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 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.
Cấu tạo máy biến tầnBộ 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%.
Công nghệ tiên phong, sản phẩm tiên phong
Theo dòng cách mạng công nghiệp lần thứ 4, việc thay đổi công nghệ trong sản xuất cũng là một trong nhưng tiêu chí hàng đầu cho doanh nghiệp, và đặc biệt là trong sản xuất. Máy biến tần của chúng tôi được tích hợp nhiều loại module thông tin để truyền tín hiệu đến máy tính giúp cho việc điều khiển và vận hành mọi thiết bị từ xa.
Ứng dụng của máy biến tần trong sản xuất và đời sống
Ngày nay, máy biến tần được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong sản xuất và đời sống, đặc biệt là sản xuất và công nghiệp.Bơm và hệ thống cung cấp nước
Lắp đặt máy biến tần để điều chỉnh lưu lượng nước qua máy bơm cung cấp cho công trình, tòa nhà, các hệ thống thủy lợi, nhà xưởng. Điều chỉnh tốc độ máy bơm cũng chính là điều chỉnh áp lực lên trên đường ống và lượng nước nhận được cho toàn công trình hay tòa nhà cần cung cấp.
Quạt hút và hệ thống thông gió
Tương tự như máy bơm, các quạt hút khói, quạt lò hay hệ thống thông gió cho tòa nhà cũng hoạt động dựa trên mô tơ khi lắp đặt thêm máy biến tần có thể tùy ý điều khiển tốc độ gió làm giảm điện năng tiêu thụ và hiệu suất trên toàn hệ thống được tối ưu.
Máy nén
Hoạt động cung cấp khí vào bên trong của máy nén theo cơ chế đóng ngắt. Khi áp suất chạm ngưởng trên, van bơm vào tự động đóng(motor vẫn hoạt động) nhưng máy nén lại chạy không tải và khi áp suất giảm xuống ngưởng dưới, van tự động mở ra, lúc này máy nén hoạt động có tải. Việc máy nén được cấu tạo để luôn hoạt động ở mức tối đa không cần thiết và motor vẫn quay khi máy nén chạy không tải làm tiêu tốn một lượng điện năng rất lớn. Việc lắp đặt biến tần giúp bạn điều khiển được hoạt động của máy nén cho về mức cung cấp 1 lượng khí vừa đủ cần thiết giúp giảm hao phí điện năng và tăng độ bền của máy nén.
Băng tải
Việc khởi động hoặc dừng băng tải quá nhanh sẽ làm hư hỏng ổ trục cũng như dễ gây rơi vỡ hàng hóa. Khi có máy biến tần bạn sẽ điều khiển được điều này. Ngoài ra, đối với các băng tải khi hoạt động sẽ có độ dốc, lúc này băng tải chạy theo quán tính, với biến tần có bộ hảm tái sinh RBU bạn có thể chuyển hóa cơ năng từ việc trượt của băng tải thành điện năng sau đó chuyển về lưới điện để tái sử dụng nhằm giảm điện năng hao phí.
Cầu trục
Cầu trục chạy tải khá lớn nên khi khởi động sẽ làm sụt áp trên toàn lưới, Tốc độ cầu trục thông thường là cố định, bằng việc sử dụng biến tần ta có thể điều khiển nguồn điện và cầu trục hoạt động vừa phải, an toàn, tiết kiệm.
Máy cán
Trong sản xuất thép và cơ khí các loại máy cán cần đạt độ chính xác khi cho ra thành phẩm việc điều chỉnh chính xác tốc độ của động cơ giúp bạn có thể đưa ra được các sản phẩm có tính chính xác cao, nâng cao chất lượng sản phẩm.
Hệ thống HVAC
Hệ thống này bao gồm tất cả các thiết bị điều khiển nhiệt độ và thông gió cũng bao gồm máy nén và quạt … Sử dụng biến tần làm giảm tiêu hao điện năng, ổn định trong vận hành.
Máy trộn, khuấy, các loại máy sử dụng quay ly tâm
Trong công nghiệp sản xuất nguyên liệu, bạn cần điều chỉnh độ quay cho con quay để cho ra các sản phẩm hợp lý. Điều khiển tốc độ trộn bột, trộn bê tông. Và hàng ngàn công dụng khác của biến tần nữa
Khi nào nên sử dụng biến tần, khi nào nên sử dụng khởi động mềm
Để lựa chọn được phương pháp khởi động phù hợp cho ứng dụng của bạn, cần xác định rõ nhu cầu, mục đích sử dụng và cân đối mức đầu tư để đạt được hiệu quả tối ưu. Hãy xem bảng so sánh giữa biến tần và khởi động mềm dưới đây để có đánh giá khách quan hơn trước khi đưa ra lựa chọn nên khởi động mềm hay sử dụng biến tần:
| BIẾN TẦN | KHỞI ĐỘNG MỀM |
|---|---|
| Có thể thay đổi tốc độ động cơ linh hoạt, đảo chiều động cơ không chỉ khi khởi động, dừng động cơ mà suốt quá trình hoạt động của thiết bị | Chỉ có tác dụng tăng tốc hoặc giảm tốc trong quá trình khởi động và dừng động cơ để làm khởi động hoặc dừng “mềm”, không thể đảo chiều động cơ |
| Điều chỉnh thời gian tăng giảm tốc linh hoạt hơn, dải điều chỉnh rộng giúp việc khởi động động cơ cực kỳ êm ái | Khoảng điều chỉnh thời gian tăng giảm tốc hẹp, khởi động nặng nề hơn, đặc biệt với động cơ lớn việc khởi động khá khó khăn |
| Nhiều chức năng bảo vệ động cơ và hệ thống cơ khí hơn | Ít chức năng bảo vệ động cơ, chỉ có các chức năng bảo vệ cơ bản |
| Có thể khởi động bao nhiêu lần tùy ý trong ngày và trong vòng đời thiết bị mà không ảnh hưởng đến động cơ và hệ thống cơ khí | Tùy công suất động cơ và tùy nhà máy có thể bị giới hạn số lần khởi động |
| Thay đổi tốc độ động cơ bằng các thay đổi tần số nên không ảnh hưởng đến mô-men khởi động | Thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp nên khiến mô-men khởi động yếu, cần lưu ý đến yếu tố tải khi lựa chọn khởi động mềm |
| Một biến tần có thể sử dụng để điều chỉnh tốc độ và “dừng mềm” cho nhiều động cơ | Một khởi động mềm chỉ sử dụng cho một động cơ duy nhất |
| Kích thước lớn hơn và chiếm nhiều không gian hơn | Nhỏ gọn hơn nếu so sánh với biến tần cùng công suất |
| Giá thành cao hơn | Giá thành thấp hơn |
Như vậy, đặc điểm chung của khởi động mềm và biến tần là đều được dùng để điều khiển động cơ (chủ yếu là tốc độ) một cách mềm mại và tiết kiệm năng lượng, tuy nhiên trong khi khởi động mềm chỉ sử dụng để làm “mềm” quá trình khởi động hoặc dừng máy thì biến tần cho phép điều khiển được tốc độ động cơ trong suốt quá trình hoạt động, đảo chiều quay động cơ và còn nhiều tính năng điều khiển linh hoạt khác. Điều này không chỉ giúp đáp ứng công nghệ trong nhiều trường hợp mà còn giúp tiết kiệm năng lượng trong nhiều ứng dụng khác nhau.
