BIẾN TẦN VÀ CÁC CHẾ ĐỘ CHẠY PHỔ BIẾN

Thương khi vận hành biến tần việc lựa chọn chế độ chạy phù hợp sẽ giúp biến tần điều khiển động cơ một cách tối ưu hơn, đặc biệt trong những ứng dụng phức tạp thì việc lựa chọn chế độ chạy một cách phù hợp sẽ giúp biến tần đáp ứng tốt nhất các tải khi vận hành giúp đáp ứng mô men một cách tốt nhất, kiểm soát chính xác tốc độ quay của động cơ và giúp tiết kiệm điện một cách hiểu quả. Biến tần thường có nhiều chế độ vận hành khác nhau, tùy vào ứng dụng thực tế mà người dùng có thể chọn chế độ phù hợp. Dưới đây là một số chế độ chạy phổ biến trong biến tần:

1. Chế Độ Điều Khiển biến tần V/F (Voltage/Frequency Control)

Nguyên lý:

• Duy trì tỷ lệ điện áp (V)/tần số (f) không đổi để giữ mô-men xoắn ổn định ở các tốc độ khác nhau.

• Khi tần số giảm (tốc độ động cơ giảm), điện áp cũng giảm theo tỷ lệ tương ứng để tránh quá nhiệt.

Ứng dụng:

• Động cơ không đồng bộ (AC motor) trong các hệ thống đơn giản: băng tải, quạt gió, máy bơm nước.

• Ví dụ: Điều khiển tốc độ quạt thông gió trong nhà máy để tiết kiệm điện khi không cần công suất tối đa.

Ưu điểm:

• Cấu hình đơn giản, giá thành thấp.

• Phù hợp cho ứng dụng không yêu cầu độ chính xác cao.

Nhược điểm:

• Hiệu suất giảm ở tốc độ thấp do mô-men không ổn định.

• Không phù hợp với tải thay đổi đột ngột.

2. Chế Độ biến tần Vector (Vector Control)

Nguyên lý:

• Tách dòng điện stator thành 2 thành phần: dòng từ hóa (Id) và dòng mô-men xoắn (Iq).

• Phân loại:
  - Sensorless Vector: Không dùng encoder, ước lượng vị trí rotor bằng mô hình toán.
  - Closed-Loop Vector: Dùng encoder/resolver để phản hồi vị trí rotor.

Ứng dụng:

• Máy CNC, robot công nghiệp, cẩu trục (yêu cầu điều khiển vị trí chính xác).

• Ví dụ: Điều khiển robot hàn trong dây chuyền lắp ráp ô tô.

Ưu điểm:

• Độ chính xác cao, ngay cả ở tốc độ 0.

• Đáp ứng nhanh với thay đổi tải.

Nhược điểm:

• Cần cài đặt phức tạp, đòi hỏi kiến thức chuyên sâu.

• Giá thành cao (đặc biệt với Closed-Loop).

3. Chế Độ Điều Khiển Mô-men Xoắn (Torque Control)

Nguyên lý:

• Điều khiển trực tiếp mô-men xoắn thay vì tốc độ.

• Sử dụng phản hồi từ encoder hoặc cảm biến lực để điều chỉnh dòng điện.

Ứng dụng:

• Cuộn/nhả vật liệu trong ngành giấy, thép, dệt may (duy trì lực căng không đổi).

• Ví dụ: Hệ thống cuộn thép trong nhà máy cán thép.

Ưu điểm:

• Kiểm soát chính xác lực kéo hoặc mô-men.

• Giảm rủi ro đứt vật liệu do quá tải.

Nhược điểm:

• Cần cảm biến phản hồi (encoder, load cell).

• Cấu hình phức tạp.

4. Chế Độ PID (Proportional-Integral-Derivative)

Nguyên lý:

• Tích hợp bộ điều khiển PID vào biến tần để tự động hiệu chỉnh tốc độ dựa trên tín hiệu phản hồi (áp suất, nhiệt độ, lưu lượng).

• Tham số PID:
  - P (Proportional): Phản ứng với sai số hiện tại.
  - I (Integral): Loại bỏ sai số tích lũy theo thời gian.
  - D (Derivative): Dự đoán xu hướng sai số tương lai.

Ứng dụng:

• Hệ thống bơm duy trì áp suất cố định (ví dụ: hệ thống cấp nước đô thị).

• Lò hơi điều khiển nhiệt độ tự động.

Ưu điểm:

• Tự động hóa cao, ổn định hệ thống.

• Giảm thiểu can thiệp thủ công.

Nhược điểm:

• Cần hiệu chỉnh tham số PID phù hợp (nếu không hệ thống dao động).

5. Chế Độ biến tần Đa Cấp Tốc Độ (Multi-Speed Control)

Nguyên lý:

• Cài đặt sẵn nhiều tốc độ cố định (ví dụ: 3–15 cấp) thông qua digital input.

• Chuyển đổi giữa các cấp bằng tín hiệu từ PLC hoặc công tắc.

Ứng dụng:

• Máy trộn nguyên liệu (thay đổi tốc độ theo từng giai đoạn).

• Ví dụ: Máy đóng gói chạy ở tốc độ thấp khi cân chỉnh và cao khi đóng gói.

Ưu điểm:

• Dễ cài đặt, chi phí thấp.

• Phù hợp ứng dụng có chu kỳ làm việc cố định.

Nhược điểm:

• Không linh hoạt khi cần điều chỉnh tốc độ liên tục.