0981676163Miền Nam
0984601144Miền Bắc

Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Cách Chọn Biến Tần Cho Motor

20 thg 2 2021 14:25

Ngày nay, máy biến tần đang là một thiết bị vô cùng phổ biến trong các hệ thống điện, cơ cấu tự động hóa. Nói chung, các loại biến tần ngày càng phát huy được tính năng, công dụng vượt trội của chúng trong đời sống. Nhưng để am hiểu sâu sắc và toàn diện về biến tần thì chúng ta cần phải nghiên cứu thêm. Vậy, biến tần là gì, biến tần có cấu tạo ra sao và nguyên lý hoạt động của chúng như thế nào?

1. Khái niệm máy biến tần là gì? Tại sao phải sử dụng biến tần?

Biến tần – inverter hay còn có tên gọi khác là bộ biến đổi tần số Variable Frequency Drive, VFD. Đây là 1 thiết bị điều chỉnh tốc độ quay của động cơ điện xoay chiều bằng phương pháp thay đổi tần số nguồn điện cấp vào cho động cơ. Cũng chính vì thế mà biến tần còn có 1 tên gọi là bộ điều chỉnh tốc độ của động cơ Variable Speed Drive, viết tắt là VSD.

Một số dòng biến tần được dùng phổ biến hiện nay trên thị trường

Một số dòng biến tần được dùng phổ biến hiện nay trên thị trường

Ngoài ra, điện áp cấp vào cho động cơ của biến tần cũng liên tục thay đổi theo tần số, cho nên người ta còn gọi biến tần là bộ biến đổi điện áp cho tần số Variable Voltage Voltage Frequency Drive, viết tắt là VVVFD.

Tại sao chúng ta cần phải sử dụng biến tần?

Công thức tính tốc độ động cơ điện xoay chiều

Công thức tính tốc độ động cơ điện xoay chiều

  • Từ công thức trên, có thể thấy rằng để thay đổi được tốc độ của động cơ, người ta sử dụng 3 phương pháp: Thay đổi số cực của động cơ P, Thay đổi hệ số trượt s hoặc thay đổi tần số f của điện áp đầu vào.
  • Trong đó, 2 phương pháp đầu tiên rất khó thực hiện và cũng không mang lại hiệu quả cao. Chỉ còn phương pháp thay đổi tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tần số của điện áp đầu vào là hiệu quả nhất. Biến tần là thiết bị được sử dụng để thay đổi tần số của nguồn điện cung cấp đặt lên động cơ, qua đó sẽ làm thay đổi tốc độ của động cơ.

2. Cấu tạo biến tần

Bên trong biến tần có rất nhiều bộ phận có chức năng có khả năng nhận điện áp đầu với có tần số cố định để có thể biến đổi thành điện áp có tần số f thay đổi, từ đó điều khiển tốc độ cho động cơ. Các bộ phận chủ yếu của biến tần bao gồm có: bộ nghịch lưu IGBT, bộ chỉnh lưu, bộ lọc và mạch điều khiển.

Ngoài ra, biến tần còn được tích hợp thêm 1 số bộ phận khác, chẳng hạn như: bộ điện kháng xoay chiều, điện trở hãm, màn hình hiển thị, bàn phím, bộ điện kháng 1 chiều, module truyền thông,...

3. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý máy biến tần được thực hiện như sau:

Đầu tiên, nguồn điện 1 pha hoặc điện 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều sao cho bằng phẳng. Công đoạn này được tiến hành bằng bộ chỉnh lưu cầu diode cùng với tụ điện. Điện đầu vào lúc này có thể là 1 pha hoặc là 3 pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định, chẳng hạn như 380V 50Hz.

Điện áp 1 chiều nói trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) để trở thành điện áp xoay chiều có 3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp 1 chiều sẽ được tạo ra và lưu trữ trong giàn của tụ điện. Tiếp theo, thông qua 1 quá trình tự kích hoạt thích hợp, bộ biến đổi IGBT sẽ tạo ra 1 điện áp xoay chiều 3 pha bằng cách điều chế độ rộng của xung PWM.

