Biến Tần Là Gì? Lựa Chọn Biến Tần Đúng Cách.

Biến tần được ứng dụng vô cùng rộng rãi trong các dây truyền sản xuất của tất cả các ngành nghề hiện nay. Vậy biến tần là gì, lựa chọn biến tần sao cho đúng cách để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả. Đọc ngay bài viết chia sẻ của QS dưới đây!

1. Biến Tần Là Gì?

Biến tần còn được gọi là inverter, là thiết bị điện tử hoặc mạch điện thực hiện biến đổi năng lượng điện từ dòng điện một chiều (DC) hoặc dòng điện xoay chiều (AC) ở cấu hình tần số và pha này thành dòng điện xoay chiều có cấu hình tần số và pha khác.

Biến tần được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp để điều khiển tốc độ động cơ, đảo chiều quay, giảm dòng khởi động, giảm độ rung và tiết kiệm năng lượng.

2. Phân loại biến tần

Biến tần có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, như:

• Theo nguồn điện đầu vào:
  • Biến tần cho động cơ 1 pha
  • Biến tần cho động cơ 3 pha
• Theo công suất:
  • Biến tần công suất nhỏ (dưới 20 kW)
  • Biến tần công suất trung bình (từ 20 kW đến 100 kW)
  • Biến tần công suất lớn (trên 100 kW)
• Theo cấu trúc:
  • Biến tần biến áp
  • Biến tần không biến áp
• Theo phương pháp điều khiển:
  • Biến tần điều khiển dạng sóng hình sin
  • Biến tần điều khiển dạng sóng hình tam giác
  • Biến tần điều khiển dạng sóng hình bậc thang

3. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý hoạt động của biến tần dựa trên việc sử dụng các linh kiện điện tử bán dẫn để đóng ngắt dòng điện xoay chiều ở tần số cao, từ đó tạo ra từ trường xoay có tần số và điện áp mong muốn.

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. 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.

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.

4. Lợi ích của biến tần

Biến tần mang lại nhiều ưu điểm cho các ứng dụng công nghiệp, bao gồm:

• Điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp: Biến tần có thể điều khiển tốc độ động cơ từ 0 đến 100%, giúp máy móc vận hành linh hoạt hơn.
• Đảo chiều quay động cơ: Biến tần có thể đảo chiều quay động cơ một cách dễ dàng.
• Giảm dòng khởi động: Biến tần giúp giảm dòng khởi động động cơ, từ đó bảo vệ hệ thống điện và động cơ.
• Giảm độ rung: Biến tần giúp giảm độ rung của động cơ, từ đó giảm tiếng ồn và tăng tuổi thọ của động cơ.
• Tiết kiệm năng lượng: Biến tần giúp tiết kiệm năng lượng từ 10% đến 30% so với phương pháp điều khiển truyền thống.

6. Ứng dụng của biến tần

Biến tần được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, bao gồm:

• Máy sản xuất: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của các máy sản xuất, như máy cắt, máy ép, máy dệt, máy in,…
• Thang máy: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ và hướng chuyển động của thang máy.
• Hệ thống điều hòa không khí: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ của quạt, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng.
• Hệ thống điều khiển ánh sáng: Biến tần được sử dụng để điều khiển cường độ ánh sáng của đèn, từ đó giúp tiết kiệm năng lượng và tạo ra hiệu ứng ánh sáng mong muốn.

7. Hướng dẫn lựa chọn các loại biến tần

Để lựa chọn được loại biến tần phù hợp cho ứng dụng của bạn, cần xác định rõ nhu cầu ứng dụng, mục đích sử dụng và cân đối mức đầu tư. Để chọn được loại biến tần phù hợp nhất với yêu cầu sử dụng, cần lưu ý những nguyên tắc lựa chọn sau đây:

7.1. Chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất động cơ.

Cần phải chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất động cơ. Tìm hiểu loại động cơ mình cần lắp biến tần là động cơ gì, đồng bộ hay không đồng bộ, 1 pha hay 3 pha, DC hay AC, điện áp bao nhiêu…

Công suất biến tần phải chọn tương đương hoặc lớn hơn công suất động cơ. Ví dụ, nếu động cơ là động cơ không đồng bộ 3 pha AC, điện áp 380V, công suất 10kW thì cần chọn biến tần có loại động cơ là không đồng bộ 3 pha AC, điện áp 380V, công suất tương đương hoặc lớn hơn 10kW.

Nếu chọn biến tần không phù hợp sẽ dẫn đến các vấn đề như: Biến tần không hoạt động hoặc hoạt động không ổn định, Động cơ bị hư hỏng, Hệ thống điện bị quá tải.

