Biến tần được ứng dụng ngày càng phổ biến để điều khiển tốc độ cho tất cả các máy móc trong các ngành, đặc biệt trong công nghiệp và xây dựng: Máy nghiền, máy cán, kéo, máy tráng màng, máy tạo sợi, máy nhựa, cao su, sơn, hóa chất, dệt, nhuộm, đóng gói, chế biến gỗ, băng chuyền, cần trục, tháp giải nhiệt, thiết bị nâng hạ, máy nén khí, bơm và quạt...Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ nguyên lý hoạt động của biến tần cũng như những ứng dụng nổi bật của biến tần vào dây chuyền sản xuất công nghiệp hiện nay!

I. Biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của điện áp lưới để thay đổi tốc độ động cơ. Chúng ta có thể thay đổi tần số của điện lưới từ 0 Hz đến 50 Hz bằng tay hoặc tự động.

Biến tần thay đổi tốc độ động cơ bằng cách nào?

Để thay đổi biến tần, người ta sẽ dựa trên công thức: n= 60f/p 

Trong đó: 

                   n: tốc độ động cơ

                   f: tần số thay đổi 

                   p: số cặp cực 

Để thay đổi tốc độ của Motor thì chỉ cần thay đổi tần số đầu vào

Ứng dụng biến tần trong việc điều khiển Motor

II. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một 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 là 0.96.

Nguyên lý hoạt động của biến tần

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 nên 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.

- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều đi qua bộ diot cầu chỉnh lưu biến đổi dòng điện xoay chiều (AC thành DC) thành dòng điện một chiều.

- Sau khi chuyển đổi thành dòng điện một chiều, dòng điện sẽ đi qua một tụ lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện áp một chiều bằng phẳng.

- Cuối cùng, điện áp một chiều này được biến đổi nghịch lưu (DC thành AC) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng nhau thông qua transistor lưỡng cực có cổng cách ly bằng phương pháp điều chế độ rộng xung.

Sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung trong biến tần giúp khiển độ nhanh chậm của động cơ, giúp ổn định tốc độ động cơ

Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) là một phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.

III. Các loại biến tần thường dùng hiện nay

1. Biến tần AC

Biến tần 1 pha – biến tần 3 pha dùng điện áp AC là một trong những loại biến tần phổ biến nhất, được dùng rộng rãi trong công nghiệp. Có đến 90% các motor trong nhà máy, công ty, xưởng,... công nghiệp sử dụng biến tần AC.

2. Biến tần DC

Để điều chỉnh điện áp đầu vào 1 chiều cho động cơ DC thì biến tần DC là một lựa chọn phù hợp nhất. Đây là loại biến tần dùng cho các ứng dụng đơn giản.

3. Biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào

Nếu chúng ta có một điện áp 1 pha 220V và có một động cơ 3 pha 220V thì có thể dùng biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào để khởi động động cơ.

Tương tự nếu chúng ta có điện áp 1 pha 220V mà muốn điều khiển động cơ 3 pha 380V có công suất lớn hơn 2.2Kw thì cần làm các bước sau đây:

          - Mua một biến áp 220V sang 380V – tần số 50Hz , tuỳ theo công suất mà chúng ta chọn loại dòng 10-20 A

          - Mua một biến tần 3 pha 380V có công suất lớn hơn công suất động cơ khoảng 20%.

           - Cấp nguồn 220V cho biến áp, từ biến áp ra 380V chúng ta cấp cho biến tần.Biến tần sẽ có 3 chân đầu vào L1-L2-L3 chúng ta kết nối nguồn 220V vào chân L1/R và L3/T còn chân L2 không sử dụng. 

=> Với cách làm này chúng ta đã có thể điều khiển Motor có công suất lớn với nguồn 220V để điều khiển motor 380V.

4. Biến tần chỉnh độ rộng xung

Biến tần điều chỉnh độ rộng xung (PWM) là loại biến tần phức tạp nhất. Loại biến tần này cũng cho phép Motor điện hoạt động hiệu quả hơn. PWM thực hiện điều này thông qua việc sử dụng các bóng bán dẫn. Các bán dẫn chuyển đổi dòng điện một chiều ở các tần số khác nhau và do đó cung cấp một loạt các xung điện áp cho động cơ động cơ điện. Mỗi xung được chia thành từng phần để phản ứng với điện kháng của động cơ điện và tạo ra dòng điện thích hợp trong động cơ điện.

Hiện nay có rất nhiều loại biến tần với hình dạng, tải trọng, kích thước khác nhau giúp người dùng dễ dàng lựa chọn!

>> Giải pháp tự động hóa dây chuyền sản xuất: công nghệ hàn bằng robot, cánh tay robot, súng phun sơn tự động,...

5. Biến tần Vector – biến đổi độ rộng xung

Biến tần vector dòng biến đổi độ rộng xung là một loại biến tần mới. Chúng sử dụng một loại hệ thống điều khiển thường kết hợp chặt chẽ với động cơ điện một chiều. Các biến tần có một bộ vi xử lý, chúng được kết nối với động cơ điện thông qua một vòng điều khiển kín. Điều này cho phép bộ xử lý có thể kiểm soát chặt chẽ hơn hoạt động của động cơ điện.

