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

Bạn có bao giờ cảm thấy "cỗ máy" của mình, dù là quạt gió mát mẻ hay máy bơm nước cần mẫn, hoạt động hơi "cứng nhắc" chưa? Muốn chúng "linh hoạt" hơn, tiết kiệm điện hơn, thậm chí "tuân lệnh" chính xác hơn về tốc độ? Vậy thì "Biến Tần Cho Motor" chính là vị cứu tinh bạn đang tìm kiếm!

Hãy tưởng tượng "Biến Tần Cho Motor" như một người bạn đồng hành quyền năng, giúp bạn "thuần hóa" và "điều khiển" motor theo ý muốn. Bạn muốn motor chạy "nhẹ nhàng" hơn, tiết kiệm điện hơn? Biến tần sẽ "biến hóa" nguồn điện, "điều chỉnh" công suất và tốc độ một cách "mượt mà". Ngược lại, nếu cần motor "sung sức" hơn, Biến Tần sẽ "tăng tốc" cho chúng, đảm bảo hiệu quả công việc.

Không chỉ vậy, Biến Tần còn là một "bảo vệ" đáng tin cậy cho motor, ngăn chặn các sự cố quá dòng, quá áp, giúp chúng bền bỉ hơn theo thời gian. Quả là một người bạn đa tài, phải không nào?

Trong bài viết "[Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Cách Chọn Biến Tần Cho Motor]", chúng ta sẽ cùng khám phá "bí mật" bên trong Biến Tần, tìm hiểu cách chúng hoạt động và lựa chọn loại phù hợp nhất với nhu cầu của bạn. Hãy sẵn sàng để "nâng cấp" cuộc sống cùng người bạn "Biến Tần" tuyệt vời này nhé!

1. Khái niệm máy biến tần là gì?

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

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

• 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. Ứng dụng của biến tần motor giảm tốc

Biến tần động cơ giảm tốc  được sử dụng trong nhiều máy móc, thiết bị điện. Linh kiện này có tính ứng dụng rất cao, hỗ trợ cho nhu cầu của nhiều ngành nghề lĩnh vực trong cuộc sống và trong sản xuất công nghiệp. Những ứng dụng điển hình nhất cụ thể như:

• Ứng dụng trong hệ thống máy bơm và quạt công nghiệp với công dụng giúp điều chỉnh công suất, lưu lượng hoạt động của máy. Nhờ sự linh hoạt này sẽ giúp các thiết bị điện hoạt động đạt hiệu quả tốt nhất. 
• Ứng dụng trong hệ thống dây chuyền sản xuất tự động, hỗ trợ điều chỉnh linh hoạt tốc độ của dây chuyền. 
• Ứng dụng trong các hệ thống nâng - hạ tải trọng như tại máy cẩu, thang máy, băng tải,... Nhờ đó giúp khách hàng thuận tiện di chuyển những vật nặng, hàng hóa đến những vị trí đúng như mong muốn. 
• Ứng dụng trong các thiết bị điều hòa không khí, có vai trò chính là điều khiển hoạt động của quạt. 

3. Ưu điểm của biến tần motor giảm tốc

• So với những động cơ truyền thống, biến tần motor giảm tốc giúp tiết kiệm năng lượng khi sử dụng. Từ đó, người dùng có thể giảm được một khoản chi phí nhất định.
• Động cơ biến tần motor giảm tốc cho phép thiết bị khởi động với sự tăng dần về tốc độ hoặc ngừng hoạt động với tốc độ quay giảm dần. Đây là điểm khác biệt so với những motor thông thường, giúp bảo vệ tối ưu cho động cơ. Đồng thời cũng hạn chế tình trạng bị hư hỏng do motor thay đổi đột ngột về tốc độ xoay. 
• Động cơ biến tần motor có thể giúp biến đổi tốc độ hoạt động của các thiết bị điện một cách linh hoạt và có độ chính xác cao. Nhờ đó, sẽ giúp đảm bảo hiệu quả và đáp ứng cho nhu cầu sử dụng của người dùng.
• Trong một số trường hợp có sự thay đổi về tải trọng hoạt động, nhờ có sự tham gia của biến tốc motor, sẽ giúp sự thay đổi của động cơ được linh hoạt hơn. Từ đó giúp máy móc vận hành được êm ái hơn. 

