Nguyên lý hoạt động của máy biến tần
Trong công nghiệp, bên cạnh các máy móc, thiết bị, dây chuyền công nghệ đắt tiền, biến tần cũng là một thiết bị được sử dụng rộng rãi và có ý nghĩa quan trọng với hoạt động của công ty. Đặc biệt máy biến tần là một trong nhiều giải pháp để tiết kiệm điện năng trong tình trạng khan hiếm các nguồn tài nguyên và năng lượng như hiện nay. Vậy máy biến tần là gì? Có bao nhiêu loại máy biến tần? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó ra sao? Cùng tìm hiểu ngay nào!
Máy biến tần DELTA 2.2KW VFD022M43A - Linh kiện điện tử Vietnic
Máy biến tần trong công nghiệp là gì?
Máy biến tần (gọi tắt là biến tần) là thiết bị dùng để biến đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều ở đầu vào thành điện áp hoặc dòng điện xoay chiều ở đầu ra. Hay nói cách khác, các thiết bị biến tần chính là thiết bị dùng để chuyển đổi dòng điện.
Trong công nghiệp, máy biến tần là thiết bị giúp thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và nhờ đó điều khiển được tốc độ cho động cơ một cách vô cấp mà không bắt buộc phải sử dụng tới các hộp số cơ khí.
Máy biến tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên.
Chúng ta vừa tìm hiểu về định nghĩa của máy biến tần, tiếp theo chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến tần.
Phân loại máy biến tần
Phân loại máy biến tần - linh kiện điện tử Vietnic
Có rất nhiều cách phân loại biến tần, tùy vào mong muốn của người tìm kiếm biến tần mà người sử dụng có thể phân loại biến tần thành các loại khác nhau.
Dưới đây là một số cách phân loại phổ biến:
Phân loại máy biến tần theo điện áp và công suất:
+ Biến tần hạ thế bao gồm: biến tần 1 pha, biến tần 3 pha, biến tần vào 1 pha 220VAC - Ra 3 pha 220VAC, biến tần vào 3 pha 220VAC - Ra 3 pha 220VAC, biến tần vào 3 pha 380VAC - Ra 3 pha 380VAC.
+ Biến tần trung thế
Phân loại máy biến tần theo nhà sản xuất
Hiện nay, có rất nhiều biến tần của các nhà sản xuất khác nhau có trên thị trường máy biến tần ở Việt Nam như biến tần Hitachi, biến tần LS, biến tần Schneider, biến tần Vicruns, biến tần Dorn, biến tần Yaskawa, biến tần Mitsubishi, biến tần Siemens, biến tần Omron, biến tần Vem, biến tần, Danfoss, INVT, ….
Phân loại máy biến tần theo dòng sản xuất của riêng từng nhà sản xuất.
Mỗi nhà sản xuất có các dòng biến tần khác nhau. Đây là một số nhà sản xuất và các dòng máy biến tần của nó:
+ Biến tần Hitachi: NES-1 - Dòng biến tần kinh tế, hoạt động đơn giản; NJ600B - Dòng biến tần dùng cho bơm - quạt; SJ700D - Dòng biến tần dùng cho tải nặng; WJ200/WJ200N - Dòng biến tần hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn; ...
+ Biến tần Schineider dòng Easyline: ATV310 - Dòng biến tải thường; ATV610 - Dòng biến tần dùng cho bơm - quạt,...
