Biến tần là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện công nghiệp, giúp điều chỉnh tốc độ và công suất của động cơ điện. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn chi tiết về biến tần, cách hoạt động của nó, và những lợi ích mà nó mang lại cho các ứng dụng công nghiệp.
1. Biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều hoặc xoay chiều thành dòng điện xoay chiều có tần số và điện áp có thể điều chỉnh.
Biến tần được sử dụng để thay đổi tần số của dòng điện cấp vào cuộn dây bên trong động cơ, giúp điều chỉnh tốc độ động cơ một cách mượt mà và linh hoạt mà không cần sử dụng các hộp số cơ khí truyền thống. Thiết bị này hoạt động dựa trên các linh kiện bán dẫn, lần lượt mở và đóng dòng điện cung cấp cho cuộn dây động cơ, tạo ra một trường từ xoay để quay động cơ.
2. Nguyên lý hoạt động của biến tần
2.1. Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần khá đơn giản nhưng hiệu quả.
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều một pha hoặc ba pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện một chiều. Bộ chỉnh lưu dùng cầu diode và tụ điện để thực hiện quá trình này. Hệ thống biến tần có hệ số công suất cosphi ổn định, không phụ thuộc vào tải, thường tối thiểu là 0.96.
Tiếp theo, nguồn điện một chiều được chuyển đổi thành nguồn điện xoay chiều ba pha đối xứng. Quá trình sử dụng hệ IGBT và phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Nhờ công nghệ vi xử lý và bán dẫn phát triển, tần số chuyển đổi biến tần đạt dải tần số siêu âm. Điều này giảm tiếng ồn động cơ và tổn thất năng lượng trên lõi sắt. Nhờ đó, hiệu quả hoạt động động cơ được cải thiện rõ rệt.
2.2. Nguyên lý điều chỉnh cơ bản của biến tần
Hệ thống biến tần cho phép điều chỉnh biên độ và tần số của điện áp xoay chiều ba pha đầu ra, tùy thuộc vào bộ điều khiển. Theo lý thuyết, mối quan hệ giữa tần số và điện áp có quy luật cụ thể, phụ thuộc vào chế độ điều khiển. Đối với tải có mô-men không đổi, tỷ lệ giữa điện áp và tần số là không thay đổi.
Tuy nhiên, đối với các tải như bơm và quạt, mối quan hệ này lại là hàm bậc 4, trong đó điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô-men là một hàm bậc hai của tốc độ, phù hợp với yêu cầu của tải bơm và quạt, vì mô-men chính là một hàm bậc hai của điện áp.
Các bộ biến tần hiện đại dùng linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ tiên tiến. Điều này giúp hiệu suất chuyển đổi nguồn rất cao. Năng lượng tiêu thụ gần như bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống.
Ngoài ra, biến tần tích hợp nhiều kiểu điều khiển phù hợp với hầu hết các loại tải. Biến tần còn được trang bị bộ điều khiển PID, hỗ trợ điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.
3. Phân loại biến tần
Có nhiều loại biến tần, và nếu chia theo nguồn điện đầu vào, chúng ta có hai loại cơ bản: biến tần cho động cơ một pha và biến tần cho động cơ ba pha. Trong đó, biến tần cho động cơ ba pha được sử dụng phổ biến hơn.
4. Cách lựa chọn biến tần hợp lý
Để lựa chọn biến tần phù hợp cho ứng dụng của bạn, cần xác định rõ nhu cầu ứng dụng, mục đích sử dụng và cân nhắc mức đầu tư. Dưới đây là các nguyên tắc cần tuân thủ khi lựa chọn biến tần:
4.1. Chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất của động cơ
Để chọn được biến tần phù hợp, bạn cần xác định loại động cơ cần lắp, bao gồm động cơ đồng bộ hay không đồng bộ, một pha hay ba pha, DC hay AC, và điện áp hoạt động. Sau đó, chọn biến tần có công suất tương đương hoặc lớn hơn công suất của động cơ.
