Chúng ta đều biết rằng hiện nay biến tần được sử dụng để tiết kiệm điện, tăng cường hiệu suất động cơ, đồng thời nâng cao tuổi thọ máy móc,… cũng như rất nhiều ứng dụng khác trong đời sống. Dưới đây là cách lựa chọn, lắp ráp và sử dụng biến tần một cách chi tiết, cụ thể để mang lại hiệu quả tốt nhất cho động cơ.
1. Khái niệm máy biến tần là gì?
– Biến tần (inverter) hay còn được gọi tên là là bộ biến đổi tần số, tiếng Anh: Variable Frequency Drive (VFD). Biến tần để làm gì? VFD là một thiết bị có khả năng điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện xoay chiều AC thông qua việc thay đổi tần số của nguồn điện cấp cho động cơ. Vì thế mà biến tần còn có một tên gọi khác, đó chính là bộ điều chỉnh tốc độ động cơ, tức là Variable Speed Drive, viết tắt là VSD.
Biến tần (inverter) hay còn được gọi tên là là bộ biến đổi tần số
– Ngoài ra, điện áp được cung cấp cho động cơ của biến tần cũng sẽ thay đổi theo tần số cho nên biến tần đôi khi còn được dùng với tên gọi là bộ biến đổi điện áp tần số (Variable Voltage Variable Frequency Drive), viết tắt là VVVFD.
– Nói cách khác, biến tần chính là thiết bị có khả năng làm thay đổi tần số của dòng điện đặt lên trên cuộn dây bên trong động cơ. Thông qua đó, người ta có thể điều khiển tốc độ của động cơ vô cấp mà không cần dùng đến các bộ phận hộp số cơ khí. Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để giúp đóng – ngắt tuần tự các dòng điện chạy vào các cuộn dây của motor để sinh ra từ trường xoay, từ đó làm quay động cơ.
Vậy, tại sao chúng ta cần phải sử dụng biến tần?
– Từ công thức trên đây, chúng ta thấy để có thể thay đổi được tốc độ của động cơ, có 3 phương pháp: một là thay đổi số cực của động cơ (P), 2 là thay đổi hệ số trượt (s), 3 là thay đổi tần số (f) của điện áp đầu vào.
Trong đó, 2 phương pháp đầu khó thực hiện, đồng thời lại không mang được hiệu quả cao. Công dụng của biến tần được biết đến là thiết bị dùng để thực hiện thay đổi tần số của nguồn cung cấp được đặt lên động cơ, từ đó thay đổi được tốc độ động cơ. Do đó, thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách làm thay đổi tần số chính là phương pháp hiệu quả nhất.
– Biến tần có thể thực hiện thay đổi tần số từ 0Hz – 400Hz, thậm chí còn cao hơn. Chính vì vậy, việc sử dụng biến tần có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn tốc độ bình thường so với chạy ở tần số 50Hz.
2. Cấu tạo biến tần có gì độc đáo?
– Để tìm hiểu về biến tần, ta cần biết rõ cấu tạo, các bộ phận biến tần của chúng. Bên trong biến tần thường có các bộ phận có khả năng nhận điện áp đầu vào cùng với tần số cố định để có thể biến đổi thành loại điện áp có tần số thay đổi nhằm mục đích điều khiển tốc độ động cơ. Các bộ phận chủ yếu của biến tần bao gồm các bộ lọc, bộ chỉnh lưu cũng như bộ nghịch lưu IGBT và mạch điều khiển.
– Ngoài ra, biến tần còn được nhà sản xuất tích hợp thêm 1 số bộ phận khác như: bộ điện kháng 1 chiều, bộ điện kháng xoay chiều, điện trở hãm, bộ phận bàn phím, màn hình hiển thị, các module truyền thông,…
Sơ đồ cấu tạo của các loại biến tần về cơ bản là giống nhau
3. Nguyên lý hoạt động của máy biến tần
– Đầu tiên, nguồn điện của biến tần 3 pha hay 1 pha sẽ được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều sao cho bằng phẳng. Công đoạn này đã được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và 1 chiếc tụ điện. Điện đầu vào có thể là 1 pha hoặc 3 pha, nhưng phải có mức điện áp và tần số cố định, ví dụ như 380V 50Hz.
