Biến tần là thiết bị điện tử quan trọng với nhiều ứng dụng trong đời sống và sản xuất. Việc lựa chọn và sử dụng biến tần đúng cách mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm năng lượng, tăng tuổi thọ động cơ, v.v. Trong bài viết này, hãy cùng Nam Phương Việt tìm hiểu cặn kẽ về loại thiết bị này nhé!
Biến tần là gì?
Biến tần, hay còn gọi là inverter, là thiết bị điện tử có chức năng biến đổi dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC) ở tần số và dạng sóng này thành dòng điện xoay chiều (AC) có tần số và dạng sóng khác.
Điện áp đầu vào, đầu ra, tần số, và việc điều chỉnh công suất toàn phần phụ thuộc vào từng loại biến tần hoặc mạch điện cụ thể.
Lưu ý quan trọng: Máy biến tần không sinh ra công suất, công suất được cấp từ nguồn điện 1 pha hay 3 pha. Và trong hầu hết trường hợp, điện áp ngõ vào của biến tần là dòng không đổi DC (nguồn chỉnh lưu từ điện lưới bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn; ắc quy; năng lượng tái tạo; …). Chỉ có một số ít loại biến tần có thể biến đổi trực tiếp điện AC sang AC (điển hình nhất là biến tần ma trận tái sinh Yaskawa U1000).
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần
Biến tần được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:
- Mạch nguồn: Chịu trách nhiệm cung cấp nguồn điện 1 pha hoặc 3 pha cho toàn bộ biến tần.
- Mạch điều khiển: Là trung tâm quản lý của biến tần, nơi thực hiện các chức năng điều khiển, lập trình và bảo vệ.
- Mạch chỉnh lưu: Giúp chuyển đổi điện áp xoay chiều 3 pha lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Bằng cách sử dụng các cầu diode và tụ điện hoặc MOSFET để cho phép dòng điện đi qua một chiều và chặn ở chiều ngược lại.
- Mạch lọc DC: Hay còn gọi là mạch lọc xung, là mạch có chức năng loại bỏ nhiễu tần số cao và nhiễu tần số thấp của dòng DC sau khi được chỉnh lưu từ AC. Bằng cách sử dụng tụ điện, cuộn cảm và điện trở để cho điện áp DC trở nên phẳng mịn hơn.
- Mạch nghịch lưu: Có chức năng biến đổi điện áp DC thành AC, điều khiển tốc độ động cơ và cung cấp nguồn điện AC cho các thiết bị điện khác trong hệ thống điện.
- Màn hình – bàn phím: Hiển thị thông tin hoạt động của biến tần và cho phép người dùng điều chỉnh các thông số.
Nguyên lý hoạt động của biến tần rất đơn giản, bạn có thể dễ dàng hình dung qua bản vẽ sau:
- Chuyển đổi AC sang DC: Biến tần sử dụng bộ chỉnh lưu để chuyển đổi dòng xoay chiều (AC) từ nguồn điện lưới thành dòng điện một chiều (DC).
- Lọc nhiễu: Dòng điện DC được lọc nhiễu bằng tụ điện để loại bỏ các thành phần AC còn sót lại.
- Chuyển đổi DC sang AC: Dòng DC được nghịch lưu thành dòng xoay chiều (AC) có tần số và dạng sóng mong muốn. Công đoạn này được thực hiện qua hệ IGBT (Transistor lưỡng cực có cổng cách ly), bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ vào tiến bộ của công nghệ vi xử lý hiện nay và cả công nghệ bán dẫn lực, tần số chuyển mạch xung có thể lên đến dải tần số sóng siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và tiết kiệm hiệu quả.
- Điều chỉnh tần số và dạng sóng: Tần số và dạng sóng của dòng điện AC đầu ra được điều chỉnh bằng cách thay đổi cách thức đóng ngắt các linh kiện bán dẫn trong bộ nghịch lưu.
