Phần 1 - Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động của biến tần?
Biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều 3 pha.
Công thức tính tốc độ vòng quay của Biến tần
Để thay đổi được tốc độ động cơ chúng ta có 3 phương pháp:
- Thay đổi số cực động cơ P.
- Thay đổi hệ số trượt s.
- Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào.
Biến tần thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ. Qua đó thay đổi tốc độ động cơ theo công thức trên.
Nguyên lý hoạt động của biến tần.
Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần.
Nguyên lý cơ bản làm việc của biến tần cũng khá đơn giản. 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.
Điện áp một chiều sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao.
Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT (IGBT là từ viết tắt của Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) của Biến tần sẽ tạo ra một điện áp Xoay chiều ba pha 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 cao; nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Biến tần Fuji Electric
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 (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ). 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.
Sơ đồ dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra biến tần
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.
Sơ đồ mạch thực tế tương ứng với sơ đồ khối của biến tần Fuji Electric.
Xem tiếp:
Phần 2 – Cấu tạo và các bộ phận cơ bản của biến tần.
Phần 3 – Chức năng các phụ kiện dành cho biến tần.
Phần 4 – Ứng dụng biến tần trong công nghiệp.
Phần 5 – Bảy lưu ý khi sử dụng biến tần.
Phần 6 – Các câu hỏi thường gặp khi sử dụng biến tần.
=======================================================
Xem các dòng sản phẩm biến tần Beeteco đang phân phối
Biến tần đã không còn xa lạ gì với ngành điện hiện nay, được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ứng dụng có sử dụng động cơ. Beeteco xin gửi đến mọi người cái nhìn khái quát nhất về biến tần. Tài liệu do chính Beeteco biên soạn, click vào để xem chi tiết nhé!