Cấu tạo biến tần có gì đặt biệt? Máy biến tần là gì?

Biến tần là thiết bị được ứng dụng rộng rãi trong việc tiết kiệm điện năng, tăng cường hiệu suất, đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của nhiều loại máy móc. Cấu tạo biến tần có gì đặt biệt mà chúng lại có nhiều ưu điểm vượt trội như vậy? Mời bạn tìm hiểu thông tin chi tiết về cấu tạo của loại thiết bị hữu ích này ngay sau đây.

Xem thêm: Biến Tần Fuji

Máy biến tần là gì?

Biến tần (inverter) hay bộ biến đổi tần số là thiết bị có khả năng làm thay đổi tần số của nguồn điện cung cấp cho động cơ nhằm điều chỉnh tốc độ quay của động cơ xoay chiều AC.

Tên gọi của máy biến tần

Trong tiếng Anh, biến tần được gọi với cái tên Variable Frequency Drive (VFD), nghĩa là bộ biến đổi tần số. Tuy nhiên, dựa theo nguyên lý hoạt động mà chúng còn thường được gọi là Variable Speed Drive (VSD) – bộ điều chỉnh tốc độ quay motor.

Đôi khi máy biến tần được dùng với tên gọi Variable Voltage Variable Frequency Drive (VVVFD) – bộ biến đổi điện áp tần số. Lúc này điện áp nguồn điện được cung cấp cho bộ động cơ của biến tần cũng thay đổi theo giá trị tần số.

Khi nào nên sử dụng biến tần?

Tốc độ động cơ xoay chiều AC (Rotation speed): N = 120.f.(1-s)/P

Theo công thức trên, ta thấy: Để làm thay đổi được tốc độ quay của động cơ có 3 cách như sau:

• Thay đổi giá trị ban đầu của tham số P, tức thay đổi số cực động cơ.
• Thay đổi giá trị ban đầu của tham số s, tức thay đổi hệ số trượt.
• Thay đổi giá trị ban đầu của tham số f, tức thay đổi tần số của điện áp đầu vào.

Trên thực tế, việc thay đổi hai trị số P và s sẽ không mang lại hiệu quả cao. Nếu muốn đảm bảo hiệu quả đạt được là cao nhất thì buộc bạn phải chọn cách thay đổi giá trị tần số của nguồn cung cấp f.

Lúc này, dưới sự điều chỉnh tần số của nguồn cấp điện áp cho motor, tốc độ quay của motor sẽ được có sự thay đổi tương ứng.

Các máy biến tần có khả năng làm thay đổi tần số từ 0Hz – 400Hz, một số loại còn có thể điều chỉnh tần số lên tới mức 590Hz hoặc cao hơn. Các dạng động cơ phổ biến thường được lắp đặt biến tần cho phép điều chỉnh tần số dao động từ 0-60Hz.

Cấu tạo biến tần như thế nào?

Biến tần là thiết bị có nhiệm vụ tiếp nhận dòng điện áp đầu vào có tần số f0 và biến đổi thành dòng điện áp có tần số f để điều chỉnh tốc độ quay ban đầu của động cơ. Một máy biến tần cơ bản có những bộ phận chính như sau:

• Chỉnh lưu: là bộ chuyển đổi dòng điện xoay chiều AC thành dòng điện một chiều DC.
• Bộ lọc DC: là bộ phận có chức năng biến đổi xung điện một chiều từ Chỉnh lưu thành tín hiệu điện DC không xung.
• Nghịch lưu: là bộ chuyển đổi ngược dòng điện áp một chiều sang dòng điện xoay chiều AC.
• Mạch điều khiển: đảm nhận chức năng điều khiển các hoạt động của biến tần.

Bên cạnh những bộ phận chính vừa nêu trên, một biến tần phổ thông còn được cấu tạo bởi nhiều bộ phận khác như: bộ điện kháng 1 chiều và xoay chiều, điện trở hãm, bàn phím, màn hình hiển thị, các mô-đun truyền thông,…

Nguyên lý hoạt động theo cấu tạo biến tần

Điện áp xoay chiều từ nguồn 3 pha, 1 pha (AC) sẽ được bộ chỉnh lưu cầu điốt và tụ điện biến đổi thành dòng điện áp 1 chiều. Điện đầu vào có thể là điện 3 pha hoặc 1 pha, tuy nhiên chúng phải có giá trị điện áp và tần số cố định (ví dụ 360V, 50Hz).

Sau khi được xử lý tại chỉnh lưu, dòng điện áp 1 chiều sẽ tiếp tục đi qua bộ lọc DC. Tại đây dòng điện được tích lũy trong giàn tụ điện. Tiếp theo đó, thông qua sự chuyển đổi của biến áp xung với sự hoạt động linh kiện bán dẫn IGBT bật tắt cực nhanh tạo nên dạng sóng đầu ra của biến tần.

Lúc này, dòng điện 1 chiều đi qua bộ lọc DC sẽ được chuyển đổi từ dạng xung sang tín hiệu không xung. Cuối cùng điện áp sẽ được bộ nghịch lưu biến thành điện áp xoay chiều 3 pha tương ứng.

Phân loại máy biến tần

Dựa theo cấu tạo biến tần mà người ta chia thiết bị này thành các loại như sau:

Biến tần AC

Biến tần AC là loại biến tần có chức năng chuyển đổi dòng điện một chiều DC thành dòng điện xoay chiều AC. Biến tần AC khá hữu ích khi bạn muốn chạy một thiết bị được thiết kế hoạt động trên dòng điện xoay chiều (120V hoặc 240V, 50Hz hoặc 60Hz).

Biến tần DC

Ngược lại với biến tần AC, biến tần DC có khả năng thay đổi dòng điện áp xoay chiều AC thành dòng điện 1 chiều DC hiệu quả. Loại biến tần này được sử dụng rộng rãi trong truyền động công nghiệp để tăng độ chính xác cho điều khiển.

Biến tần 1 pha 220V

Đây là loại biến tần được ứng dụng trong lưới điện gia dụng. Nguồn cấp đầu vào cho biến tần là điện 1 pha 220V, đầu ra vẫn là 3 pha 380V.

Biến tần 3 pha

Biến tần 3 pha có hai loại phổ biến trên thị trường là loại 3 pha 220V và 3 pha 380V.

• Đối với máy biến tần 3 pha 220V bạn phải cung cấp dòng điện nguồn tương ứng 3 pha thì máy mới có thể hoạt động được.
• Đối với biến tần 3 pha 380V bạn vẫn có thể cấp nguồn 1 pha cho máy hoạt động bình thường.

Ứng dụng thực tế từ cấu tạo biến tần

Biến tần phổ thông thường có cấu tạo khá đơn giản, tuy nhiên chúng lại được ứng dụng rộng rãi trên thực thực tế với nhiều vai trò nổi bật.

Máy biến tần được lắp đặt phổ biến trong các loại máy bơm nước, máy nén khí, máy cán kéo, máy ép phun, máy quay ly tâm, băng tải, thiết bị nâng hạ, hệ thống HVAC,…

Mục đích ứng dụng cấu tạo biến tần nhằm:

• Cải thiện mức độ chính xác khả năng điều khiển của hộp số
• Không lo tình trạng sụt áp hoặc khó khởi động động cơ
• Ngăn chặn được hiện tượng động cơ có tải trọng lớn khởi động đột ngột.
• Việc khởi động máy nhờ biến tần có thể giúp động cơ hạn chế được tình trạng hỏng hóc ổ trục, cơ khí từ đó kéo dài tuổi thọ đáng kể.
• Tạo hệ thống điện an toàn
• Hạn chế hao phí điện năng, giảm thiểu chi phí lắp đặt…

Kết luận

Bài viết trên là tổng hợp những thông tin cần biết về cấu tạo biến tần trong các động cơ phổ biến. Hy vọng, những nội dung mà chúng tôi trình bày có thể giúp bạn hiểu thêm về thiết bị tiện ích này nhé!