Nguyên lý hoạt động và ứng dụng Biến Tần

Biến tần là sản phẩm công nghệ, thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được. Bạn muốn tiết kiệm điện năng, chống hư hỏng động cơ, dây chuyền sản xuất, gia tăng khả năng sản xuất hay điều khiển máy móc hoạt động ở tốc độ thích hợp, biến tần có thể giúp bạn làm được điều này một cách dễ dàng.

Máy biến tần Simphoenix là gì?

Biến tần thực chất là thiết bị hoạt động nhờ vào việc thay đổi tần số của dòng điện đi vào động cơ từ thấp đến cao hoặc ngược lại nhằm điều chỉnh tốc độ hoạt động của động cơ mà bạn đang sử dụng đến mức thích hợp. Nói cách khác, máy biến tần có thể hoạt động để cải thiện và thay thế cho các loại hộp số vô cấp trong động cơ của bạn, bạn cứ hình dung như trên 1 chiếc xe tay ga, bạn vặn ga mạnh thì xe chạy nhanh, giảm ga thì xe chạy chậm vậy.

Cấu tạo biến tần

  • Về cơ bản, máy biến tần được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính : Bộ phận chỉnh lưu, bộ phận nghịch lưu và CPU điều khiển.
  • Bộ phận chỉnh lưu(AC-DC) : có chứa các Diot bán dẫn nhằm mục đích chuyển đổi nguồn điện nhận vào thành nguồn điện 1 chiều sau khi được nắn phẳng.

Bộ phận nghịch lưu(AC-DC) : gồm nhiều công tắc có thể on/off rất nhanh IGBT để đưa nguồn điện trở về xoay chiều. Đây là bộ phận chính giúp thay đổi tần số điện áp để đưa vào động cơ hay hệ thống máy của bạn, tùy theo thứ tự đóng ngắt và độ lớn nhỏ của các công tắc.

CPU điều khiển : CPU này nhận các thông tin từ các bộ phận trên và xuất ra màn hình chính, từ đây người điều khiển có thể tiếp nhận thông tin và điều khiển nguồn điện thích hợp xuất ra. Ngoài ra, máy biến tần của chúng tôi còn tích hợp nhiều module truyền dữ liệu đến máy tính cũng như các thiết bị khác, từ đó bạn có thể điều khiển cả hệ thống từ xa.

Nguyên lý hoạt động

Máy biến tần hoạt động dựa trên nguyên tắc điều chỉnh tần số(f) của điện áp đầu vào theo công thức:

Trong đó :

f :tần số điện áp đầu vào động cơ

s :hệ số trượt

P :số cực

Thực ra ta có thể thay đổi hệ số trượt(s) và số cực(P) để thay đổi tốc độ động cơ xoay chiều(N) nhưng 2 phương pháp kể trên đều kém hiệu quả và gặp nhiều khó khăn khi thực hiện. Vậy nên, điều chỉnh tần số(f) là phương pháp tốt nhất hiện nay.

Đầu tiên, máy biến tần sẽ nhận dòng điện từ nguồn trực tiếp, có thể là dòng điện 1 pha hoặc 3 pha … Sau đó dòng điện này đi vào các tụ điện và nhờ có bộ chỉnh lưu(AC – DC) sẽ được chuyển thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng. Việc này đòi hỏi nguồn điện đầu vào phải là nguồn có tần số và điện áp cố định, thông thường là 380V và 50Hz. Máy biến tần có khả năng điều chỉnh tần số về 0Hz hoặc tăng lên 400Hz(một số loại đặc biệt có thể điều chỉnh tần số lên đến 590Hz thường được sử dụng trong công nghiệp nặng).

Điện áp sau khi được chỉnh lưu về 1 chiều sẽ được bộ nghịch lưu(DC – AC) biến đổi thành loại 3 pha đối xứng xoay chiều thông qua 1 thiết bị phát xoay chiều được tích hợp. Sau đó, dòng điện tiếp tục đi qua 1 bộ biến đổi IGBT, bộ biến đổi này được trang bị cổng cách điện, các công tắc nhỏ có khả năng on/off rất nhanh tạo ra dạng sóng và đầu ra nguồn điện xoay chiều 3 pha để đưa vào sử dụng.

Lợi ích của máy biến tần

  • Bảo vệ động cơ

Khi lắp đặt máy biến tần của chúng tôi, bạn có thể hoàn toàn an tâm về việc máy móc vẫn đang hoạt động hiệu quả. Vì máy biến tần có thể điều khiển tốc độ hoạt động của động cơ một cách linh hoạt, bạn có thể điều chỉnh nó hoạt động không quá 1,5 lần so với phương pháp truyền thống hoặc không quá 4 đến 6 lần dòng định mức. Máy biến tần này là loại thiết bị tối tân nhất hiện nay với hệ thống điện tử để bảo vệ máy móc khi dòng điện quá dòng, hệ thống bảo vệ cao áp cũng như thấp áp.

  • Giảm hao mòn cho máy móc

Bạn đang sử dụng 1 băng tải, máy bơm hay máy móc công suất lớn ? Khi khởi động động cơ quá nhanh, sức ì hay quán tính theo thời gian sẽ làm phá hỏng phần cơ khí, ổ trục của động cơ. Máy biến tần có thể giúp bạn giải quyết được việc này. Bạn có thể điều chỉnh tần số của dòng điện qua máy biến tần khi khởi động động cơ từ thấp đến cao dần đều để động cơ bền bỉ và hoạt động ổn định sau nhiều năm.

  • Tiết kiệm điện năng

Máy móc của bạn đang chưa cần chạy hết công suất ? Bạn chỉ cần 1 dòng điện có tần số bằng 1 nữa so với khi tải nặng. Bằng việc giảm tần số của dòng điện đi qua, máy biến tần có thể điều chỉnh công suất máy của bạn về mức thích hợp. Điều này trên thực tế đã được chứng minh trong sản xuất, giảm tiêu thụ điện năng cho máy móc lên đến 30%, bạn có thể giảm được chi phí cho việc sản xuất đáng kể. Đặc biệt là các thiết bị theo loại sử dụng motor như hệ thống quạt gió và máy bơm.

  • Tăng năng suất sản xuất

Thông thường, động cơ của bạn hoạt động ở 50Hz, 1500v/p nhưng khi có máy biến tần, bạn có thể tăng tần số dòng điện, đẩy nhanh tốc độ hoạt động của máy lên đến 60Hz 1800v/p giúp gia tăng được sản lượng. Trước đây, khi chưa có máy biến tần, người ta thường sử dụng thêm 1 Pully hay mô tơ rùa( mô tơ phụ) để điều chỉnh tốc độ của máy móc, việc này tốn kém thêm chi phí máy móc, vừa tốn công bưng vác thiết bị và hao phí điện năng rất nhiều do 2 loại này chỉ giúp tăng công suất máy bằng cách thêm máy phụ mà không dựa trên nguyên lý dòng điện như máy biến tần. So với việc sử dụng nguồn điện trực tiếp, sử dụng máy biến tần có thể giúp gia tăng khả năng sản xuất lên đến 20%.