– Nguyên lý hoạt động của máy biến áp có biến tần như sau: Điện áp 1 chiều ở trên sẽ được biến đổi (gọi là nghịch lưu) thành loại điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp 1 chiều được tạo ra sẽ được động cơ lưu trữ trong giàn tụ điện.
Tiếp theo, nguyên lý biến tần còn thông qua quá trình động cơ tự kích hoạt thích hợp, lúc này bộ biến đổi IGBT (viết tắt của từ tranzito lưỡng cực có cổng cách điện) sẽ hoạt động giống như 1 chiếc công tắc bật – tắt cực nhanh để tạo ra dạng sóng đầu ra của biến tần. Từ đó sẽ tạo ra 1 điện áp xoay chiều 3 pha bằng cách điều chế độ rộng xung PWM.
Biến đổi điện áp/ tần số qua biến tần
Video Inverter là gì? Biến tần là gì? Inverter hoạt động như thế nào?
4. Các loại biến tần phổ biến hiện nay
Người ta thường phân loại dựa vào công dụng của biến tần. Có nhiều loại biến tần như:
– Biến tần đa năng: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 3 pha 220V, biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 380V,…
– Biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho máy bơm, máy quạt, biến tần chuyên dùng cho hoạt động nâng hạ – cẩu trục, biến tần chuyên dùng cho động cơ thang máy, biến tần chuyên dùng cho máy điều hòa,…
5. Ứng dụng của biến tần
– Do có ưu điểm vượt trội nên biến tần đang được sử dụng rất phổ biến trong ngành công nghiệp và điện dân dụng, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp.
– Dưới đây là một số ứng dụng biến tần phổ biến nhất: trong máy bơm nước, quạt hút/ đẩy, các loại máy nén khí, băng tải, các thiết bị nâng hạ, máy cán kéo, máy ép phun, máy cuốn/ nhả, trong thang máy, hệ thống HVAC, các loại máy trộn, máy quay ly tâm,… nhằm mục đích cải thiện khả năng điều khiển chính xác của các hộp số, có thể thay thế cho việc sử dụng các cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống ở bên trong máy công tác,…
Một số ứng dụng đa dạng của máy biến tần Mitsubishi
6. Cách chọn biến tần cho motor
Motor biến tần là 1 loại motor điện 3 pha có khả năng thay đổi tốc độ theo sự biến đổi tần số.
Ký hiệu của động cơ biến tần là: YVP YVF, Y3VP, Y2VP
Chọn biến tần chúng ta cần phải căn cứ vào các yếu tố sau:
– Thông số động cơ: Động cơ 3 pha thường có các loại thông số 127/220V, 220/ 380V hay 380/ 660V. Trong đó thông dụng nhất phải kể đến động cơ 3 pha 220/ 380V.
– Loại tải: Căn cứ vào đặc tính mô men của từng loại ứng dụng (loại máy móc) người ta sẽ chia ra 3 loại tải của biến tần thường thấy, đó là tải nhẹ, tải trung bình và tải nặng. Lưu ý: Loại biến tần tải nặng sẽ dùng tốt cho các tải thấp hơn cùng công suất nhưng lại gây lãng phí vì giá thành cao hơn.
Trong khi đó, biến tần loại tải nhẹ hơn thì sẽ không thể dùng được cho loại tải nặng hơn cùng công suất. Trong một số trường hợp có thể chọn biến tần loại tải nhẹ hơn có cấp công suất cao hơn để dùng cho tải nặng hơn.
– Đặc điểm của chế độ vận hành:
+ Chế độ vận hành ngắn hạn: Các loại biến tần có thể điều khiển động cơ tăng tốc, giảm tốc, chạy hay dừng, đảo chiều quay liên tục,… đòi hỏi biến tần phải có khả năng chịu được độ quá tải cao. Nếu cần, có thể phải lắp thêm điện trở xả để bảo vệ cho biến tần không bị cháy.
+ Chế độ vận hành dài hạn: Động cơ thường đạt được tốc độ ổn định trong thời gian tương đối dài sau khi đã khởi động như quạt, máy bơm, băng tải,…
– Dòng biến tần chuyên dụng: Nhiều hãng chế tạo các loại biến tần chuyên dụng chỉ dùng được cho 1 loại ứng dụng, chẳng như quạt, máy làm nhang, biến tần thang máy,… Do đó, bạn cần chú ý khi lựa chọn sản phẩm, tránh nhầm lẫn.