+ Biến tần Vicruns: VD120 - Dòng biến tần kinh tế, đa năng; VD520 - Dòng biến tần tải nặng; VD530 - Dòng biến tần cao cấp…
+ Biến tần Đorna: DLA1 - Dòng biến tần kinh tế; DLB1 - Dòng biến tần phổ thông;
+ Biến tần LS: iE5 - dòng biến tần kinh tế; iC5 - Dòng biến tần tải nhẹ ; iG5A - Dòng biến tần phổ thông; iS7 - Dòng biến tần tải nặng…
Phân loại máy biến tần theo ứng dụng
Biến tần thường được dùng trong các lĩnh vực như băng tải, máy đóng gói, bơm nước, quạt công nghiệp, tháp giải nhiệt, cẩu trục, máy ép nhựa, máy nén khí, biến tần dùng cho HVAC, biến tần dùng cho máy dệt, biến tần dùng cho máy khuấy trộn, biến tần dùng cho máy sơn phủ, biến tần dùng trong kéo cáp đồng, biến tần dùng cho cán thép…
Phần loại máy biến tần theo xuất xứ
Hiện nay ở Việt Nam, biến tần của các nhà sản xuất có xuất xứ phổ biến như Biến tần Nhật Bản, biến tần Hàn Quốc, biến tần Pháp, Biến tần Đức, biến tần Trung Quốc, biến tần Ý…
Phân loại biến tần theo tải
Có 2 loại máy biến tần: biến tần tải nhẹ, biến tần tải nặng
Phân loại biến tần theo giá của biến tần
Có 2 loại máy biến tần: Biến tần giá rẻ, biến tần giá cao.
Tùy theo mong muốn của người đầu tư hay thời gian của dự án, yêu cầu kỹ thuật hay thói quen hay sở thích của người sử dụng hay người đầu tư, họ sẽ chọn máy biến tần phù hợp với mong đợi và thói quen sử dụng của họ. Những dự án ngắn hạn, không cần yêu cầu cao về kỹ thuật thì nhà đầu tư có xu hướng sử dụng biến tần giá rẻ.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến tần
Cấu tạo của máy biến tần
Mỗi loại máy biến tần khác nhau có cấu tạo cũng khác nhau, nhưng nhìn chung máy biến tần được cấu tạo từ những bộ phận chính như sau:
1. Bộ chỉnh lưu
Bộ chỉnh lưu của máy biến tần
+ Đây là bộ phận đầu tiên cần được nhắc đến trong máy biến tần, hay nói chính xác hơn là thiết bị mà điện áp đầu vào tiếp xúc đầu tiên đó là mạch chỉnh lưu.
+ Bộ phận này giúp chuyển đổi dòng điện AC thành DC (tức là chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành 1 chiều).
2. Tuyến dẫn 1 chiều
Tuyến dẫn 1 chiều của máy biến tần
+ Tuyến dẫn 1 chiều là một dãy các tụ điện lưu trữ điện áp 1 chiều đã chỉnh lưu. Một dãy các tụ điện được sắp xếp theo cấu hình tuyến dẫn 1 chiều sẽ làm tăng điện dung.
+ Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ.
3. Bộ điện kháng xoay chiều (Cuộn kháng AC)
Bộ điện kháng xoay chiều của máy biến tần
+ Cuộn kháng dòng xoay chiều là cuộn cảm hoặc cuộn dây.
+ Cuộn kháng dòng xoay chiều giúp giảm méo sóng hài, giảm dòng chồng trên tuyến dẫn một chiều. Từ đó sẽ cho phép tụ điện chạy mát hơn và sử dụng được lâu hơn.
+ Cuộn kháng dòng xoay chiều hoạt động như một bộ hoãn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu nguồn.
+ Trong một số trường hợp, AC được sử dụng ở phía đầu ra của máy biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp.
4. Bộ điện kháng 1 chiều (Cuộn kháng DC)
Bộ điện kháng 1 chiều của máy biến tần
+ Cuộn kháng một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn một chiều. Việc giảm tốc độ thay đổi này sẽ cho phép máy biến tần phát hiện các sự cố tiềm ẩn đang chuẩn bị xảy ra và kịp thời ngưng/ ngắt động cơ ra.
+ Cuộn kháng một chiều thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các bộ biến tần 7,5 kW trở lên. Cuộn kháng một chiều có thể nhỏ và rẻ hơn cuộn kháng xoay chiều.
+ Cuộn kháng một chiều giúp hiện tượng méo sóng hài và dòng chồng không làm hỏng tụ điện, tuy nhiên bộ điện kháng này không cung cấp bất kỳ bảo vệ chống hoãn xung nào cho bộ chỉnh lưu.
5. Bộ phận nghịch lưu
Bộ phận nghịch lưu của máy biến tần
+ Khi đã được nắn phẳng thì điện áp sẽ đi qua một bộ phận được gọi là mạch nghịch lưu, với tác dụng chuyển đổi điện áp từ DC thành AC như ban đầu.