4.2. Biến tần cần chọn theo yêu cầu ứng dụng
Xác định rõ ứng dụng của bạn, bao gồm tốc độ yêu cầu, có cần các tính năng điều khiển cao cấp đặc biệt hay không, và liệu cần tính đồng bộ hệ thống hay truyền động truyền thống. Cũng cần lưu ý đến các đặc điểm môi trường làm việc như độ ẩm, nhiệt độ cao, bụi bẩn và nguy cơ cháy nổ.
Nếu không có yêu cầu đặc biệt, bạn có thể chọn các biến tần đa năng thông dụng như GD20 hoặc GD200A. Tuy nhiên, nếu có yêu cầu đặc biệt, hãy chọn các biến tần với tính năng phù hợp để đáp ứng nhu cầu đó.
4.3. Lựa chọn biến tần dựa trên tải thực tế
Việc lựa chọn biến tần phù hợp với loại tải là rất quan trọng. Trước hết, bạn cần xác định loại tải của máy móc, bao gồm tải nhẹ, tải nặng, tải trung bình và chế độ vận hành như ngắn hạn hay dài hạn, liên tục hay không liên tục. Dựa trên những yếu tố này, bạn sẽ có thể chọn biến tần phù hợp với yêu cầu và điều kiện vận hành của hệ thống.
4.4. Lựa chọn biến tần dễ dàng cho người lập trình hoặc nhà cung cấp
Việc lựa chọn đúng dòng biến tần phù hợp sẽ giúp quá trình lập trình cho các ứng dụng của bạn trở nên dễ dàng hơn. Nếu bạn có những yêu cầu lập trình đặc thù, hãy chọn biến tần có giao diện điều khiển và phần mềm hỗ trợ tốt, giúp tối ưu hóa quá trình lập trình và bảo trì.
4.5. Lựa chọn biến tần dựa trên thông số kỹ thuật của biến tần cũ hoặc theo yêu cầu thiết kế
Khi thay linh kiện hoặc thiết kế riêng, bạn cần dựa vào thông số kỹ thuật biến tần cũ. Việc này giúp đảm bảo chất lượng hoạt động. Lựa chọn phù hợp giúp hệ thống duy trì hiệu suất ổn định và tránh sự cố khi thay linh kiện.
5. Lợi ích của việc sử dụng biến tần
Ngày nay, biến tần không còn là sản phẩm xa xỉ chỉ dành cho doanh nghiệp lớn. Nó đã trở thành thiết bị phổ biến, giúp doanh nghiệp nhỏ và vừa tận dụng nhiều lợi ích. Dưới đây là những lợi ích tiêu biểu khi sử dụng biến tần, đặc biệt từ thương hiệu INVT.
5.1. Điều chỉnh tốc độ động cơ linh hoạt, đáp ứng yêu cầu công nghệ
Biến tần INVT cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ linh hoạt. Điều này giúp hệ thống sản xuất đáp ứng các yêu cầu công nghệ đa dạng. Việc điều chỉnh tốc độ tối ưu hóa hoạt động hệ thống và phản ứng nhanh với nhu cầu sản xuất.
5.2. Tiết kiệm năng lượng hiệu quả và bảo vệ thiết bị điện trong hệ thống
Biến tần INVT giúp điều chỉnh và kiểm soát công suất điện đầu ra của động cơ, giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả bằng cách chỉ sử dụng năng lượng cần thiết cho quá trình sản xuất. Ngoài ra, biến tần còn giúp bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống, giảm thiểu rủi ro hư hỏng.
5.3. Bảo vệ động cơ và giảm mài mòn cơ khí
Biến tần INVT cung cấp chức năng bảo vệ động cơ thông qua việc kiểm soát điện áp và dòng điện đầu vào. Điều này giúp giảm thiểu mài mòn cơ khí và gia tăng tuổi thọ của động cơ, từ đó giúp giảm chi phí bảo trì và sửa chữa.
5.4. Tăng hiệu quả và năng suất sản xuất
Sử dụng biến tần INVT giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống, từ đó tăng cường năng suất sản xuất. Việc điều chỉnh tốc độ động cơ và sử dụng năng lượng hiệu quả giúp cải thiện quá trình sản xuất và nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường.