Các dạng sóng ngõ ra phổ biến của biến tần
Dạng sóng ngõ ra của biến tần là hình dạng của điện áp hoặc dòng điện xoay chiều (AC) được tạo ra bởi biến tần. Dạng sóng này ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động và tiếng ồn của động cơ AC.
Các dạng sóng ngõ ra phổ biến của biến tần bao gồm:
- Dạng sóng hình sin: Đây là dạng sóng lý tưởng nhất cho động cơ AC, giúp động cơ hoạt động êm ái và hiệu quả. Tuy nhiên, dạng sóng này đòi hỏi cấu tạo biến tần phức tạp hơn và giá thành cao hơn.
- Dạng sóng vuông đảo chiều: Dạng sóng này đơn giản hơn dạng sóng hình sin. Tuy nhiên, nó có thể gây ra tiếng ồn và rung động cho động cơ, đồng thời làm giảm hiệu suất hoạt động.
- Dạng sóng vuông đảo chiều có quãng nghỉ: Dạng sóng PWM được tạo ra bằng cách so sánh tín hiệu điều khiển với tín hiệu sóng mang. Tín hiệu điều khiển xác định duty cycle của xung, trong khi tín hiệu sóng mang xác định tần số và biên độ của xung. Dạng sóng này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều khiển động cơ ba pha, đặc biệt là động cơ cảm ứng. Nó cũng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác như điều khiển ánh sáng, điều khiển tốc độ quạt…
- Dạng sóng vuông điều biến độ rộng gần sin: Dạng sóng SPWM được tạo ra bằng cách so sánh tín hiệu điều khiển dạng sóng sin với tín hiệu sóng mang dạng sóng tam giác. Tín hiệu điều khiển xác định độ rộng của mỗi xung vuông, trong khi tín hiệu sóng mang xác định tần số và biên độ của xung. Dạng sóng SPWM được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điều khiển động cơ AC, đặc biệt là động cơ cảm ứng đòi hỏi hiệu suất cao, tiếng ồn thấp và độ rung thấp.
Phân loại biến tần
Trên thị trường hiện nay, biến tần có thể được phân chia thành nhiều loại khác nhau. Dưới đây là 3 loại phổ biến, được phân theo nguồn cấp của nó:
Biến tần 1 pha 220V là gì?
Biến tần 1 pha 220V là loại biến tần sử dụng nguồn điện xoay chiều 1 pha 220 V. Loại biến tần này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong các hệ thống dân dụng và thương mại.
Thông số cơ bản:
- Điện áp đầu vào/ đầu ra: một pha 220V (có thể thay đổi tùy theo loại động cơ)
- Tần số đầu ra: 50Hz hoặc 60Hz (có thể điều chỉnh)
- Công suất: 0.5kW đến 22kW (phổ biến nhất là 0.75kW đến 15kW)
- Kích thước: Nhỏ gọn, tiết kiệm không gian lắp đặt
- Dễ dàng sử dụng: Có thể điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn bằng núm vặn hoặc qua giao diện RS485
=> Xem thêm: Biến tần 1 pha là gì?
Biến tần 3 pha 220V là gì?
Biến tần 3 pha 220V là loại biến tần sử dụng nguồn đầu vào là điện áp xoay chiều 3 pha 220 V. Loại biến tần này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ 3 pha trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống sản xuất và chế tạo.
Thông số cơ bản:
- Áp đầu vào/ đầu ra: ba pha 220V (có thể thay đổi tùy theo hệ thống điện và loại động cơ)
- Tần số đầu ra: 50Hz hoặc 60Hz (có thể điều chỉnh)
- Công suất: 0.75kW đến 200kW (phổ biến nhất là 2kW đến 75kW)
- Kích thước: Có thể thay đổi tùy theo công suất
- Điều khiển: Có thể điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn bằng núm vặn, bàn phím, hoặc qua giao diện RS485, Modbus, Profibus, v.v.
=> Xem thêm: Bảng giá biến tần 3 pha mới nhất 2024
Biến tần 3 pha 380V là gì?