+ Không giống như bộ chỉnh lưu, bộ phận nghịch lưu được sử dụng để cấp điện áp/tần số biến thiên cấp cho động cơ không đồng bộ.
+ Điện áp(trung bình) có thể được thay đổi bằng cách thay đổi tỷ lệ thời gian bật/tắt các công tắc bằng cách thay đổi thời gian chu kỳ t0, sang thời gian chu kỳ ngắn hơn để bật/tắt điện áp.
+ Cấu tạo chủ yếu của bộ phận nghịch lưu này đó là các bộ phận đóng cắt bán dẫn (thường gọi là IGBT hoặc bộ phận tương tự) có thể bật và tắt theo ý muốn.
6. Module công suất IGBT
Module công suất IGBT của máy biến tần
+ IGBT là linh kiện công suất bán dẫn, là một loại transistor lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như 1 công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra cho biến tần.
+ Trong máy biến tần, IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp tuyến dẫn một chiều được trữ trong tụ điện.
7. Điện trở hãm
Điện trở hãm của máy biến tần
+ Tải có lực quán tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động cơ cố chạy chậm hoặc dừng. Điều này có thể khiến động cơ hoạt động như một máy phát điện và tạo ra một lượng điện thừa. Lượng điện thừa này nếu không được xử lý sẽ làm cho bộ truyền động có thể ngắt do lỗi quá quá áp trên tuyến dẫn một chiều.
+Điện trở sẽ giúp đốt cháy hết lượng điện thừa này bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt.
Nguyên lý hoạt động của máy biến tần
Nguyên lý hoạt động của máy biến tần
Nguyên lý hoạt động của máy biến tần được chia thành 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều (AC) 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều phẳng (DC). Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nguồn điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nhưng nó sẽ có điện áp và tần số cố định.
+ Giai đoạn 2: Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp 1 chiều được tạo ra sẽ được trữ trong dàn tụ điện. Điện áp 1 chiều này ở mức rất cao tại DC bus. Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt đóng ngắt thích hợp, bộ nghịch lưu IGBT của máy biến tần sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn công suất hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Vậy là những câu hỏi cơ bản máy biến tần đã được làm rõ rồi. Hi vọng với những kiến thức cơ bản này sẽ giúp ích phần nào cho các bạn trong quá trình học tập, nghiên cứu và ứng dụng máy biến tần. Máy biến tần đóng một vai trò khá quan trọng trong hoạt động sản xuất bởi nó có khả năng tăng hiệu suất kinh doanh. Tùy vào mục đích sử dụng mà bạn lựa chọn loại biến tần phù hợp để vừa mang lại hiệu quả cao lại vừa tiết kiệm. Đón xem bài viết sau để cùng tìm hiểu về tầm quan trọng và ứng dụng của máy biến tần trong sản xuất và đời sống. Và đừng quên tìm đến cửa hàng bán linh kiện điện tử Liên chiểu Đà Nẵng khi có nhu cầu về máy biến tần nhé!
Cửa hàng linh kiện điện tử Vietnic chuyên cung cấp các loại máy biến tần nhập khẩu chất lượng cao và cung cấp linh kiện điện tử, nguồn tổ ong, Modules Arduino, LED quảng cáo tại Đà Nẵng hân hạnh được đồng hành cùng thành công của bạn! Nếu có bất cứ thắc mắc nào vui lòng comment bên dưới để được hỗ trợ tư vấn một cách nhanh chóng. Hoặc liên hệ với chúng tôi qua:
Địa chỉ : 816 Tôn Đức Thắng, P. Hòa Khánh, Q. Liên Chiểu, TP Đà Nẵng
ĐT : 0905601343
Website : www.vietnic.vn
Xem thêm các bài viết hữu ích:
1. Hướng dẫn cách làm biển quảng cáo led
2. Cách bảo quản linh kiện điện tử
3. Bảng quảng cáo led là lựa chọn số 1 của doanh nghiệp
4. Tầm quan trọng của linh kiện điện tử trong ngành công nghiệp
5. Vai trò của sửa chữa điện tử công nghiệp? Sửa chữa điện tử công nghiệp ở đâu?
