Biến tần là một thiết bị quan trọng được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện. Nhưng cụ thể biến tần và ứng dụng thực tế của nó gì?
Hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó sẽ giúp bạn giải thích vai trò của biến tần trong các hệ thống điện và các ứng dụng thực tiễn của nó trong các ngành công nghiệp khác nhau.
1. Biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
Biến tần trong điều khiển động cơ hoạt động bằng cách thay đổi điện áp (V) và tần số (Hz) cấp cho động cơ.
Từ đó có thể điều chỉnh tốc độ động cơ một cách liên tục mà không cần sử dụng hộp số cơ khí.
Hiện nay có nhiều loại biến tần trên thị trường, tuy nhiên, phổ biến nhất vẫn là 2 dòng biến tần AC và DC.
- Biến tần AC: Đây là loại biến tần được sử dụng rộng rãi nhất. Có thể nói đa số các loại biến tần 1 pha và biến tần 3 pha hiện nay, đều được thiết kế để điều khiển các loại máy móc, phương tiện hoạt động nhờ vào dòng điện xoay chiều.
- Biến tần DC: Biến tần dòng điện một chiều (DC) kiểm soát sự rẽ nhánh của động cơ điện một chiều. Thiết kế này của động cơ điện một chiều phân chia phần cảm ứng điện và mạch rẽ nhánh.
2. Cấu tạo biến tần cơ bản
Mỗi loại biến tần được xây dựng với cấu trúc riêng biệt, được điều chỉnh phù hợp với ứng dụng cụ thể và các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điều khiển.
Tuy nhiên, đa số chúng đều có những thành phần cấu tạo cơ bản như sau:
- Mạch nguồn: Cung cấp điện năng cho toàn bộ biến tần.
- Mạch điều khiển: Là trung tâm điều khiển của biến tần, nơi thực hiện chức năng điều khiển, lập trình và bảo vệ.
- Mạch chuyển đổi tần số: Là mạch chính của biến tần, bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, nhằm thực hiện chức năng biến đổi tần số dòng điện đầu vào 50Hz thành tần số dòng điện đầu ra điều chỉnh được từ 0 đến 400Hz.
- Mạch bảo vệ: Bao gồm các thiết bị bảo vệ quá tải, bảo vệ quá dòng, bảo vệ các sự cố điện có thể gây ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của hệ thống.
- Màn hình - bàn phím: Được sử dụng để thực hiện các thao tác giám sát, cài đặt và điều khiển từ người vận hành.
Ngoài ra biến tần còn có thể được tích hợp: module truyền thông, bộ điện kháng xoay chiều, điện trở hãm (điện trở xả), bộ làm mát, bộ bảo vệ quá áp, quá dòng, quá nhiệt và bộ giao tiếp với các hệ thống tự động hóa…
>> Các loại thiết bị phụ trợ phổ biến trong ngành công nghiệp hiện đại
3. Nguyên lý hoạt động biến tần
Nguyên lý hoạt động cơ bản của bộ biến tần được thể hiện qua quy trình hoạt động sau:
- Đầu tiên, nguồn điện đầu vào có thể là một pha hoặc ba pha, nhưng nó sẽ có điện áp và tần số cố định.
- Sau đó, nguồn điện xoay chiều (AC) 1 pha hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều phẳng (DC) được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.
- Tiếp theo, điện áp 1 chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp 1 chiều này ở mức rất cao tại DC bus.
- Tiếp đến, thông qua trình tự kích hoạt đóng ngắt thích hợp, bộ nghịch lưu IGBT sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
- Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng.
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.
4. Ứng dụng thực tiễn của biến tần trong đời sống
Nhờ những ưu điểm vượt trội nên biến tần được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là trong công nghiệp.
Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến không thể thiếu biến tần:
- Bơm nước: Được tích hợp trong hệ thống bơm nước để điều chỉnh hiệu suất và tiết kiệm năng lượng theo nhu cầu thực tế.
- Quạt hút/đẩy: Để điều khiển tốc độ của quạt, giúp tối ưu hóa luồng không khí và tiết kiệm điện năng.
- Máy nén khí: Giúp kiểm soát áp suất và tốc độ của máy nén khí, tăng hiệu quả và giảm mức tiêu thụ năng lượng.
- Băng tải: Ứng dụng biến tần trong hệ thống băng tải để linh hoạt kiểm soát tốc độ chuyển động và giảm độ mệt mỏi cho thiết bị.
- Thang máy: Được tích hợp trong hệ thống thang máy để điều chỉnh tốc độ di chuyển và giảm độ rung.
- Hệ thống HVAC: Được sử dụng để điều khiển quạt và máy lạnh, tối ưu hóa hiệu suất năng lượng.
- Thiết bị nâng tạ: Điều chỉnh tốc độ nâng hạ, cung cấp sự chính xác và an toàn trong quá trình vận hành.
- Máy cán kéo: Được tích hợp để kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của máy cán kéo, tăng hiệu suất làm việc.
- Máy cuốn/nhả: Kiểm soát tốc độ cuốn và nhả, đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
- Máy quay ly tâm: Kiểm soát tốc độ quay và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
- Cải thiện khả năng điều khiển của hộp số: Giúp cải thiện khả năng điều khiển của hộp số, tăng độ chính xác và linh hoạt.
- Thay thế hệ thống điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác: Sử dụng biến tần như một giải pháp hiệu quả hơn và linh hoạt hơn so với cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác.
Với những ứng dụng đa dạng từ các ngành công nghiệp nặng cho đến các thiết bị gia dụng trên, biến tần đang ngày càng khẳng định vai trò không thể thiếu của mình trong đời sống hiện nay.
.png "An Thái Corp"){kind=logo}
.jpg "Sử dụng cánh tay robot ABB trong sản xuất tự động hóa")
ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM