Biến tần hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhờ các ứng dụng và tính năng đặc biệt, phải kể đến như: Giảm đến 40% lượng điện động cơ tiêu thụ, tối ưu hiệu suất động cơ, tăng năng suất sản xuất,… Hãy cùng Beeteco tìm hiểu tổng quan nhất về biến tần công nghiệp hiện nay bao gồm: Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động, cấu tạo, các phụ kiện và ứng dụng của biến tần trong trọn bộ tài liệu do Beeteco biên soạn dưới đây nhé! Đặc biệt, bạn có thể tải miễn phí trọn bộ tài liệu này một cách nhanh chóng và đơn giản nhất.
Nội dung bộ tài liệu bao gồm:
– Phần 1: Biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động của biến tần?
Biến tần (Inverter) là gì?
+ Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số.
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.
Sơ đồ mạch biến tần
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
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 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.
– Phần 2: Cấu tạo và các bộ phận cơ bản của biến tần
Cấu tạo biến tần bao gồm:
Bộ chỉnh lưu (Diode) :
Bộ chỉnh lưu cầu diode tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn, trong đó điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành một chiều. Điện áp sau khi chỉnh lưu qua giàn tụ lọc để có điện áp phẳng, ổn định (DC bus) để cung cấp nguồn cho IGBT.
Bộ chỉnh lưu (Diode)
Bộ nghịch lưu (IGBT) :
Thiết bị IGBT chuyển mạch nhanh và cho hiệu suất cao. Trong biến tần, IGBT được điều khiển kích mở theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp DC Bus được trữ trong tụ điện. Bằng cách sử dụng phương pháp Điều chế Độ rộng Xung PWM, IGBT có thể được kích mở theo trình tự để đầu ra giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang.
Bộ nghịch lưu (IGBT)
PWM có thể được sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ giống hệt với sóng dạng sin. Tín hiệu này được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.
Phần điều khiển :
Phần điều khiển sẽ kết nối với mạch ngoại vi nhận tín hiệu đưa vào IC chính để điều khiển biến tần theo cấu hình và cài đặt của người sử dụng. Do đó, phần điều khiển sẽ bao gồm:
+ IC chính: Để xử lý thông tin và điều khiển hoạt động của biến tần.
+ Ngõ vào analog: Nhận tín hiệu điện áp 4-20mA hay điện áp 0-10V.
+ Ngõ vào số: Để kích cho biến tần chạy.
+ Ngõ ra analog: Kết nối với thiết bị ngoại vi khác để giám sát hoạt động của biến tần.
+ Ngõ ra số: Xuất tín hiệu chạy, cảnh báo,…
Phần điều khiển
– Phần 3: Chức năng và các phụ kiện cho biến tần
Cũng như bao thiết bị điện khác, ngoài những bộ phận cấu tạo cơ bản; Biến tần còn có thêm những phụ kiện như bộ kháng điện xoay chiều (AC Reactor), bộ điện kháng một chiều (DC Reactor) và điện trở hãm (xả) với các chức năng khác nhau nhưng đều với mục đích chung giúp biến tần hoạt động hiệu quả hơn.
Bộ kháng điện xoay chiều (AC Reactor) :
Cuộn kháng AC là cuộn dây được quấn quanh lõi thép, giúp giảm thiểu sóng hài, hạn chế nhiễu trên dòng xoay chiều đầu vào. Ngoài ra, cuộn kháng AC sẽ giảm biên độ đỉnh của các gai nhọn đầu vào, giúp giảm các sốc điện, ổn định nguồn điện xoay chiều cho cả biến tần và động cơ. Đồng thời, việc giảm sóng hài sẽ giúp DC Bus ổn định và tăng tuổi thọ của tụ.
Bộ kháng điện xoay chiều ( AC Reactor )
Cuộn kháng AC có thể hoạt động như một bộ lọc để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu và xung nhọn gây ra do bật và tắt các tải điện cảm khác.
Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng như: Chi phí tăng thêm, cần nhiều không gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất.
Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dòng có thể được sử dụng ở phía đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp. Nhưng điều này thường không cần thiết do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT.
Bộ điện kháng một chiều (DC Reactor) :
Cuộn kháng DC khi được gắn vào biến tần trước tụ điện thì phần đầu vào của biến tần như mạch chỉnh lưu có bộ lọc là tụ điện và cuộn dây.
Khi gắn cuộn kháng một chiều cho biến tần sẽ giúp nguồn DC bus được ổn định, năng lượng dự trữ lớn chống phần sụt áp nguồn đầu vào của biến tần nuôi nguồn cho IGBT khi hoạt động full tải.
Bộ điện kháng một chiều (DC Reactor)
Ngoài ra, cuộn kháng một chiều sẽ giảm nhiễu quay về nguồn do biến tần gây ra.
Cuộn kháng DC thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Cuộn kháng DC có thể nhỏ và rẻ hơn Cuộn kháng AC.
Điện trở Hãm (Braking resistor) :
Thông thường biến tần điều khiển động cơ chạy, khi động cơ dừng hoặc hãm lúc đó động cơ chuyển thành máy phát có năng lượng lớn. Nhất là tải đứng và tải dạng thế năng, năng lượng này được trả về DC bus.
Biến tần sẽ điều khiển thời gian hãm của motor hợp lý để không xảy ra tình trạng quá tải. Nếu yêu cầu motor dừng gấp thì nguồn năng lượng này sẽ phải được tiêu thụ bớt.