7.2. Chọn biến tần theo yêu cầu ứng dụng.

Biến tần là một thiết bị điện tử công suất được sử dụng để điều khiển tốc độ, mô-men xoắn, vị trí,… của động cơ điện. Biến tần có nhiều loại khác nhau với các tính năng và giá thành khác nhau. Để lựa chọn được biến tần phù hợp với ứng dụng của mình, cần xác định rõ các yếu tố sau:

• Ứng dụng của biến tần: Cần xác định bạn sử dụng biến tần cho việc gì: điều khiển tốc độ động cơ trong hệ thống sản xuất, điều khiển mô men xoắn động cơ, điều khiển vị trí động cơ trong hệ thống máy CNC, máy đóng gói hay điều khiển động cơ một chiều…
• Tốc độ yêu cầu: Tốc độ yêu cầu của động cơ điện là một yếu tố quan trọng cần xác định khi lựa chọn biến tần. Tốc độ yêu cầu có thể được xác định dựa trên yêu cầu của ứng dụng. Ví dụ, nếu ứng dụng cần điều khiển tốc độ động cơ điện từ 0 đến 1000 vòng/phút, thì cần chọn biến tần có tốc độ tối đa ít nhất là 1000 vòng/phút.
• Tính năng điều khiển cao cấp: bạn có cần biến tần có các tính năng như điều khiển vector, điểu khiển vòng kín, điểu khiển PID, điều khiển tự động, điều khiển vòng lặp, điều khiển đồng bộ hệ thống không. Nếu cần các tính năng này, bạn cần chọn những loại biến tần cao cấp với mức giá cao mới có các tính năng đó.
• Môi trường làm việc: Môi trường làm việc của biến tần cũng cần được lưu ý khi lựa chọn. Nếu môi trường làm việc có đặc điểm như ẩm ướt, nhiệt độ cao, nhiều bụi, dễ cháy nổ,… thì cần chọn biến tần có khả năng hoạt động tốt trong môi trường đó.

Dựa trên các yếu tố đã xác định ở trên, có thể lựa chọn biến tần phù hợp với ứng dụng của mình. Nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, có thể chọn loại biến tần đa năng thông dụng . Tuy nhiên, nếu có yêu cầu đặc biệt cần chọn các loại biến tần có tính năng phù hợp với yêu cầu.

Nếu bạn chưa biết cách lựa chọn biến tần phù hợp, bạn có thể liên hệ với chúng tôi, QS hỗ trợ hoàn toàn miễn phí để bạn lựa chọn được loại biến tần phù hợp nhất.

7.3. Chọn biến tần theo tải thực tế.

Tải nhẹ có mô-men xoắn yêu cầu thấp, do đó không cần biến tần có công suất lớn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tải nhẹ cũng có thể có chế độ vận hành ngắn hạn hoặc không liên tục. Trong trường hợp này, cần chọn biến tần có khả năng đáp ứng tải cao trong thời gian ngắn hoặc khả năng chạy không tải tốt.

Tải nặng có mô-men xoắn yêu cầu cao, do đó cần biến tần có công suất lớn. Ngoài ra, cần lưu ý rằng tải nặng thường có chế độ vận hành dài hạn hoặc liên tục. Trong trường hợp này, cần chọn biến tần có khả năng hoạt động ổn định trong thời gian dài và khả năng tiết kiệm năng lượng tốt.

Chế độ vận hành ngắn hạn hoặc không liên tục thường không gây quá tải cho biến tần. Do đó, có thể chọn biến tần có công suất thấp hơn công suất thực tế của tải.

Chế độ vận hành dài hạn hoặc liên tục có thể gây quá tải cho biến tần nếu chọn biến tần có công suất không đủ. Do đó, cần chọn biến tần có công suất lớn hơn công suất thực tế của tải để đảm bảo biến tần hoạt động ổn định và không bị quá tải.

7.4. Chọn biến tần thuận tiện cho người lập trình.

Khi lựa chọn biến tần, người lập trình cần lưu ý đến các yếu tố sau:

• Giao diện lập trình: Giao diện lập trình là giao diện mà người lập trình sử dụng để cài đặt và cấu hình biến tần. Giao diện lập trình cần phải dễ sử dụng, thân thiện với người dùng, và có đầy đủ các tính năng cần thiết cho ứng dụng của bạn.

• Công cụ lập trình: Công cụ lập trình là phần mềm hỗ trợ người lập trình trong việc cài đặt và cấu hình biến tần. Công cụ lập trình cần phải đầy đủ các tính năng cần thiết, và có khả năng tương thích với các phần mềm lập trình khác mà bạn đang sử dụng.

• Hỗ trợ lập trình: Hỗ trợ lập trình là sự hỗ trợ của nhà cung cấp biến tần trong việc cài đặt và cấu hình biến tần. Hỗ trợ lập trình cần phải đầy đủ và kịp thời, giúp người lập trình giải quyết các vấn đề gặp phải trong quá trình lập trình.
• Chọn nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình: Nếu bạn không có nhiều kinh nghiệm trong việc lập trình biến tần, thì bạn nên chọn nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình tốt. Nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình tốt sẽ cung cấp cho bạn các tài liệu hướng dẫn, công cụ lập trình, và hỗ trợ trực tiếp từ kỹ sư của họ.

