Bật mí những thông tin chi tiết nhất mà bạn chưa biết về biến tần

Biến tần hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhờ các ứng dụng và tính năng đặc biệt, phải kể đến như: Giảm đến 40% lượng điện động cơ tiêu thụ, tối ưu hiệu suất động cơ, tăng năng suất sản xuất,… Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về biến tần trong bài viết dưới đây nhé.

Bật mí những thông tin chi tiết nhất mà bạn chưa biết về biến tần

Biến tần hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhờ các ứng dụng và tính năng đặc biệt, phải kể đến như: Giảm đến 40% lượng điện động cơ tiêu thụ, tối ưu hiệu suất động cơ, tăng năng suất sản xuất,… Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về biến tần trong bài viết dưới đây nhé.

Biến tần (Inverter) là gì?

Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số.

Dưới đây là công thức về tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, để thay đổi được tốc độ động cơ chúng ta có 3 phương pháp.

• Một là thay đổi số cực động cơ P.
• Hai là thay đổi hệ số trượt s.
• Ba là thay đổi tần số f của điện áp đầu vào.

Công thức tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha

Có thể hiểu: Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ. Từ đó thay đổi tốc độ động cơ theo công thức trên.

Sơ đồ cấu tạo của biến tần

Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của 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.

Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều này ở mức rất cao.

IGBT là tên tiếng Anh viết tắt của Insulated Gate Bipolar Transistor. Nghĩa là Transistor có cực điều khiển cách ly. Thiết bị này có cổng Cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần. Thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT của biến tần, một một điện áp Xoay chiều ba pha sẽ được tạo ra 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 cao nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Sơ đồ nguyên lý mạch động lực biến tần Fuji Electric

Các bộ phận của biến tần là gì?

Bộ chỉnh lưu (Diode)

Bộ chỉnh lưu cầu diode tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn, trong đó điện áp xoay chiều được chuyển đổi thành một chiều. Điện áp sau khi chỉnh lưu qua giàn tụ lọc để có điện áp phẳng, ổn định (DC bus) để cung cấp nguồn cho IGBT.

Hình ảnh thực tế Diode trong biến tần Fuji Electric

Bộ nghịch lưu (IGBT)

Thiết bị IGBT chuyển mạch nhanh, cho hiệu xuất cao. Trong biến tần, IGBT được điều khiển kích mở theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp DC Bus được trữ trong tụ điện.

IGBT trong biến tần Fuji Electric

Phần điều khiển

Phần điều khiển sẽ kết nối với mạch ngoại vi nhận tín hiệu đưa vào IC chính để điều khiển biến tần theo cấu hình và cài đặt của người sử dụng. Phần điều khiển bao gồm:

• IC chính để xử lý thông tin và điều khiển hoạt động của biến tần.
• Ngõ vào analog: nhận tín hiệu điện áp 4 – 20 mA hay điện áp 0 – 10 V
• Ngõ vào số: để kích cho biến tần chạy
• Ngõ ra analog: kết nối với thiết bị ngoại vi khác để giám sát hoạt động của biến tần.
• Ngõ ra số: xuất tín hiệu chạy, cảnh báo…

Các phụ kiện biến tần là gì?

Bộ kháng điện xoay chiều (AC Reactor)

Cuộn kháng AC là cuộn dây được quấn quanh lõi thép, giúp giảm thiểu sóng hài, hạn chế nhiễu trên dòng xoay chiều đầu vào. Ngoài ra, cuộn kháng AC sẽ giảm biên độ đỉnh của các gai nhọn đầu vào, giúp giảm các sốc điện, ổn định nguồn điện xoay chiều cho cả biến tần và động cơ. Đồng thời, việc giảm sóng hài sẽ giúp DC Bus ổn định và tăng tuổi thọ của tụ.

