Bạn là dân điện tử, điện dân dụng. Hay kỹ sư lắp đặt điện năng lượng mặt trời thì đã không còn xa lạ gì về biến tần… Tuy nhiên đối với các bạn mới bước chân vào nghề, hay sinh viên ngành điện thì khái niệm này còn khá xa lạ. Trong bài viết này Vĩnh Cát Solar sẽ chia sẻ những khái niệm, kiến thức về biến tần cho các bạn. Hi vọng bạn sẽ có những thông tin bổ ích cho mình.
Biến tần là gì?
Một trong những câu hỏi nhiều người còn nhiều thắc mắc. Bản thân mình khi còn là sinh viên nghe thầy nhắc tới biết tần cũng rất mơ hồ. Khi bước chân vào nghề điện thì chỗ nào cũng có biến tần. Các chuyển động của nhà máy hiện nay thì có 90 phần trăm là từ motor.
Qua quá trình làm việc tiếp xúc với biến tần. Mặc dù không nghiên cứu sâu về nguyên lý cụ thể.
Nhưng cũng đã có cái nhìn khái quát về biến tần. Vì vậy mình muốn chia sẽ cho những bạn mới vào nghề như mình trước đây.
Biến tần là thiết bị có thể làm thay đổi tần số của điện áp điện lưới để thay đổi tốc độ động cơ.
Và tần số điện lưới của Việt Nam là 50Hz
Nguyên lý hoạt động của biến tần
– Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) 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 siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
– 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. 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 mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
– 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 ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp 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.
Xem thêm: Nguyên nhân và các khắc phụ hiện tượng biến tần không nên nguồn: https://denduongnangluongmattroi.vn/nguyen-nhan-va-huong-khac-phuc-bien-tan-khong-nen-nguon/
Vì sao có thể thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số?
Theo công thức tính tốc độ của động cơ: n=60f/p. Trong đó f là tần số, P là số cặp cực của motor (thông thường là P=2). Từ công thức này ta có thể thấy khi tần số thay đổi thì tốc độ sẽ thay đổi.
Biến tần có thể thay đổi tần số từ 1Hz đến 50Hz, thậm chí là 60Hz hoặc lên đến 400Hz đối với loại động cơ chạy tốc độ cao trong các máy CNC. Vì vậy nhờ có biến tần mà ta có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz.
Những lợi ích của việc sử dụng biến tần.
– Biến tần có thể thay đổi tốc độ động cơ dễ dàng. bởi vậy dòng khởi động của động cơ sẽ không vượt quá 1.5 lần so với dòng khởi động truyền thống bằng sao-tam giác, (4~6) lần dòng định mức.
– Nhờ dễ dàng thay đổi tốc độ cho nên có thể tiết kiệm điện năng cho các tải thường không cần phải chạy hết công suất. – Có thể giúp động cơ chạy nhanh hơn. Thông thường là 54-60 Hz, bình thường là 1500 v/p với 50 Hz. Khi có biến tần thì 1800v/p với 60Hz. giúp tăng sản lượng đầu ra cho máy, tăng tốc độ cho các quạt thông gió.
– Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng. Bảo vệ cao áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
– Quá trình khởi động từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột. Tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.
– Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên hệ số cosphi đạt ít
nhất là 0.96. công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, gần như được bỏ qua. Do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động. Giảm chi phí trong lắp đặt tủ tụ bù, giảm thiểu hao hụt đường giây.
– Tiết kiệm điện 20-30 phần trăm so với hệ thống khởi động truyền thống.
Các loại biến tần trên thị trường hiện nay
+ Siemens
+ Schneider
+ Panasonic
+ Mitsubishi
+ MICNO
Trên đây là một số kiến thức về biến tần, những loại được sử dụng phổ biến. Hi vọng bạn sẽ có những kiến thức bổ ích cho quá trình học tập của mình .
