụng đi kèm tuyệt vời. Ra đời từ những năm 1980 của thế kỷ trước, ứng dụng biến tần đã mở ra cơ hội cho rất nhiều ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ sau này. Cùng Điện City tìm hiểu về những kiến thức cơ bản nhất của biến tần là gì trong bài viết sau nhé!

Biến tần là gì?

Biến tần là gì? Biến tần hay còn gọi là Inverter, là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều 3 pha.

Hay nói cách khác, biến tần giúp biến đổi năng lượng điện từ dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC) ở cấu hình, tần số, pha này thành dòng điện xoay chiều có cấu hình, tần số và pha khác. Đây cũng chính là lý do khiến nhiều người thắc mắc về “Biến tần DC là gì?” hay “Biến tần AC là gì?”.

Công thức tính tốc độ vòng quay

Để thay đổi được tốc độ động cơ, chúng ta có 3 phương pháp:

1 - Thay đổi số cực động cơ “P”:

Khi thay đổi số cực “P” của động cơ không đồng bộ, tốc độ từ trường quay thay đổi và do đó, tốc độ động cơ rotor cũng biến đổi theo. Cách làm này rất tốn kém.

2 - Thay đổi hệ số trượt “S”:

Sự khác biệt giữa tốc độ từ trường quay của Stator và tốc độ cơ học của Rotor được gọi là hệ số trượt. Tải trọng lên động cơ càng lớn thì Rotor quay càng chậm so với tốc độ quay của Stator. Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tải trọng lên động cơ dường như không khả thi vì rất cồng kềnh và vô cùng tốn kém.

3 - Thay đổi tần số “f” của điện áp đầu vào

Biến tần là gì? Đây là thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ. Qua đó, thay đổi tốc độ động cơ theo công thức trên. Thời gian đầu, biến tần cũng khá cồng kềnh và tốn kém. Theo thời gian, nhờ các tiến bộ khoa học vượt bậc mà biến tần đã trở nên rất nhỏ gọn và chi phí “rất bình dân”.

Biến tần Fuji Electric đến từ Nhật Bản

Lý do nên sử dụng biến tần là gì?

Việc sử dụng biến tần trong các ứng dụng công nghiệp hiện nay là vô cùng cần thiết. Tuy nhiên, việc nhiều người thắc mắc không biết lý do nên sử dụng biến tần là gì khá phổ biến. Nếu không có biến tần, các động cơ có thể không được đồng bộ với điện áp 3 pha xoay chiều, khiến cho việc khởi động có thể gặp nhiều khó khăn, trở ngại. Bên cạnh đó, vấn đề sốc hay hao mòn cơ khí là điều không thể tránh khỏi và phải kiểm soát trong suốt quá trình vận hành nếu không lắp đặt biến tần.

Đối với các ngành công nghiệp ứng dụng công nghệ đòi hỏi phải có sự đồng bộ về tốc độ như giấy, dệt, bao bì nhựa, in, thép hoặc các ứng dụng cần điều khiển lưu lượng áp suất như nước, khí nén thì việc lắp đặt biến tần là điều tất yếu.

Sử dụng biến tần trong các ứng dụng công nghiệp còn giúp tăng hiệu suất làm việc lên gấp nhiều lần cho các ngành như dệt, nhuộm, nhựa so với việc sử dụng nguồn điện trực tiếp. Điều này sẽ giúp loại bỏ một số công cụ, dụng cụ cồng kềnh, chiếm diện tích trong nhà máy.

Lợi ích của công nghệ biến tần là gì?

Như đã đề cập, ứng dụng công nghệ biến tần trong việc sản xuất các loại máy móc, thiết bị sử dụng trong công nghiệp cũng như dân dụng là điều vô cùng cần thiết.

Sử dụng các thiết bị ứng dụng công nghệ biến tần giúp tiết kiệm đáng kể lượng điện tiêu thụ, từ đó, giúp tối ưu chi phí vận hành. Bên cạnh đó, công nghệ biến tần hiện đại luôn hoạt động với công suất thấp, có khả năng điều chỉnh nhiệt độ của thiết bị nên không gây nhiều tiếng ồn trong suốt quá trình vận hành.

Hơn nữa, nhờ ứng dụng công nghệ biến tần mà các thiết bị đều có tuổi thọ sử dụng khá cao (trên 10 năm), ít bị hỏng hóc hay tốn nhiều thời gian, chi phí để bảo trì.

Ứng dụng của biến tần là gì?

Biến tần có nhiều ứng dụng hữu ích trong hầu hết các ngành công nghiệp từ nhẹ đến nặng và dân dụng. Sau đây là một số câu trả lời cho ứng dụng của biến tần là gì trong công nghiệp mà bạn có thể tham khảo.