Một số hình ảnh thực tế về cuộn kháng AC Reactor

Bộ kháng điện một chiều (DC reactor)

Cuộn kháng DC khi được gắn vào biến tần trước tụ điện thì phần đầu vào của biến tần như mạch chỉnh lưu có bộ lọc là tụ điện và cuộn dây. Khi gắn cuộn kháng một chiều cho biến tần sẽ giúp nguồn DC Bus được ổn định, năng lượng dự trữ lớn, chống phần sụt áp nguồn đầu vào của biến tần nuôi nguồn cho IGBT khi hoạt động full tải.

Một số hình ảnh thực tế về cuộn kháng DC Reactor

Điện trở xả (Braking resistor)

Thông thường biến tần điều khiển động cơ chạy. Khi động cơ dừng hoặc hãm lúc đó động cơ chuyển thành máy phát có năng lượng lớn. Nếu yêu cầu motor dừng gấp thì nguồn năng lượng này sẽ phải được tiêu thụ bớt. Điện trở hãm sẽ giúp biến tần tiêu thụ nguồn năng lượng đó.

Một số hình ảnh thực tế về điện trở xả – Braking resistor

-> Bạn cần biết: Lý do nên lắp điện trở xả cho biến tần

Ứng dụng của biến tần trong công nghiệp là gì?

Biến tần được sử dụng rộng dãi trong các ứng dụng công nghiệp như thang máy, máy xeo giấy, băng tải, cầu trục, nồi hơi, bơm nước, máy đóng gói, máy dệt, máy kéo sợ, máy ép nhựa,.. Xem tiếp

Một số ứng dụng của biến tần trong công nghiệp

Những lưu ý khi sử dụng biến tần là gì?

• Tùy theo ứng dụng mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp.
• Chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hoá, phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam.
• Đảm bảo điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí.
• Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng.
• Nhờ các chuyên gia của hãng cung cấp hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để có được chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn.
• Khi biến tần báo lỗi, hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi, chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại.
• Mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh. Bạn nên ghi chép chi tiết các thông số đã thay đổi và các lỗi mà bạn quan sát được vào cuốn tài liệu này.

Hỏi đáp về biến tần

Tại sao khi có lệnh chạy, biến tần chạy nhưng motor lại không chạy?

Những nguyên nhân gây ra tình trạng này bao gồm:

• Tần số chạy = 0
• Motor bị hư, tải quá nặng hoặc máy bị kẹt cơ khí.
• Biến tần bị mất pha ngõ ra hoặc không cân bằng pha ngõ ra…

Tại sao gắn Motor biến tần chạy rất nóng?

Những nguyên nhân gây ra tình trạng này bao gồm:

• Thông số motor cài đặt không đúng
• Đấu dây motor không đúng
• Motor chạy ở tần số quá thấp (dưới 30 Hz).

Tại sao biến tần hiển thị bình thường khi cấp nguồn nhưng lại nhảy CB khi chạy?

Thông thường là do các pha đầu ra của biến tần bị ngắn mạch, bạn hãy kiểm tra kỹ và liên hệ với nhà cung cấp để được hỗ trợ tốt nhất.

Tại sao biến tần đang chạy bình thường, một lúc đột nhiên dừng lại?

Trước hết kiểm tra xem đèn trạng thái “RUN” có còn sáng không? Nếu tắt thì có thể do một trong những nguyên nhân sau:

• Tín hiệu lệnh chạy của biến tần bị ngắt (dây điều khiển bị đứt hoặc bị lỏng dây ở terminal điều khiển)
• Biến tần báo lỗi, nếu có lỗi thì nó sẽ dừng, hiển thị lỗi và đèn “Alarm” sẽ sáng lên.

Tại sao biến tần không hiển thị đèn sau khi cấp nguồn?

Nguyên nhân của trường hợp này có thể là do điện áp cung cấp cho biến tần không phù hợp, cầu chỉnh lưu bị hỏng. Hoặc có thể do điện trở sạc tụ và nguồn switching bị hư hỏng.

Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin đầy đủ và chi tiết hơn về biến tần. Qua đó bạn có thể vận hành thiết bị điện này một cách hiệu quả. Hẹn gặp lại trong các bài viết tiếp theo.