Biến tần là gì – CHI TIẾT

      Bộ biến tần (inverter) là gì? Tại sao biến tần điều khiển được tốc độ động cơ của động cơ không đồng bộ ba pha. Bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu cấu tạo, phân loại, nguyên lý hoạt động và lợi ích của việc sữ dụng biến tần nhé.

1.   Biến tần là gì

Biến tần là thiết bị biến đổi điện áp một chiều hoặc xoay chiều thành điện áp xoay chiều có điện áp và tần số có thể điều chỉnh.

bộ biến tần là gì INVTBộ biến tần là gì Schneider

Biến tần INVT và Schneider

2.   Nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ của biến tần

Ta đã biết, tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha được tính theo công thức:

Bộ biến tần là gì công thức tốc độ

Trong đó:

f là tần số của dòng điện stato

p là số cặp cực của roto

s là hệ số trượt

Từ công thức trên ta thấy để thay đổi tốc độ động cơ không đồng bộ có thể thay đổi số cặp cực, hệ số trượt hay tần số.

Trong đó phương pháp thay đổi tần số là hiệu quả nhất và được sử dụng rộng rãi vì nó cho phép điều chỉnh tốc độ một cách bằng phẳng trong phạm vi rộng. Ngày nay với sự phát triển của các linh kiện điện tử dẫn đến giá thành giảm và sự phổ biến của các bộ biến tần ngày càng cao.

Như ta đã biết từ thông Φmax tỷ lê thuận với tỉ số U1/f, khi thay đổi tần số người ta mong muốn giữ cho từ thông Φmax không đổi, để mạch từ máy ở trạng thái định mức. Muốn vậy phải điều chỉnh đồng thời tần số và điện áp, giữ cho tỉ số giữa điện áp U1 và tần số f không đổi.

Hình dưới vẽ họ đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số và giữ tỉ số U1/f không đổi.

Bộ inverter tốc độ theo tần số

Tốc độ của động cơ khi thay đổi tần số

     >>>Xem thêm: Động cơ không đồng bộ ba pha

3.   Phân loại và cấu tạo biến tần

– Phân loại biến tần thường được chia làm hai loại:

+ Biến tần trực tiếp: Biến tần trực tiếp là bộ biến đổi tần số trực tiếp từ lưới điện xoay chiều không thông qua khâu trung gian một chiều. Tần số ra được điều chỉnh nhảy cấp và nhỏ hơn tần số lưới ( f1 < flưới ). Loại biến tần này hiện nay ít được sử dụng.

+ Biến tần gián tiếp: Để biến đổi tần số cần thông qua một khâu trung gian một chiều vì vậy có tên gọi là biến tần gián tiếp. Biến tần gián tiếp được cấu tạo gồm ba phần chính như hình dưới.

Cấu tạo bộ inverter gián tiếp

Biến tần gián tiếp là gì

       Cấu tạo của biến tần

+ Mạch chỉnh lưu: chuyển đổi điện xoay chiều thành một chiều.

+ Mạch lọc: Hoạt động để nắn phẳng điện áp DC đã được chuyển đổi qua mạch chỉnh lưu.

+ Mạch nghịch lưu: Bộ nghịch lưu là bộ biến đổi điện áp một chiều thành xoay với tần số thay đổi được.

+ Ngoài ra còn có bộ điều khiển để kiểm soát các thông số và cài đặt biến tần.

4.   Nguyên lý hoạt động của biến tần là gì

Nguồn điện xoay chiều một pha hoặc ba pha được chỉnh lưu thành nguồn điện một chiều qua cầu chỉnh lưu diode và được làm phẳng nhờ mạch lọc gồm các tụ điện DC.

 Điện áp một chiều được biến đổi nghịch lưu thành điện xoay chiều ba pha thông qua việc đóng cắt một cách tuần tự các thiết bị bán dẫn như IGBT hay Mosfet ở tần số cao bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).

Đầu ra của biến tần ta sẽ thu được là các xung điện áp có tần số cao, và dòng điện hình sin có tần số thay đổi được.

Nguyên lý bộ inverter

Nguyên lý hoạt động của bộ inverter là gì

5.   Lợi ích của việc sử dụng biến tần

– Điều chỉnh tốc độ động cơ theo ý muốn, khoảng điều chỉnh tốc độ rộng.

– Giảm công suất tiêu thụ điện:

 + Với cấu tạo sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Biến tần được xem là giải pháp giảm tổn thất điện năng trong ngành tự động hóa hiện nay.

+ Đặc biệt trong các ứng dụng điều chỉnh vòng kín như lưu lượng, áp suất ở động cơ máy bơm hay quạt gió. Biến tần sẽ điều chỉnh tốc độ động cơ tùy theo mức tải phù hợp với tùng thời điểm.

– Tính năng thông minh, linh hoạt

+ Khởi động động cơ: việc thay đổi thời gian tăng tốc, giảm tốc giúp việc khởi động máy được trơn tru, không gây quá tải cho nguồn điện.

+ Đổi chiều động cơ chỉ đơn giản với việc sử dụng nút bấm mà không cần thay đổi sơ đồ điện.

+ Dò thông số động cơ: biến tần có thể dòng thông số dòng điện, công suất, điện trở, … của động cơ một các tự động.

+  Ngoài ra, nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn, nên tần số chuyển mạch xung có thể lên đến dải tần số cao nhằm giảm tải tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lối sắt động cơ.

– Tính năng bảo vệ

+ Biến tần tích hợp nhiều tính năng bảo vệ động cơ và biến tần như: bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá điện áp, thấp áp, bảo vệ nhiệt, bảo vệ mất pha, … Đem lại cảm giác an toàn, tiện lợi ít bảo dưỡng hơn đồng thời kéo dài tuổi thọ động cơ.

>>> Xem thêm:

Tài liệu biến tần INVT
Sơ đồ đấu dây biến tần INVT
Cách cài đặt biến tần INVT

Video về bộ biến tần là gì, inverter là gì

Tài liệu tham khảo “biến tần là gì”

[1]

https://dtech.vn/bien-tan-la-gi-cau-tao-bien-tan-loi-ich-cua-bien-tan, 30/10/2020.

[2]

L. V. D. Đặng Văn Đào, Kỹ thuật điện, 2003.

Biến tần, Khí cụ điện - Tags: , ,