Biến tần là gì? Phân loại và ứng dụng của biến tần

BIẾN TẦN LÀ GÌ?

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó nó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to (rotor).

Phân loại Biến tần:

 Biến tần có nhiều loại, nếu chia theo nguồn điện đầu vào ta có 2 loại cơ bản là:

- Biến tần cho động cơ 1 pha

- Biến tần cho động cơ 3pha

 Trong đó, biến tần cho động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi hơn.

Công dụng của biến tần?

Ngày nay, máy móc được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong đó một trong những ứng dụng phổ biến của bộ biến tần ngày nay là được tích hợp trong hệ thống cung cấp nguồn điện liên tục, hay còn gọi là bộ lưu điện (UPS: Uninterruptible Power Supply) – thiết bị được dùng để cung cấp tạm thời điện năng nhằm duy trì sự hoạt động liên tục của các thiết bị sử dụng khi điện lưới gặp sự cố (như mất điện, tăng giảm điện áp, tần số quá giới hạn cho phép, sự cố khác…) trong một khoảng thời gian với công suất giới hạn theo khả năng của UPS.

 

Nguyên lý hoạt động chung của bộ biến tần trong hệ thống UPS ?

Khi không có nguồn điện (lưới): Ắc quy phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện một chiều DC thành nguồn xoay chiều AC cung cấp nguồn cho tải.

Đối với dạng UPS offline / line-interactive, một trong những dạng hoạt động cơ bản nhất của bộ lưu điện, nó có tác dụng bình ổn điện áp của mạch và dự trữ năng lượng cho ắc quy. Các thiết bị điện thông thường được nối trực tiếp với nguồn điện chính. Khi điện áp đi qua mạch dưới mức quy định hay xảy ra tình trạng mất điện lưới chính, thì nguồn UPS bật chức năng sử dụng bộ biến tần (Inverter) DC-AC, một thiết bị chủ yếu sử dụng năng lượng dự trữ trong ắc quy. Sau đó UPS sẽ chuyển mạch cho các thiết bị kết nối với đầu ra bộ biến tần này. Tiếp theo, ắc quy sẽ phóng điện qua bộ biến tần, chuyển nguồn điện DC thành AC và cung cấp nguồn cho tải. Thời gian chuyển này có thể kéo dài đến khoảng nhỏ hơn 20 mili giây tùy thuộc vào thời gian cần thiết để UPS phát hiện ra các sự cố điện nêu trên.

Bằng phương pháp này, thiết bị hay hệ thống lưới điện sẽ được đảm bảo ổn định trong những trường hợp bất khả kháng xảy ra liên quan đến nguồn điện có khả năng gây hư hại cho máy móc, thiết bị, từ đó gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quy trình hoạt động kinh doanh.

Ứng dụng của biến tần?

 Về ứng dụng biến tần với công suất điều khiển lớn được sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như:

– Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 15 đến trên 600kW với tốc độ khác nhau;

– Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, năng suất máy, năng suất băng tải ;

– Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí … cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi;

– Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ trên hệ thống băng tải;

– Biến tần công suất nhỏ từ 0,18- 14 kW có thể sử dụng để điều khiển những máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ …

Với bơm và quạt ly tâm là những máy có mô men tải thay đổi theo tốc độ vòng quay như sau:

Lưu lượng (m3/h) tỷ lệ bậc nhất với tốc độ, Q1/Q2 = n1/n2.

Áp suất (Pa) tỷ lệ bình phương tốc độ, H1/H2 = (n1/ n2)2.

Công suất điện tiêu thụ (kW) tỷ lệ lập phương với tốc độ, P1/P2 = (n1/ n2)3.

Ở đây: Q1, H1, P1 – lưu lượng, áp suất và công suất điện tương ứng với số vòng quay định mức của động cơ ( n1= 2960, 1.460 vg/ph …).

Q2, H2, P2 – lưu lượng, áp suất, công suất điện ứng với tốc độ vòng quay được điều chỉnh (n2<n1).

Từ đó dễ dàng nhận thấy, ở một số trường hợp mà công nghệ sản xuất đòi hỏi phải điều chỉnh lưu lượng, áp suất ở động cơ máy bơm, hoặc quạt gió theo mức tải phù hợp với từng thời điểm khác nhau thì việc thay đổi tốc độ động cơ dẫn động được xem là thích hợp nhất, đặc biệt tiết kiệm điện năng. Giải pháp này đã thay thế cho phương pháp cổ truyền là khi cần thay đổi sự lưu thông chất lỏng hay chất khí phải thông qua góc mở các van ở đầu vào hoặc đầu ra của đường ống.

Công suất điện tiêu thụ tỷ lệ với bậc ba của tốc độ, vì thế giải pháp ứng dụng biến tần là sự lựa chọn duy nhất cho khả năng tiết kiệm điện rất cao so với động cơ làm việc với tốc độ không đổi (100% nđm).

Hiệu quả khi sử dụng biến tần?

 Biến tần kết hợp với động cơ không đồng bộ đã đem lại những lợi ích sau:

– Hiệu suất làm việc của máy cao;

– Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động cơ và các cơ cấu cơ khí dài hơn;

– Sử dụng biến tần an toàn, tiện lợi và việc bảo dưỡng cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành máy …

– Biến tần giúp tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong quá trình khởi động và vận hành.

Ngoài ra, hệ thống máy có thể kết nối với máy tính ở trung tâm. Từ trung tâm điều khiển nhân viên vận hành có thể thấy được hoạt động của hệ thống và các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, vòng quay …), trạng thái làm việc cũng như cho phép điều chỉnh, chẩn đoán và xử lý các sự cố có thể xảy ra.

Những điều lưu ý khi sử dụng Biến tần

Điều đầu tiên bạn cần làm khi sử dụng biến tần là đọc kỹ các thông số biến tần  do hãng sản xuất cung cấp riêng cho từng dòng sản phẩm, điều đó sẽ giúp bạn biết rõ cách đấu dây biến tần đúng quy chuẩn. Để chắc chắn, bạn nên để các đơn vị uy tín có các kỹ sư chuyên môn cao lắp đặt và đấu nối cho bạn. Bên cạnh đó bạn cần tìm hiểu các tính năng phụ của sản phẩm như kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp, khả năng mở rộng… để lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị một cách an toàn và hiệu quả.