6. Một số lưu ý khi sử dụng biến tần
Khi dùng biến tần, khách hàng cần đọc kỹ thông số kỹ thuật của nhà sản xuất cho từng dòng sản phẩm. Điều này giúp hiểu cách đấu dây biến tần đúng quy chuẩn, đảm bảo an toàn và hiệu quả khi sử dụng.
Để an toàn, nên giao lắp đặt và đấu nối cho đơn vị uy tín, chuyên môn cao. Ngoài ra, cần tìm hiểu các tính năng phụ như khả năng kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp và khả năng mở rộng. Việc này giúp lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị an toàn và hiệu quả.
7. Các thương hiệu biến tần ưa chuộng tại Việt Nam
7.1. Biến tần xuất xứ Châu Âu
Biến tần xuất xứ từ châu Âu được nhiều doanh nghiệp tin dùng nhờ chất lượng và công nghệ tiên tiến. ABB là thương hiệu nổi bật, chuyên sản xuất biến tần. Công ty thành lập năm 1988 tại Zurich, Thụy Sỹ. ABB hiện là nhà cung cấp biến tần phổ biến tại Việt Nam. Công ty hoạt động trong thiết bị điện, tự động hóa, truyền động và thiết bị điện hạ thế.
7.1.2. Biến tần Siemens
Siemens là một tập đoàn công nghệ điện và điện tử hàng đầu, được thành lập vào năm 1847 tại Berlin, Đức. Siemens hoạt động tại hơn 200 quốc gia và chuyên cung cấp các giải pháp trong các lĩnh vực điện khí hóa, tự động hóa và số hóa.
7.1.3. Biến tần Schneider
Schneider là một thương hiệu biến tần nổi tiếng có xuất xứ từ Pháp. Thương hiệu này sở hữu các nhà máy sản xuất biến tần tại Pháp, Trung Quốc và Indonesia. Schneider là một trong những thương hiệu biến tần châu Âu phổ biến nhất trên thị trường Việt Nam, được tin dùng rộng rãi nhờ vào chất lượng và công nghệ tiên tiến.
7.1.4. Biến tần Danfoss
Danfoss là thương hiệu biến tần chất lượng cao xuất xứ từ Đan Mạch. Sản phẩm nổi bật với khả năng chống nước vượt trội. Điều này giúp đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt.
Ngoài ra, còn có các hãng cung cấp biến tần như Emerson, Keb, Lenze và GE Fanuc. Thị phần của các thương hiệu này nhỏ hơn so với Danfoss.
7.2. Biến tần xuất xứ Nhật Bản
Biến tần Nhật Bản có giá cao nhưng đảm bảo chất lượng vượt trội, xứng đáng với mức giá. Các hãng nổi tiếng như Yaskawa, Mitsubishi, Fuji, Panasonic, Hitachi, Toshiba được nhiều doanh nghiệp tin dùng và ưa chuộng.
7.3. Biến tần xuất xứ Hàn Quốc
LS là một trong những hãng biến tần phổ biến xuất xứ từ Hàn Quốc hiện nay tại Việt Nam. Biến tần LS có giá thành khá phải chăng so với các dòng biến tần đến từ Nhật Bản và châu Âu, nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất và độ bền tốt.
7.4. Biến tần xuất xứ Trung Quốc
Việt Nam là một trong những thị trường tiêu thụ biến tần Trung Quốc lớn nhất hiện nay. Trước đây, biến tần Trung Quốc thường bị đánh giá chất lượng thấp. Tuy nhiên, nhờ phát triển công nghệ và đầu tư nghiên cứu, chất lượng biến tần Trung Quốc hiện nay đã cải thiện đáng kể. Chúng không thua kém các thương hiệu lớn.
Nhiều dòng biến tần Trung Quốc được nhập khẩu vào Việt Nam như INVT, Sumo, Inovance, Veichi, Sinee, Gtake, ENC, Powtran, Alpha, Sunfar, Rexroth, Lion, Hedy, Saj, Chziri, Micno, Chinsc, Senlan. Giá của các sản phẩm này từ trung bình đến rất rẻ.
——
Liên hệ tư vấn các loại biến tần miễn phí theoHotline: 0978 093 697
Facebook: Công Ty CP Điện Hải Dương – HDE
Youtube: HDE Tech
Tiktok: HDE Tech