• Sử dụng biến tần có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ: Ứng dụng này đã mở ra nhiều cơ hội phát triển cho các ngành công nghiệp đòi hỏi tốc độ quạt linh hoạt như nồi hơi, quạt gió, dây chuyền sản xuất bán tự động (có sự can thiệp của con người).
• Tiết kiệm năng lượng và nhiên liệu: Lắp đặt biến tần trong các thiết bị điện công nghiệp giúp tiết kiệm năng lượng điện tiêu thụ lên đến 60%. Bởi hầu hết các ứng dụng công nghiệp đều không cần dùng hết 100% tốc độ quay của động cơ mà chỉ cần dùng khoảng 80% là đã đạt 100% hiệu suất làm việc.
• Khả năng khởi động mạnh mẽ: Sử dụng biến tần giúp động cơ khởi động êm ái, tránh sụt áp nhờ khả năng bù momen khi khởi động. Có thể thay thế hoàn toàn kiểu khởi động cũ như “sao - tam giác” không ổn định.

>> Bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin về ứng dụng của biến tần là gì do Điện City cung cấp tại đây!

Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì?

Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì? Sơ đồ mạch công suất bên trong của một biến tần

• Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.
• Điện áp một chiều 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.

Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì? Sơ đồ nguyên lý mạch động lực biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ). Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có momen không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi.

Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì? Sơ đồ dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra của biến tần

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

Ngoài ra, biến tần đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển, phù hợp với hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay, biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

Sơ đồ mạch thực tế tương ứng với sơ đồ khối của biến tần Fuji Electric

Một số thương hiệu biến tần tốt nhất hiện nay

Biến tần INVT

Biến tần INVT là thương hiệu biến tần phổ biến bậc nhất ở thị trường Việt Nam với chất lượng vượt trội, đa tính năng và giá cả vô cùng hợp lý.

Ngoài chất lượng đảm bảo, hệ thống hỗ trợ kỹ thuật của INVT tại Việt Nam là vô cùng mạnh mẽ, 2 yếu tố này kết hợp đã tạo nên vị thế độc tôn của thương hiệu biến tần này tại Việt Nam

Một số dòng biến tần INVT phổ biến tại thị trường Việt Nam có thể kể đến như:

• Biến tần INVT GD10.
• Biến tần INVT GD20.
• Biến tần INVT GD200

Biến tần Inovance

Biến tần Inovance là dòng sản phẩm số 1 tại thị trường Trung Quốc với chất lượng vượt trội, đa tính năng và giá cả vô cùng hợp lý.

Nhờ ứng dụng hệ thống sản xuất tiên tiến cũng như kiểm soát đầu ra chặt chẽ cùng mạng lưới phân phối rộng lớn mà các dòng biến tần Inovance đang chiếm vị thế khá lớn trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng.

Một số dòng biến tần Inovance phổ biến tại thị trường Việt Nam có thể kể đến như:

• Biến tần Inovance MD200.
• Biến tần Inovance MD290.
• Biến tần Inovance MD500.

Ngoài ra, bạn cũng có thể tìm hiểu thêm các thông tin cụ thể của dòng biến tần Inovance được Điện City tổng hợp tại đây!

Biến tần Fuji Electric

Biến tần Fuji Electric là một thương hiệu luôn dẫn đầu thị trường các thiết bị điện đến từ Nhật Bản nhờ chất lượng vượt trội. Fuji Electric là nhà sản xuất tiên phong trong công nghệ IGBT tại Nhật Bản và trở thành đối tác cung cấp chính của các hãng nổi tiếng khác như Mitsubishi, ABB.

Một số dòng biến tần Fuji Electric phổ biến tại thị trường Việt Nam có thể kể đến như:

• Biến tần Frenic-Mini.
• Biến tần Frenic-Ace.
• Biến tần Frenic-Mega.

Bên cạnh đó, hãy tham khảo ngay bài viết này để biết thêm thông tin chi tiết về biến tần Fuji Electric cũng như các dòng biến tần phổ biến được kể trên!

Vậy, với những thông tin được đề cập trong bài viết, chắc hẳn bạn cũng đã có câu trả lời cho câu hỏi “Biến tần là gì?”, “Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao?” rồi đúng không? Việc hiểu về biến tần là gì và các thông tin liên quan sẽ giúp bạn lựa chọn sản phẩm phù hợp với nhu cầu, từ đó đem lại hiệu quả bảo vệ động cơ và tiết kiệm điện tối đa. Hãy liên hệ ngay cho Điện City hoặc để lại thông tin tại https://diencity.com/lien-he để được tư vấn chi tiết nhất!

Có thể bạn sẽ quan tâm:

• Cấu tạo và các bộ phận cơ bản của biến tần (P2).
• Chức năng các phụ kiện dành cho biến tần (P3).
• Ứng dụng biến tần trong công nghiệp (P4).
• 7 Lưu ý khi sử dụng biến tần (P5).
• Các câu hỏi thường gặp khi sử dụng biến tần (P6).