– Chọn hãng sản xuất: Trên thị trường hiện này có nhiều hãng sản xuất biến tần nhưng khác nhau ở yếu tố chất lượng. Do đó, bạn cần chọn hãng sản xuất biến tần uy tín để có được sản phẩm chất lượng nhất.
7. Sơ đồ đấu dây biến tần
Về cơ bản, nguyên lý máy biến tần của tất cả các thương hiệu đều giống nhau, có chăng chỉ khác nhau về ký hiệu chân còn sơ đồ mạch biến tần tương tự như nhau. Do vậy, các bạn có thể tham khảo sơ đồ sau đây:
Sơ đồ biến tần của máy cắt dây chạy đa năng CNC
Trong đó:
– Các chân biến tần AGND, ACI, AVI, 10V là các chân ngõ vào analog thường dùng để thay đổi tần số và tốc độ motor.
– Cụm chân biến tần Multi-function input là chân kích RUN và STOP cho phép chạy motor thay vì bấm ở trên bàn phím.
– Chân RA và RB là 2 chân ngõ ra của tiếp điểm relay.
– Chân AO và AGND là tín hiệu ngõ ra của analog 0-10VDC thường dùng để kết nối với 1 bộ hiển thị ngoài nhằm mục đích báo tốc độ motor chạy.
– Chân RS485 được kết nối với máy tính.
– Chân PLC, HMI dùng để điều khiển biến tần, đọc và tiến hành cài đặt các thông số từ xa.
8. Cách sử dụng biến tần
Khi áp dụng các phương pháp điều khiển biến tần, bạn cần lưu ý những vấn đề dưới đây:
– Nên đặt biến tần ở những nơi khô ráo, không có bụi bẩn hay các chất ăn mòn.
– Tủ đặt biến tần cần phải lắp quạt thông gió, nhiệt độ phòng không cao quá 22 độ C.
– Không tự ý thay đổi các thông số kỹ thuật mà hãng sản xuất đã thiết lập từ ban đầu.
– Không chạm tay vào máy biến tần khi máy đang vận hành.
– Không chạm tay vào các linh kiện nằm ở trên bo mạch của biến tần.
– Không để cho các chất kim loại rơi vào trong các bo mạch của máy.
– Nối tiếp đất cho các loại biến tần nhằm tránh hiện tượng rò điện.
– Định kỳ bảo dưỡng biến tần tối đa là 2 năm/ lần.
– Đảm bảo ngắt nguồn điện của động cơ trước khi tiến hành bảo trì.
– Tuyệt đối không tự ý lắp đặt, bảo trì , sửa chữa, bởi cấu tạo của biến tần khá phức tạp nên cần phải có kỹ sư, các chuyên gia có chuyên môn cao thực hiện.
Kết luận
Biến tần motor cần được lựa chọn đúng chuẩn theo yêu cầu sử dụng của động cơ là rất quan trọng. Vì nếu chọn sai biến tần sẽ báo lỗi thậm chí còn gây cháy biến tần, nếu chọn biến tần cao quá còn gây ra tình trạng lãng phí. Bài viết trên đây hy vọng sẽ giúp các bạn giải quyết được những khó khăn trong việc lựa chọn các sản phẩm biến tần phù hợp nhất tùy theo điều kiện thực tế của mình.
Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:
- Nguyên Tắc Điều Khiển Tốc Độ Motor Và Hướng Dẫn Các Cách Điều Chỉnh Tốc Độ Motor 3 Pha
- Hướng Dẫn Chi Tiết Cách Sử Dụng Bộ Điều Khiển Tốc Độ Motor 1 Pha
- Động Cơ Điện: Những Loại Mô Tơ Quan Trọng Nhất Trong Đời Sống, Tính Năng Và Ý Nghĩa Kỹ Thuật.
- Động Cơ Điện 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
- Động Cơ Điện 1 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Ứng Dụng
- Giá Động Cơ Điện 3 Pha Đức Nhật Đài Loan, Các Hãng, Các Công Suất
- Thông Số Kỹ Thuật Motor Điện, Cách Đọc Tem, Kiểm Tra Hiệu Suất Motor, Tiêu Chuẩn Tiết Kiệm Điện
- Khái Niệm Motor Điện. Các Phương Pháp Đấu Điện Khởi Động Motor 3 Pha