Biến tần ba pha 380V là loại biến tần sử dụng nguồn cấp là điện 3 pha 380V tần số 50Hz. Loại biến tần này được sử dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là trong các hệ thống sản xuất và chế tạo có quy mô lớn.
Thông số cơ bản:
- Điện áp đầu vào/ đầu ra: nguồn điện 3 pha 380V (phổ biến nhất trong điện công nghiệp, có thể thay đổi tùy theo loại động cơ).
- Tần số đầu ra: 50Hz hoặc 60Hz (có thể điều chỉnh)
- Công suất: 1.5kW đến 600kW (phổ biến nhất là 5kW đến 200kW)
- Kích thước: Có thể thay đổi tùy theo công suất
- Điều khiển: Có thể điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn bằng núm vặn, bàn phím, hoặc qua giao diện RS485, Modbus, Profibus, v.v.
=> Xem thêm: Các loại biến tần trên thị trường hiện nay
Các lợi ích mà biến tần mang lại là những gì?
Sử dụng biến tần giúp mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng, bao gồm:
1. Tiết kiệm điện năng: Thông qua việc giúp động cơ hoạt động ở tốc độ phù hợp với tải, tránh lãng phí điện năng do động cơ hoạt động ở tốc độ cao hơn mức cần thiết.
2. Cải thiện khả năng điều khiển và nâng cao hiệu suất động cơ: Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ và điều chỉnh mô-men xoắn linh hoạt giúp động cơ hoạt động chính xác và hiệu quả hơn trong từng ứng dụng cụ thể.
3. Mở rộng ứng dụng:
- Có thể hoạt động với nhiều tốc độ và mô-men xoắn khác nhau, đáp ứng nhu cầu điều khiển phức tạp trong các hệ thống đa dạng.
- Khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng giúp thích ứng với nhiều điều kiện làm việc khác nhau.
- Có thể kết nối với hệ thống điều khiển tự động (SCADA) để giám sát và điều khiển động cơ từ xa.
4. Bảo vệ động cơ:
- Biến tần giúp bảo vệ động cơ khỏi các tình trạng quá tải, quá áp, quá nhiệt, v.v., kéo dài tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì.
- Khởi động/dừng mềm mại giúp giảm dòng khởi động cao tác động lực lên động cơ, bảo vệ các bộ phận cơ khí.
=> Xem thêm: Biến tần dùng để làm gì?
Các ứng dụng của biến tần trong công nghiệp
Biến tần đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, mang lại nhiều lợi ích thiết thực như: tiết kiệm điện năng, nâng cao hiệu suất hoạt động, bảo vệ động cơ và mở rộng ứng dụng. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của biến tần trong công nghiệp:
1. Hệ thống băng tải:
- Điều chỉnh tốc độ băng tải, đảm bảo vận chuyển hàng hóa an toàn, hiệu quả và phù hợp với tốc độ sản xuất.
2. Máy bơm nước:
- Điều chỉnh áp suất và lưu lượng nước, đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng trong các hệ thống cấp nước, tưới tiêu, xử lý nước thải, v.v.
- Biến tần giúp bảo vệ động cơ bơm khỏi các tình trạng quá tải, quá áp, kéo dài tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì.
3. Quạt công nghiệp:
- Điều chỉnh tốc độ quạt và lưu lượng gió, phù hợp với nhu cầu thông gió, làm mát trong các nhà xưởng, kho hàng, hầm mỏ, v.v.
4. Máy móc công nghiệp:
- Biến tần được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của nhiều loại máy móc công nghiệp như: máy tiện, máy phay, máy cán kéo, máy bào, máy dệt, máy ép phun, máy nghiền, máy trộn, máy quay ly tâm
- Khả năng điều chỉnh tốc độ chính xác giúp nâng cao hiệu suất gia công, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tiết kiệm thời gian gia công.
- Biến tần giúp bảo vệ động cơ khỏi các tình trạng quá tải, quá áp, quá nhiệt, kéo dài tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì.