4. 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,...

5. 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

Clip chi tiết nguyên lý hoạt động cửa biến tần

6) 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,…

7. Cách chọn biến tần cho motor

Hiện nay, có rất nhiều những tiêu chí khác nhau được sử dụng để phân loại và giúp khách hàng lựa chọn biến tần motor phù hợp. Tùy vào mục đích và nhu cầu sử dụng, người dùng sẽ có thể cân nhắc, tìm hiểu thông tin và chọn lựa sản phẩm motor phù hợp nhất. Dưới đây sẽ là một số thông tin về cách chọn biến tần motor phù hợp nhất để bạn có thể tham khảo.

a) 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.

b) Cách chọn biến tần 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

c) 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,... 

d) Cách chọn biến tần 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.

e) 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.

8. 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

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.

9. 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.

10. Động cơ biến tần YVP YVP điều chỉnh tốc độ

Động cơ điện biến tần Motor điều khiển tần số từ 20 đến 60 Hz. Dùng để điều khiển tốc độ motor. Motor chuyên dùng cho biến tần, cấu tạo gồm 1 động cơ 3 pha và 1 động cơ 1 pha để chạy quạt làm mát phía sau.

Quý khách có thể tùy chọn tần số 50 hoặc 60 Hz khi mua hàng. Ngoài các động cơ công nghệ Úc nhập khẩu, chúng tôi có một số hàng Nhật (Japan) mời quý khách tới xưởng xem sản phẩm.

Motor điện tần số 60hz còn gọi là động cơ điện 60hz  là một trong thiết bị điện chạy trong khoảng tần số 5hz tới 100hz. Đặc tính là motor biến đổi tốc độ tùy theo tần số dòng điện 380v, 400v, 415v .

Trong đó cách tính tốc độ trục ra theo tần số, với điện 380v.

a) Tốc độ động cơ điện 60hz 50hz khi có biến tần

Động cơ tần số 60 hz tốc độ là 1700 vòng tới 1800 vòng phút RPM

50hz: 1400-1500 vòng phút RPM

40 hz: dưới 1100 - 1200 vòng phút RPM

30hz: dưới 850 - 900 vòng phút RPM

20hz: dưới 550 - 600 vòng phút RPM

10hz: dưới 250 - 300 vòng phút RPM

5hz: dưới 120 - 150 vòng phút RPM

100hz: dưới 2900 - 3000 vòng phút RPM

b) Dòng điện ampe định mức các công suất motor điện 60 hz

Motor 0.75kw 1hp khi chạy 60Hz có ampe từ 2.05 – 1.88

Motor 1.5kw 2hp khi chạy 60Hz có ampe từ 3.72 – 3.41

Motor 2.2kw 3hp khi chạy 60Hz có ampe từ 5.09 – 4.72

Motor 4kw 5hp khi chạy 60Hz có ampe từ 8.8 – 8.06

Motor 5.5kw 7.5hp khi chạy 60Hz có ampe từ 11.7 – 10.8

Motor 7.5kw 10hp khi chạy 60Hz có ampe từ 15.6 – 14.3

Motor 11kw 15hp khi chạy 60Hz có ampe từ 22.5 – 20-6

Motor 15kw 20hp khi chạy 60Hz có ampe từ 30 – 27.5

c) Ampe định mức và lực momen động cơ điện YVP YVF 5hz- 50hz hoặc 50hz tới 100 hz

Động cơ thích ứng với biến đổi tần số

Motor YVP YVP 0.75kw 1hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 2, lực motor xoắn = 4.7 Nm

Motor YVP YVP 1.5kw 2hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 3.7, lực motor xoắn = 9.5 Nm

Motor YVP YVP 2.2kw 3hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 5.1, lực motor xoắn = 14 Nm

 Motor YVP YVP 4kw 5hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 8.7, lực motor xoắn = 25.4 Nm

Motor YVP YVP 5.5kw 7.5hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 11.4, lực motor xoắn = 35 Nm

Motor YVP YVP 7.5kw 10hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 15.3, lực motor xoắn = 47.7 Nm

Motor YVP YVP 11kw 15hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 22.1, lực motor xoắn = 70 Nm