Lời khuyên: Để lựa chọn được biến tần thuận tiện cho người lập trình, bạn nên tham khảo ý kiến của các kỹ sư lập trình có kinh nghiệm. Bạn cũng nên tìm hiểu thông tin về các biến tần khác nhau trên thị trường để có được sự lựa chọn phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

Ví dụ: Nếu bạn đang lập trình biến tần cho một ứng dụng phức tạp, thì bạn nên chọn biến tần có giao diện lập trình thân thiện với người dùng, và có đầy đủ các tính năng cần thiết. Bạn cũng nên chọn nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình tốt, để có thể giải quyết các vấn đề gặp phải trong quá trình lập trình. Nếu bạn đang lập trình biến tần cho một ứng dụng đơn giản, thì bạn có thể chọn biến tần có giao diện lập trình đơn giản, và có các tính năng cơ bản cần thiết. Bạn cũng có thể chọn nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình cơ bản, để có thể tự mình cài đặt và cấu hình biến tần.

7.5. Chọn biến tần theo đúng thông số kỹ thuật.

Trong trường hợp thay thế biến tần cũ, việc chọn biến tần theo đúng thông số kỹ thuật của biến tần cũ là rất quan trọng. Điều này sẽ giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và không bị gián đoạn. Cụ thể, khi chọn biến tần theo đúng thông số kỹ thuật của biến tần cũ, cần lưu ý các yếu tố sau:

• Công suất: Công suất của biến tần mới phải bằng hoặc lớn hơn công suất của biến tần cũ. Điều này sẽ đảm bảo biến tần mới có thể đáp ứng được nhu cầu tải của hệ thống.

• Điện áp: Điện áp của biến tần mới phải phù hợp với điện áp nguồn của hệ thống. Nếu điện áp của biến tần mới không phù hợp, thì hệ thống có thể bị hư hỏng.

• Tần số: Tần số của biến tần mới phải phù hợp với tần số của động cơ. Nếu tần số của biến tần mới không phù hợp, thì động cơ có thể bị hư hỏng.

• Các tính năng khác: Các tính năng khác của biến tần mới phải tương thích với các yêu cầu của hệ thống. Ví dụ, nếu hệ thống yêu cầu biến tần có chức năng điều khiển vòng kín, thì biến tần mới cũng phải có chức năng này.

Trong trường hợp thiết kế mới, việc chọn biến tần theo thông số kỹ thuật thiết kế yêu cầu là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật của thiết kế. Cụ thể, khi chọn biến tần theo thông số kỹ thuật thiết kế yêu cầu, cần lưu ý các yếu tố sau:

• Công suất: Công suất của biến tần phải phù hợp với nhu cầu tải của hệ thống. Nếu công suất của biến tần không đủ, thì hệ thống có thể bị quá tải và hư hỏng.

• Điện áp: Điện áp của biến tần phải phù hợp với điện áp nguồn của hệ thống. Nếu điện áp của biến tần không phù hợp, thì hệ thống có thể bị hư hỏng.

• Tần số: Tần số của biến tần phải phù hợp với tần số của động cơ. Nếu tần số của biến tần không phù hợp, thì động cơ có thể bị hư hỏng.

• Các tính năng khác: Các tính năng khác của biến tần phải đáp ứng được các yêu cầu của thiết kế. Ví dụ, nếu thiết kế yêu cầu biến tần có chức năng điều khiển vòng kín, thì biến tần phải có chức năng này.

Lời khuyên: Để lựa chọn được biến tần phù hợp, bạn nên tham khảo ý kiến của các kỹ sư có kinh nghiệm. Bạn cũng nên tìm hiểu thông tin về các biến tần khác nhau trên thị trường để có được sự lựa chọn phù hợp nhất với nhu cầu của mình.

7.6. Cân nhắc yếu tố tài chính khi lựa chọn biến tần.

Giá cả là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn biến tần. Tuy nhiên, giá cả không phải là yếu tố duy nhất cần quan tâm. Bạn cũng cần cân nhắc đến các yếu tố khác như:

• Uy tín của nhà sản xuất: Nhà sản xuất uy tín sẽ cung cấp các sản phẩm chất lượng cao, có chế độ bảo hành tốt, và dịch vụ chăm sóc khách hàng tốt.

• Thông số kỹ thuật: Biến tần có thông số kỹ thuật phù hợp với nhu cầu của bạn sẽ giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.

• Chế độ bảo hành: Chế độ bảo hành tốt sẽ giúp bạn yên tâm khi sử dụng biến tần.

• Dịch vụ chăm sóc khách hàng: Dịch vụ chăm sóc khách hàng tốt sẽ giúp bạn giải quyết các vấn đề gặp phải khi sử dụng biến tần.

Để lựa chọn được biến tần phù hợp với nhu cầu và ngân sách của mình, bạn nên tham khảo ý kiến của các kỹ sư có kinh nghiệm. Bạn cũng nên tìm hiểu thông tin về các biến tần khác nhau trên thị trường để có được sự lựa chọn phù hợp nhất.

Chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ bạn để tìm được loại biến tần phù hợp nhất với nhu cầu. Liên hệ với QS ngay!