5. Hệ thống thang máy:
- Biến tần được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ thang máy, đảm bảo thang máy di chuyển êm ái, an toàn và chính xác.
- Khả năng khởi động/dừng mềm mại giúp giảm tiếng ồn và rung động, nâng cao trải nghiệm người dùng.
6. Xe điện:
- Biến tần được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ xe điện, giúp xe di chuyển linh hoạt, tiết kiệm điện năng và tăng phạm vi di chuyển.
7. Năng lượng mặt trời:
- Biến tần được sử dụng để biến đổi điện năng một chiều (DC) từ tấm pin mặt trời thành điện năng xoay chiều (AC) để hòa lưới điện hoặc sử dụng cho các thiết bị điện.
Ngoài ra, biến tần còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như:
- Máy nén khí: Điều chỉnh lưu lượng khí nén phù hợp với nhu cầu sử dụng.
- Máy chế biến thực phẩm: Điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn phù hợp với từng giai đoạn chế biến.
- Hệ thống xử lý nước thải: Điều chỉnh tốc độ bơm và quạt để tối ưu hóa quy trình xử lý.
- Cẩu trục: Điều chỉnh tốc độ nâng hạ, cân bằng tải, …
=> Xem thêm: Top 3 dòng biến tần chuyên dụng cho cẩu trục tốt nhất hiện nay
Hướng dẫn lựa chọn biến tần phù hợp
Việc lựa chọn biến tần phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng và bảo vệ môi trường. Dưới đây là một số bước hướng dẫn để lựa chọn biến tần phù hợp:
1. Xác định nhu cầu sử dụng:
- Xác định loại động cơ cần điều khiển, điện áp đầu vào của động cơ.
- Lựa chọn biến tần có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất của động cơ.
- Xác định các chức năng cần thiết của biến tần như: khởi động mềm, hãm phanh, điều khiển tốc độ động cơ và mô-men xoắn, bảo vệ quá tải, quá áp, quá nhiệt, v.v.
- Xác định môi trường hoạt động của biến tần (nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn, v.v.) để lựa chọn biến tần có khả năng chống chịu phù hợp.
2. Tham khảo các thông số kỹ thuật của biến tần:
- Điện áp đầu vào/ đầu ra đảm bảo phù hợp với hệ thống và động cơ
- Lựa chọn tần số đầu ra phù hợp với nhu cầu sử dụng (50Hz hoặc 60Hz).
3. Lựa chọn thương hiệu uy tín:
- Nên lựa chọn biến tần của các thương hiệu uy tín, có kinh nghiệm lâu năm trong lĩnh vực sản xuất biến tần như biến tần Yaskawa, Siemens, V&T, Nidec,…
- Tham khảo các đánh giá, phản hồi của người dùng về các thương hiệu biến tần khác nhau.
4. Tìm kiếm nhà cung cấp uy tín:
- Nên mua biến tần tại các nhà cung cấp uy tín, có chế độ bảo hành và bảo trì tốt.
- Tham khảo giá cả của biến tần từ nhiều nhà cung cấp khác nhau để lựa chọn được sản phẩm có giá cả hợp lý.
5. Tham khảo ý kiến của chuyên gia:
- Nếu bạn không chắc chắn về việc lựa chọn biến tần phù hợp, hãy tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực điện – điện tử.
Địa chỉ mua biến chất lượng cao, chính hãng tại Việt Nam
Nam Phương Việt hiện là doanh nghiệp cung cấp và phân phối biến tần chính hãng, cao cấp tại Việt Nam. Với hơn 14 năm kinh nghiệm hoạt động trong ngành, cũng đội ngũ kỹ sư dày dặn kinh nghiệm. Chúng tôi tin chắc sẽ mang đến sự hài lòng đến bạn và doanh nghiệp của bạn.
Liên hệ với chúng tôi ngay nếu bạn cũng đang cần tìm mua biến tần giá tốt và phù hợp.