IV. Một số ứng dụng phổ biến của biến tần

 1. Bơm nước

Biến tần được sử dụng để điều tốc độ của bơm, có thể chạy ở lưu lượng/áp suất tùy chọn, qua đó giúp tăng hiệu suất, tiết kiệm năng lượng. Hệ thống vận hành êm, trơn, giảm chi phí bảo trì, sữa chữa, giảm tổn thất đường ống, tăng tuổi thọ hệ thống.

Nhược điểm của hệ thống này là: Tăng kết cấu tòa nhà, tiêu hao năng lượng lớn, tổn hao nhiều bởi các thiết bị giảm áp, yêu cầu cao với hệ thống ống...

-Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ để cung cấp theo đúng yêu cầu của phụ tải sẽ t iết kiệm điện rất lớn và giảm các chi phí đầu tư do việc không phải xây dựng tháp nước.   

2. Quạt hút/đẩy

Các quạt hút đầy sử dụng phổ biến trong công nghiệp: Hút bụi, quạt lò, thông gió…

Để điều khiển lượng gió cần thiết người ta thường sử dụng hệ thống điều khiển động cơ nhiều cấp, các van khống chế ….

Việc sử dụng biến tần điều khiển động cơ cho phép điều khiển áp lực, lưu lượng theo yêu cầu cần thiết, khởi động mềm, tối ưu hóa hoạt động của động cơ, tiết kiệm điện năng lượng.  

3. Máy nén khí

Chế độ điều khiển cung cấp khí thông thường theo phương thức đóng/cắt. Chế độ này kiểm soát không khí đầu vào qua van cửa vào. Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động không tải, khi áp suất đạt dưới hạn dưới, van cửa vào mở và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động có tải. Công suất định mức của motor được chọn theo nhu cầu max và thông thường được thiết kế dư tải, dòng khởi động lớn, motor hoạt động là liên tục khi không tải làm tiêu tốn một lượng lớn điện năng. 

4. Băng tải

Hệ truyền động băng tải có momen khởi động rất lớn. Biến tần có thể tạo momen khởi động cao nhưng vẫn đảm bảo dòng điện khởi động trong giới hạn cho phép của lưới. Khả năng khởi động và dừng nhẹ nhàng được thực hiện bằng cách điều khiển thời lượng cần thiết để tăng hay giảm tốc.

Biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ băng tải phù hợp với yêu cầu quy trình sản xuất.

Băng tải giúp tự động hóa dây chuyền sản xuất công nghiệp!

Bạn có thể xem thêm:

Công suất phản kháng sinh ra từ đâu?

Công suất biểu kiến là gì?

5.Thiết bị nâng hạ

Hệ thống nâng hạ trong xây dựng và công nghiệp thường gặp những vấn đề công nghệ mà trong quá trình thiết kế truyền thống chưa đáp ứng tốt: Khó kiểm soát được tốc độ chạy, chỉ chạy ở một tốc độ cố định và thấp. Tăng hoặc giảm tốc dễ dẫn đến hiện tượng sốc cơ khí, dừng không chính xác khi tải thay đổi, thiếu an toàn …

Biến tần có điều khiển định vị, mô-men xoắn và hãm giúp các ứng dụng như cần trục và pa-lăng khả thi bằng cách sử dụng động cơ xoay chiều.

Với biến tần giành cho thiết bị nâng hạ có hệ thống hãm tái sinh, tra năng lượng về lưới, an toàn và tiết kiệm.  

6. Máy cán kéo

Sử dụng biến tần điều khiển động cơ các máy cán kéo sẽ đáp ứng đầy đủ và chính xác yêu cầu truyền động của công nghệ sản xuất. Biến tần AC cho các động cơ AC và các converter DC cho động DC.

7. Máy ép phun

Đối với các máy ép phun truyền thống sử dụng các bơm thủy lực cố định công suất thường tính ở điều kiện tải max, van điều chỉnh được sử dụng để thay đổi lưu lượng và áp suất tiêu thụ, một tỉ lệ lớn năng lượng bị tiêu hao qua van dưới dạng áp suất chênh lệch bởi dòng tràn. Vì vậy năng lương tiêu hao vô công rất lớn. 

Nếu hệ thống điều khiển với biến tần có thể tự động điều chỉnh tốc độ của động cơ bơm dầu theo yêu cầu tải thực tế (áp suất và lưu lượng) phù hợp với từng giai đoạn thì năng lượng tiêu thụ sẽ đạt mức thấp nhất.   

 8. Máy cuốn/nhả 

Yêu cầu lớn nhất với các loai máy này là phải ổn định sức căng, đảm bảo việc cuốn/nhả đều đặn. Đặc biệt yêu cầu chính xác với các vật liệu cuốn/nhả dạng sợi, màng, tấm … (Kéo dây, đánh cuộn, in, tráng, dây chuyền sản xuất khẩu trang…)

Việc sử dung biến tần đảm bảo việc đồng tốc 2 động cơ cuộn - nhả, ổn định sức căng giữa 2 đầu. Chủ động điều chỉnh tốc độ khi cần sử dụng các chế độ cuốn nhả khi có thay đổi kích thước vật liệu, yêu cầu sức căng.   

Uniduc là một trong những địa chỉ cung cấp các máy móc, thiết bị công nghiệp đạt chuẩn quốc tế, luôn luôn ứng dụng và cập nhật những công nghệ hiện đại nhất. Để cập nhật những tin tức mới tại công ty chúng tôi, quý khách vui lòng liên hệ qua website Uniduc.com!

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !

Hotline / Zalo: 0903 666 014

Website: https://uniduc.com/vi

-------------////--------------------------------------------////------------

HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.