Biến đổi điện áp/ tần số thông qua biến tần

Biến đổi điện áp/ tần số thông qua biến tần

4. Các loại biến tần phổ biến hiện nay

Hiện nay, có 2 loại biến tần phổ biến nhất trên thị trường, đó là biến tần AC và biến tần DC.

Biến tần AC: Được sử dụng 1 cách rộng rãi hiện nay, chúng thường được thiết kế để điều khiển tốc độ của động cơ điện xoay chiều AC.

Biến tần DC: Dùng để kiểm soát sự rẽ nhánh của động cơ điện 1 chiều.

Ngoài ra, chúng ta cũng có thể phân ra thành các loại biến tần theo công suất đáp ứng cho tải, dựa vào ứng dụng đặc biệt của biến tần, chẳng hạn như thang máy, sản xuất năng lượng mặt trời, làm cầu trục,…

5. Ứng dụng của biến tần 3 pha

Do công dụng của biến tần có những ưu điểm vượt trội nên hiện nay biến tần được sử dụng rất phổ biến, rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp và dân dụng. Dưới đây là một số ứng dụng biến tần phổ biến không thể thiếu được, chẳng hạn như: Bơm nước, quạt hút/ đẩy, máy ép phun, cải thiện khả năng điều khiển của các hộp số, máy cuốn/ nhả, thang máy, các loại máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy cán kéo, hệ thống HVAC, máy trộn, máy quay ly tâm, có thể thay thế cho việc sử dụng các cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống bên trong các loại máy công tác,...

Một số ứng dụng phổ biến của biến tần Mitsubishi

Một số ứng dụng phổ biến của biến tần Mitsubishi

6. Cách chọn biến tần cho motor

6.1. Cách chọn biến tần dựa vào thông số động cơ:

Động cơ 3 pha 127/ 220V được đấu nối theo hình sao để sử dụng nguồn 3 pha 220V thì chúng ta có thể sử dụng 2 loại biến tần. Nếu có nguồn cấp vào 3 pha 220V thì hãy chọn biến tần vào 3 pha 220V và ra 3 pha 220V. Nếu chỉ có nguồn điện 1 pha thì nên chọn biến tần vào 1 pha 220V và ra 3 pha 220V.

Động cơ 3 pha 220/ 380V được đấu hình tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 220V thì cũng có thể dùng 2 loại biến tần như đã nói trên.

Động cơ 3 pha 220/ 380V được đấu nối hình sao để sử dụng nguồn điện 3 pha 380V có thể dùng biến tần vào 3 pha vào 380V và ra 3 pha 380V.

Động cơ 3 pha 380/ 660V được đấu tam giác để sử dụng nguồn điện 3 pha 380V thì dùng biến tần vào 3 pha 380V và ra 3 pha 380V.

6.2. Căn cứ vào loại tải:

Máy biến tần tải nhẹ: Với các ứng dụng như bơm, quạt thì chúng ta chọn dòng máy biến tần tải nhẹ.

Máy biến tần tải trung bình: Dùng cho các loại máy ly tâm, máy công cụ, băng tải, bơm áp lực,... .

Máy biến tần tải nặng: Dùng cho các loại máy nén, cẩu trục, nâng hạ, máy ép,...

Chọn công suất biến tần thường dựa vào loại tải của chúng

Chọn công suất biến tần thường dựa vào loại tải của chúng

6.3. Chọn biến tần dựa vào đặc điểm vận hành

Chế độ vận hành ngắn hạn: Chọn các biến tần để điều khiển động cơ tăng tốc, giảm tốc, đảo chiều quay liên tục, chạy, dừng,... đòi hỏi các biến tần có khả năng chịu được quá tải cao. Các bạn có thể lắp thêm điện trở xả để có thể bảo vệ được biến tần khỏi bị cháy.

Chế độ vận hành dài hạn: Dành cho những động cơ thường đạt tốc độ ổn định trong thời gian tương đối dài sau khi đã khởi động, chẳng hạn như quạt, bơm, băng tải,... 

6.4. Dựa vào các dòng biến tần chuyên dụng

Nhiều thương hiệu chế tạo các dòng biến tần chuyên dụng thường chỉ dùng cho 1 loại ứng dụng, chẳng hạn như quạt, máy làm nhang hay thang máy. Loại biến tần này có đặc điểm dễ thấy là được tối ưu cả về tính năng và giá thành so với việc chọn sử dụng các biến tần đa năng.

6.5. Chọn biến tần dựa vào hãng sản xuất

Hầu hết các hãng biến tần đều đáp ứng được các yêu cầu sử dụng trong thực tế và sản xuất công nghiệp, nhưng chỉ khác nhau ở yếu tố chất lượng do công nghệ sản xuất cũng như nguồn gốc xuất xứ, thương hiệu sẽ khiến cho giá thành của chúng cũng chênh lệch đáng kể.

7. Sơ đồ đấu dây biến tần

Với những bạn mới tìm hiểu về biến tần điều khiển tốc độ motor, chắc chắn sẽ thắc mắc về sơ đồ đấu dây của các loại biến tần. Về cơ bản thì biến tần của tất cả các hãng cũng giống như nhau, có chăng chỉ khác mỗi ký hiệu chân. Còn sơ đồ mạch biến tần thì gần như giống nhau. Vì vậy, các bạn có thể tham khảo sơ đồ đấu dây dưới đây:

Sơ đồ đấu dây biến tần của tất cả các hãng cũng giống như nhau

Sơ đồ đấu dây biến tần của tất cả các hãng cũng giống như nhau

Trong đó:

  • Các chân ACI, AVI, AGND, 10V chính là các chân ngõ vào của analog dùng để thay đổi các tần số cũng như tốc độ của motor.
  • Cụm  chân Multi-function input chính là chân kích RUN va STOP, chúng cho phép chạy motor thay vì chỉ bấm trên bàn phím.
  • Chân RA và RB đều là chân ngõ ra tiếp điểm relay.
  • Chân AO và AGND được gọi là tín hiệu ngõ ra của analog 0-10VDC, thường dùng để kết nối với 1 bộ hiển thị ngoài nhằm mục đích thông báo tốc độ motor chạy.
  • Chân RS485 thường dùng để kết nối với máy tính.
  • Chân PLC, HMI dùng để điều khiển biến tần, có thể đọc và cài đặt các thông số ngay từ xa.

8. Khi sử dụng biến tần cần lưu ý những gì?

Nên đặt biến tần ở những nơi khô ráo, không có bụi bẩn, nắng gió, mưa hay chất ăn mòn.

Tủ đặt biến tần cần phải có quạt thông gió, nhiệt động phòng không được để quá 22 độ C.

Không tự ý thay đổi các thông số kỹ thuật của biến tần mà các kỹ sư của hãng sản xuất đã thiết lập ngay từ ban đầu.

Không chạm tay vào máy biến tần khi máy đang vận hành.

Không chạm tay vào bất kỳ linh kiện nào ở trên bo mạch của biến tần.

Không để các chất bằng kim loại rơi vào trong các bo mạch.

Nối tiếp đất cho các loại biến tần nhằm tránh hiện tượng rò rỉ điện.

Định kỳ bảo dưỡng tối đa cho biến tần là 2 năm/ lần.

Đảm bảo ngắt nguồn điện cho biến tần trước khi tiến hành bảo trì.

Khách hàng sử dụng tuyệt đối không được tự ý lắp đặt, bảo trì biến tần bởi cấu tạo của máy biến tần khá phức tạp, muốn sửa chữa hay lắp đặt cần phải có kỹ sư, chuyên gia có kiến thức chuyên môn thực hiện.

Kết luận

Qua bài viết trên đây, các bạn đã phần nào hiểu được cấu tạo, nguyên lý và cách chọn biến tần cho motor, đồng thời có thể lựa chọn được loại máy biến tần cho phù hợp với mục đích và yêu cầu công việc của mình. Nếu còn bất cứ thắc mắc gì, các bạn hay để lại bình luận bên dưới, chúng tôi sẽ giải đáp giúp bạn.

4.098 reviews

Tin tức liên quan

Hộp Giảm Tốc Trục Vít Bánh Vít 1 Cấp
Motor Giảm Tốc Đảo Chiều
Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Đồng Trục
Hộp Giảm Tốc Phân Đôi
Hộp Giảm Tốc Motor 775
/ /