1. Biến tần là gì?
- Biến tần là thiết bị dung để chuyển đổi điện áp hoặc dòng
điện xoay chiều ở đầu vào từ một tần số này thành điện áp hoặc dòng điện có một
tần số khác ở đầu ra.
- Bộ 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.
|
Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần: |
3. Nguyên lý hoạt động của biến tần:
- Đầu tiên, 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. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần
đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một
chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng.
Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực
có cổng cách ly) 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 siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất
trên lõi sắt động cơ.
|
Sơ đồ chi tiết mạch điện của biến tần: |
|
Dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra 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. 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.
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.
Đọc thêm "
Cấu tạo của biến tần"
4. Lợi ích của việc sử dụng biến tần:
Lợi ích nhìn thấy đầu tiên là tiết kiệm điện: hiệu suất chuyển
đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công
suất chế tạo theo công nghệ hiện đại. Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp
xỉ bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống. Qua tính toán với các dữ liệu thực tế,
với các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấp khoảng 100 kW, thời gian thu
hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần là khoảng từ 3 tháng đến 6 tháng. Hiện nay ở
Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã có kết quả rõ rệt.
Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao
tính năng điều khiển hệ thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng
dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và quạt.
Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại
nhất (điều khiển tối ưu về năng lượng) các bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng
nhiều nhà đầu tư trong nước, trong khu vực và trên thế giới.
Các loại tải nên sử dụng biến tần để tiết kiệm điện:
+ Phụ tải có mô mem thay đổi (điều hòa trung tâm, bơm cấp nước,
bơm quạt mát,...).
+ Động cơ luôn chạy non tải mà không thể thay động cơ được
thì phải lắp thêm biến tần.
- 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.
- Sử dụng bộ biến tần bán dẫn, cũng có nghĩa là bạn mặc
nhiên được hưởng rất nhiều các tính năng thông minh, linh hoạt như là 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, khống
chế được năng lượng 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.
5. Một số điều lưu ý khi sử dụng biến tần:
- 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 bộ biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên
rất nhậy cảm với điều kiện môi trường, mà 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 độC, 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.