Motor YVP YVP 15kw 20hp khi chạy từ 5hz tới 50 hz có ampe = 30.1, lực motor xoắn = 95.5 Nm

Lưu ý: loại 50hz tới 100 hz thường có giá cao hơn, chế tạo nhiều công sức hơn

VIDEO MOTOR ĐIỆN TẦN SỐ 60 HZ 

Sau đây là bảng thông số kỹ thuật của motor 3 pha biến tần

11. Các loại biến tần phổ biến:

• Loại biến tần	Ứng dụng	Ưu điểm	Nhược điểm
  Biến tần mini	Quạt, máy bơm mini	Giá rẻ, kích thước nhỏ gọn	Công suất nhỏ
  Biến tần cho quạt	Quạt	Điều chỉnh tốc độ, tiết kiệm điện	Giá thành cao hơn quạt thông thường
  Biến tần cho thang máy	Thang máy	Vận hành êm ái, an toàn	Giá thành cao
  Biến tần cho máy nén lạnh	Máy nén lạnh	Tiết kiệm điện năng	Giá thành cao hơn máy nén lạnh thông thường
  Biến tần năng lượng mặt trời	Hệ thống năng lượng mặt trời	Tăng hiệu quả hòa lưới điện	Giá thành cao
  Biến tần cho bơm	Bơm	Điều chỉnh tốc độ, tiết kiệm điện	Giá thành cao hơn bơm thông thường
  Biến tần cho tải nặng	Máy cẩu, máy ép	Công suất lớn, chịu tải cao	Giá thành cao

   

12. Ứng dụng biến tần:

• Ngành dệt may: Điều khiển tốc độ của máy dệt, máy may, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
• Ngành sản xuất: Điều khiển tốc độ của băng tải, máy bơm, quạt, giúp tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất.
• Ngành năng lượng: Điều khiển tốc độ của turbine gió, máy phát điện, giúp tối ưu hóa năng lượng và giảm chi phí vận hành.
• Ngành xây dựng: Điều khiển tốc độ của cẩu trục, máy trộn bê tông, giúp nâng cao hiệu quả thi công.
• Ngành nông nghiệp: Điều khiển tốc độ của bơm tưới, quạt thông gió, giúp tiết kiệm nước và điện năng.

13. Hướng dẫn cài đặt và sử dụng biến tần:

• Bước 1: Chọn biến tần phù hợp với công suất và tải của thiết bị.
• Bước 2: Lắp đặt biến tần theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Bước 3: Cài đặt các thông số cơ bản như:
  • Tần số đầu ra
  • Điện áp đầu ra
  • Chế độ khởi động
  • Chế độ bảo vệ
• Bước 4: Chạy thử và điều chỉnh các thông số cho phù hợp với nhu cầu sử dụng.

14. Một số thương hiệu biến tần uy tín:

• ABB
• Danfoss
• Siemens
• Schneider Electric
• Omron
• Mitsubishi Electric
• Toshiba
• Hitachi
• Delta
• Yaskawa

Kết luận:

Chốt lại, biến tần cho motor như một người bạn đồng hành lý tưởng, giúp "cỗ máy" của bạn hoạt động bền bỉ, tiết kiệm điện và linh hoạt hơn. Từ điều khiển tốc độ chính xác, khởi động êm ái đến bảo vệ quá dòng, quá áp, biến tần cho bạn sự an tâm tuyệt đối. Đừng ngần ngại đầu tư cho một "người bạn" chất lượng, để motor nhà bạn luôn khỏe mạnh và làm việc hiệu quả nhé!

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

Biến Tần Điều Khiển Tốc Độ Motor 3 Pha, Lợi Ích, Khái Niệm

Motor Điện 3 Pha Xuất Khẩu Châu Âu, Cấu Tạo, Ký Hiệu, Tiêu Chuẩn Thiết Kế

Động Cơ Parma, Thương Hiệu Bán Chạy Nhất Việt Nam, Quy Mô Tập Đoàn

Cách Đấu Điện Motor 1 Pha, Đấu tụ, Đảo Chiều Tùy Ý

Giá Motor 3 Pha Hitachi Toshiba Mitsu Nhật, ABB, Siemens Đức, Giá Quấn Lại Motor Toàn Quốc