Điện trở Hãm (Braking resistor)
Điện trở hãm sẽ giúp biến tần tiêu thụ nguồn năng lượng đó. Khi điện áp DC bus tăng cao đến một trị số nhất định, biến tần sẽ kích dẫn transistor để điện áp DC bus qua điện trở hãm. Điện trở biến đổi điện năng thành nhiệt năng.
Nếu không có điện trở, mỗi lần giảm tốc hay hãm, biến tần có thể báo lỗi do quá áp trên DC Bus.
– Phần 4: Ứng dụng của biến tần trong công nghiệp
Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần – động cơ là bạn có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ. Tức là thông qua việc điều chỉnh tần số bạn có thể điều chỉnh tốc độ động cơ thay đổi theo ý muốn trong một dải rộng.
Hình ảnh thực tế ứng dụng biến tần
Sử dụng bộ biến tần bán dẫn, linh hoạt như :
+ Tự động nhận dạng động cơ.
+ Tính năng điều khiển thông qua mạng.
+ Có thể thiết lập được 16 cấp tốc độ.
+ Khống chế dòng khởi động động cơ giúp quá trình khởi động êm ái (mềm) nâng cao độ bền kết cấu cơ khí.
+ Giảm thiểu chi phí lắp đặt, bảo trì.
+ Tiết kiệm không gian lắp đặt.
+ Các chế độ tiết kiệm năng lượng.
Bạn sẽ không còn những nỗi lo về việc không làm chủ, không khống chế được năng lượng trong quá trình truyền động bởi vì từ nay bạn có thể kiểm soát được nó thông qua các chế độ bảo vệ quá tải, quá nhiệt, quá dòng, quá áp, thấp áp, lỗi mất pha, lệch pha,… của biến tần.
Biến tần được sản xuất với đa dạng các dòng, từ những dòng dành cho các loại tải nhẹ đến tải nặng, từ những dòng phổ thông đến các loại cao cấp. Vì thế, biến tần có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp: Băng tải, thang máy, cần trục, máy dệt, máy bơm, quạt,…
Ứng dụng của biến tần trong các ngành công nghiệp.
– Phần 5: 7 lưu ý khi sử dụng biến tần
Biến tần là thiết bị được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay. Tuy nhiên, để sử dụng hiệu quả cũng như hạn chế được những rủi ro, tai nạn; cần lưu ý đến những vấn đề khi sử dụng Biến tần.
Biến tần nên được đặt trong tủ, thông gió tốt
+ Tùy theo ứng dụng mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp, theo cách đó bạn sẽ chỉ phải trả một chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc.
+ Bên trong biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn rất nhạy cảm với điều kiện môi trường. Việt Nam có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hoá, phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam.
+ Bạn phải đảm bảo điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí. Các bộ biến tần không thể làm việc ở ngoài trời. Chúng cần được lắp đặt trong tủ có không gian rộng, thông gió tốt (tủ phải có quạt thông gió); vị trí đặt tủ là nơi khô ráo trong phòng có nhiệt độ nhỏ hơn 50 độ C, không có chất ăn mòn, khí gas, bụi bẩn.
+ Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng, nếu không hiểu hoặc không chắc chắn thì không tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt.
Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần cho bạn hướng dẫn lắp đặt; cài đặt để có được chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn.
+ Khi biến tần báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi. Chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại.
+ Mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh. Bạn nên ghi chép chi tiết các thông số đã thay đổi và các lỗi mà bạn quan sát được vào cuốn tài liệu này. Đây là các thông tin rất quan trọng cho các chuyên gia khi khắc phục sự cố cho bạn.
+ Ngày nay, biến tần không còn là một thứ xa xỉ tốn kém chỉ dành cho những người có tiền. Những tiện ích mà biến tần mang lại nhiều hơn rất nhiều so với chi phí bạn phải trả. Đừng ngần ngại đầu tư biến tần cho các hệ truyền động của bạn. Đó là một sự đầu tư đúng đắn, một chiến lược đầu tư tổng thể và dài hạn.
– Phần 6: Các câu hỏi thường gặp khi sử dụng biến tần
1. Tại sao sau khi có lệnh chạy, biến tần chạy nhưng Motor lại không chạy?
2. Tại sao gắn biến tần, Motor chạy rất nóng?
3. Tại sao biến tần hiển thị bình thường khi cấp nguồn nhưng lại nhảy CB khi chạy?
4. Biến tần đang chạy bình thường một lúc rồi dừng?
5. Biến tần không hiển thị đèn sau khi cấp nguồn?
Xem và tải trọn bộ tài liệu theo link bên dưới
Click vào đây để Download tài liệu về máy
=======================================================
Beeteco.com là kênh thương mại điện tử của công ty Cổ phần Hạo Phương, chuyên phân phối các thiết bị điện công nghiệp, tự động hóa: Biến tần, PLC, MCB, MCCB, Contactor, đèn báo nút nhấn, relay từ các thương hiệu hàng đầu quốc tế như: Fuji Electric, Inovance, IDEC IZUMI, Danfoss, Taiwan Meters, Togi,…
Bạn muốn được tư vấn thêm về sản phẩm? => Hãy gọi ngay cho chúng tôi qua Hotline: 1800 6547 hoặc gửi trực tiếp email về địa chỉ: contact@beeteco.com, chúng tôi luôn luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn một cách nhanh chóng.
Xem thêm các dòng sản phẩm biến tần:
