Biến Tần Là Gì? Hướng Dẫn Toàn Diện Về Thiết Bị Điều Khiển Tốc Độ Động Cơ

Cấu Tạo Biến Tần

Một thiết bị biến tần tiêu chuẩn bao gồm 3 khối chính:

• 1. Khối chỉnh lưu (Rectifier): Chuyển đổi điện xoay chiều (AC) đầu vào thành điện một chiều (DC). Khối này sử dụng diode hoặc thyristor để thực hiện quá trình chỉnh lưu.
• 2. Khối lọc (DC Bus): Làm phẳng dòng điện một chiều thông qua tụ điện và cuộn cảm, tạo ra nguồn DC ổn định cho khối tiếp theo.
• 3. Khối nghịch lưu (Inverter): Chuyển đổi điện một chiều thành điện xoay chiều với tần số và điện áp có thể điều chỉnh. Khối này sử dụng các transistor công suất IGBT để tạo ra dạng sóng PWM (Pulse Width Modulation).

Cách Thức Điều Khiển Tốc Độ

Biến tần điều khiển tốc độ động cơ dựa trên nguyên lý: Tốc độ động cơ tỷ lệ thuận với tần số nguồn cung cấp. Công thức cơ bản:

n = 120 x f / p

Trong đó:

• n: Tốc độ động cơ (vòng/phút)
• f: Tần số nguồn (Hz)
• p: Số cực từ của động cơ

Bằng cách thay đổi tần số từ 0-60Hz (hoặc cao hơn), biến tần có thể điều chỉnh tốc độ động cơ một cách chính xác và linh hoạt.

Phân Loại Biến Tần Phổ Biến

1. Biến Tần Theo Công Suất

• Biến tần công suất nhỏ: Từ 0.2kW đến 2.2kW, phù hợp cho máy móc văn phòng, thiết bị gia dụng.
• Biến tần công suất trung bình: Từ 3.7kW đến 22kW, dùng cho máy móc công nghiệp nhỏ.
• Biến tần công suất lớn: Từ 30kW trở lên, áp dụng cho hệ thống công nghiệp nặng

2. Biến Tần Theo Kiểu Điều Khiển

• Biến tần vô hướng (V/f Control): Phương pháp điều khiển đơn giản, giữ tỷ lệ điện áp/tần số không đổi. Phù hợp cho ứng dụng không đòi hỏi độ chính xác cao.
• Biến tần vector không cảm biến (Sensorless Vector): Điều khiển chính xác hơn, ước lượng vị trí rotor thông qua thuật toán. Thích hợp cho ứng dụng yêu cầu momen xoắn ổn định.
• Biến tần vector có cảm biến (Closed Loop Vector): Sử dụng encoder phản hồi vị trí thực tế, cho độ chính xác cao nhất. Dùng cho ứng dụng đòi hỏi khắt khe về tốc độ và vị trí.

3. Biến Tần Theo Nguồn Điện

• Biến tần 1 pha: Nguồn vào 220V, công suất thường dưới 5.5kW.
• Biến tần 3 pha: Nguồn vào 380V/400V/480V, công suất từ nhỏ đến lớn.

Ứng Dụng Biến Tần Trong Thực Tế

Ngành Công Nghiệp Sản Xuất

• Băng tải và hệ thống vận chuyển: Điều chỉnh tốc độ phù hợp với quy trình sản xuất.
• Máy nén khí: Điều chỉnh công suất theo nhu cầu thực tế.
• Máy CNC và máy công cụ: Điều khiển chính xác tốc độ cắt gọt.

Hệ Thống HVAC: Trong hệ thống điều hòa không khí và thông gió, biến tần giúp:

• Điều chỉnh lưu lượng gió theo nhiệt độ môi trường
• Giảm tiếng ồn khi khởi động
• Tối ưu hóa tiêu thụ điện năng

Xử Lý Nước và Nước Thải: Biến tần điều khiển máy bơm trong các trạm

• Cấp nước sinh hoạt: Duy trì áp suất ổn định.
• Xử lý nước thải: Điều chỉnh theo lưu lượng thực tế
• Tưới tiêu nông nghiệp: Tự động hóa hệ thống tưới

Thang Máy và Cẩu Trục: Ứng dụng biến tần trong thiết bị nâng hạ mang lại

• Khởi động mượt mà, giảm xóc.
• Điều khiển chính xác vị trí dừng.
• Tăng tuổi thọ thiết bị cơ khí.

Ưu Điểm Vượt Trội Của Biến Tần

1. Tiết Kiệm Năng Lượng Hiệu Quả

• Đây là lợi ích lớn nhất khi sử dụng biến tần. Thiết bị chỉ tiêu thụ năng lượng theo đúng nhu cầu thực tế thay vì chạy ở công suất tối đa liên tục. Với máy bơm và quạt, việc giảm tốc độ 20% có thể tiết kiệm đến 50% năng lượng nhờ định luật bình phương tốc độ.

2. Khởi Động Mềm - Bảo Vệ Thiết Bị

Biến tần cho phép động cơ khởi động từ từ, tránh dòng điện đột biến lên 5-7 lần dòng định mức như khởi động trực tiếp. Điều này:

• Giảm tải cho hệ thống điện
• Kéo dài tuổi thọ động cơ và thiết bị cơ khí
• Giảm chi phí bảo trì

Điều Khiển Chính Xác

• Điều chỉnh tốc độ chính xác từ 0-100%.
• Thay đổi chiều quay dễ dàng.
• Thiết lập gia tốc và giảm tốc tùy ý.

Bảo Vệ Toàn Diện

Các biến tần hiện đại tích hợp nhiều chức năng bảo vệ:

• Quá dòng, quá áp, thiếu áp.
• Quá nhiệt động cơ và biến tần.
• Ngắn mạch, chạm đất.

Tăng Năng Suất và Chất Lượng Sản Phẩm

Khả năng điều chỉnh linh hoạt giúp:

• Tối ưu hóa quy trình sản xuất.
• Giảm sản phẩm lỗi do dao động tốc độ.
• Dễ dàng thích ứng với thay đổi công nghệ.

Hướng Dẫn Lựa Chọn Biến Tần Phù Hợp

Bước 1: Xác Định Thông Số Động Cơ

Thu thập thông tin từ nameplate động cơ:

• Công suất định mức (kW hoặc HP)
• Điện áp và tần số định mức
• Dòng điện định mức
• Tốc độ định mức

Bước 2: Chọn Công Suất Biến Tần

Nguyên tắc chung: Công suất biến tần ≥ Công suất động cơ

• Động cơ khởi động với tải nặng.
• Môi trường nhiệt độ cao (trên 40°C).
• Độ cao trên 1000m so với mực nước biển.

Bước 3: Xác Định Điện Áp Nguồn

• Điều chỉnh tốc độ chính xác từ 0-100%.
• Thay đổi chiều quay dễ dàng.
• Thiết lập gia tốc và giảm tốc tùy ý.

Bảo Vệ Toàn Diện

Chọn biến tần phù hợp với nguồn điện có sẵn:

• 1 pha 220V cho công suất nhỏ (≤ 2.2kW)
• 3 pha 380V cho công suất từ trung bình đến lớn.
• Ngắn mạch, chạm đất.

Bước 4: Chọn Phương Thức Điều Khiển

• V/f: Ứng dụng thông thường (quạt, bơm).
• Vector không cảm biến: Cần momen xoắn tốt (băng tải, máy trộn).
• Vector có cảm biến: Yêu cầu cao về tốc độ và vị trí (CNC, in ấn).

Bước 5: Cân Nhắc Tính Năng Bổ Sung

• Giao tiếp mạng (Modbus, Profibus, Ethernet/IP).
• Màn hình LCD/LED hiển thị thông số.
• Thẻ nhớ lưu trữ tham số.
• Chức năng PID tích hợp.
• Khả năng kháng nhiễu EMC.

Các Thương Hiệu Biến Tần Uy Tín

Biến Tần Nhật Bản

• Mitsubishi Electric: Dòng FR-A, FR-E, FR-F - Độ tin cậy cao, giá tầm trung đến cao.
• Fuji Electric: Dòng FRENIC - Công nghệ tiên tiến, ứng dụng đa dạng.
• Yaskawa: Dòng V1000, GA500 - Chuyên cho tự động hóa.

Biến Tần Châu Âu

• ABB (Thụy Điển-Thụy Sĩ): ACS series - Thương hiệu hàng đầu thế giới.
• Siemens (Đức): SINAMICS series - Tích hợp sâu với PLC.
• Schneider Electric (Pháp): Altivar series - Dễ sử dụng, giá cạnh tranh.

Biến Tần Trung Quốc

• Delta: VFD-M, VFD-E - Tỷ lệ giá/chất lượng tốt.
• Invt: GD series - Giá rẻ, phổ biến tại Việt Nam.
• USFULL: FU9000D series - Giá rẻ, chất lượng tốt.

Bảo Vệ Toàn Diện

Chọn biến tần phù hợp với nguồn điện có sẵn:

• 1 pha 220V cho công suất nhỏ (≤ 2.2kW)
• 3 pha 380V cho công suất từ trung bình đến lớn.
• Ngắn mạch, chạm đất.

Bước 4: Chọn Phương Thức Điều Khiển

• V/f: Ứng dụng thông thường (quạt, bơm).
• Vector không cảm biến: Cần momen xoắn tốt (băng tải, máy trộn).
• Vector có cảm biến: Yêu cầu cao về tốc độ và vị trí (CNC, in ấn).

Bước 5: Cân Nhắc Tính Năng Bổ Sung

• Giao tiếp mạng (Modbus, Profibus, Ethernet/IP).
• Màn hình LCD/LED hiển thị thông số.
• Thẻ nhớ lưu trữ tham số.
• Chức năng PID tích hợp.
• Khả năng kháng nhiễu EMC.

TRẢI NGHIỆM DỊCH VỤ CỦA SNS AUTOMATION CO.,LTD

• Về sản phẩm: Giá cả vô cùng cạnh tranh, chất lượng đảm bảo.
• Kho hàng: lớn, đa dạng sản phẩm, biến tần công suất lên tới 630Kw.
• Hỗ trợ lắp đặt: Đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm sẵn sàng hỗ trợ lắp đặt.
• Chính sách bảo hành: Bảo hành 24 tháng đối với biến tần USFULL, 12 tháng với sản phẩm khác.