Giới thiệu về biến tần AC nguyên lý hoạt động và cấu tạo

Biến tần AC là một thiết bị điện quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa.

Với khả năng chuyển đổi dòng điện, biến tần không chỉ giúp điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ mà còn nâng cao hiệu suất hoạt động và tiết kiệm năng lượng. 

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu sâu về cấu tạo cũng như cách thức hoạt động của biến tần AC, từ đó giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về thiết bị quan trọng này.

1. Biến tần AC là gì?

Biến tần AC là một thiết bị điện được thiết kế để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ điện xoay chiều. 

Biến tần AC được ứng dụng để kiểm soát tốc độ của động cơ, đảo ngược hướng quay, giảm dòng điện khởi động, hạn chế độ rung và tiết kiệm năng lượng.

1.1. Cấu tạo biến tần AC

Cấu tạo của biến tần AC thường bao gồm các bộ phận chính sau:

Bộ nguồn cấp

Cung cấp nguồn điện AC từ mạng điện lưới cho biến tần. Thường sử dụng các thiết bị bảo vệ và lọc nhiễu để bảo vệ mạch biến tần và cải thiện chất lượng nguồn điện.

Bộ điều chỉnh điện áp

Chuyển đổi điện áp AC từ nguồn điện lưới thành điện áp DC thông qua việc sử dụng các diode hoặc thyristor. Bộ phận này còn được gọi là bộ chỉnh lưu.

Bộ lọc DC

Sử dụng tụ điện và cuộn cảm để làm giảm nhiễu và tạo ra dòng điện DC ổn định, cung cấp cho bộ chuyển đổi DC/AC.

Bộ chuyển đổi DC/AC

Bộ phận này còn được gọi là bộ biến đổi tần số, gồm các linh kiện bán dẫn như IGBT, MOSFET hoặc GTO để chuyển đổi dòng điện DC ổn định thành dòng điện AC với tần số khác nhau. 

Bộ điều khiển

Đây là bộ phận trung tâm của biến tần, bao gồm vi mạch điều khiển, các cảm biến và giao diện người dùng.

Giúp nhận tín hiệu đầu vào từ các thiết bị ngoại vi, xử lý thông tin và đưa ra tín hiệu điều khiển cho bộ chuyển đổi DC/AC để điều chỉnh tốc độ, mô-men xoắn và hướng quay của động cơ.

Bộ điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ

Điều chỉnh mô-men xoắn và tốc độ của động cơ dựa trên tín hiệu đầu vào từ bộ điều khiển và thông tin từ cảm biến đặt trên động cơ.

Ngoài ra, biến tần AC có thể có thêm các thành phần phụ trợ khác gồm bộ làm mát, bộ bảo vệ quá áp, quá dòng, quá nhiệt và bộ giao tiếp với các hệ thống tự động hóa.

1.2. Nguyên lý hoạt động biến tần AC

Nguyên lý hoạt động của biến tần dựa trên việc chuyển đổi điện áp AC (xoay chiều) từ mạng điện lưới sang dòng điện AC với tần số khác nhau để điều khiển tốc độ động cơ. 

• Đầu tiên, biến tần chuyển đổi nguồn điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành điện áp mức đầu vào DC bằng cách sử dụng các bộ chỉnh lưu (rectifier). 
• Điện áp DC này sau đó được sử dụng để cấp cho các mạch điện tử trong biến tần.
• Sau khi có điện áp DC, biến tần sử dụng các bộ chuyển đổi (inverter) để biến đổi điện áp DC này trở lại thành điện áp xoay chiều (AC), nhưng với tần số và điện áp có thể điều chỉnh được.
• Từ đó, biến tần cung cấp dòng điện AC với tần số thích hợp để điều chỉnh tốc độ, mô-men xoắn và hướng quay của động cơ.

Với nguyên lý hoạt động biến tần AC trên, tùy vào nhu cầu mà bạn có thể điều chỉnh sao cho máy vận hành hiệu quả, khai thác tối đa lợi ích mà thiết bị này mang lại. 

So sánh các dòng biến tần ABB phổ biến: ACS150, ACS355 và ACS580

2. Phân loại biến tần AC

Biến tần AC có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau dựa trên cấu trúc và cách thức hoạt động.

Trong đó, hai loại chính thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng là biến tần AC 1 pha và biến tần AC 3 pha.

2.1. Biến tần AC 1 pha

Biến tần AC 1 pha có thiết kế đơn giản và dễ dàng lắp đặt, giúp điều chỉnh tốc độ của động cơ một pha. 

• Một ưu điểm nổi bật của biến tần AC 1 pha là cho phép người sử dụng điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu thực tế, từ đó giảm thiểu lãng phí điện năng. 
• Tuy nhiên, loại biến tần này có giới hạn về công suất và thường không được khuyến nghị cho các ứng dụng yêu cầu tải nặng.

2.2. Biến tần AC 3 pha

Biến tần AC 3 pha được thiết kế dành cho các động cơ và ứng dụng công suất lớn hơn. 

• Loại biến tần này có khả năng cung cấp công suất lớn hơn, giúp điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn động cơ một cách chính xác và hiệu quả. 
• Biến tần AC 3 pha cũng cho phép thực hiện các chức năng bảo vệ và giám sát động cơ, giúp nâng cao độ tin cậy trong quá trình vận hành.

Ngoài ra có thể phân chia biến tần AC ra các loại biến tần chuyên dụng khác như:

• Biến tần hạ thế: tức là điện áp 400VAC trở xuống
• Biến tần Trung thế: điện áp lên tới 10.000 VAC

• Biến tần phòng nổ

• Biến tần vòng kín, vòng hở…

• Biến tần cẩu trục, biến tần thang máy…

Mỗi loại biến tần AC trên đều có những đặc điểm riêng, phù hợp với các nhu cầu sử dụng cụ thể.

3. Cách chọn biến tần AC phù hợp 

Lựa chọn biến tần phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ bền, độ ổn định và hiệu suất của hệ thống. 

Trong nhiều trường hợp chọn sai biến tần khi hoạt động có thể bị lỗi không chạy được, chọn biến tần quá dư công suất gây lãng phí.

3.1. Điện áp của biến tần

Bạn cần chọn biến tần có điện áp đầu vào phù hợp với điện áp của hệ thống và điện áp đầu ra tương ứng với động cơ. 

• Ví dụ: Nếu hệ thống sử dụng nguồn điện ba pha 220V, thì biến tần cũng cần có đầu vào và đầu ra 220V. 
• Trong trường hợp chỉ có nguồn điện một pha, bạn có thể chọn biến tần vào một pha 220V và ra ba pha 220V.

3.2. Thông số của động cơ

Biến tần cần có công suất tối thiểu bằng hoặc lớn hơn công suất của động cơ để đảm bảo hoạt động hiệu quả. 

Tùy thuộc vào loại tải của ứng dụng, biến tần cần được chọn theo các phân loại tải khác nhau. 

• Đối với tải nhẹ như bơm hay quạt, bạn nên chọn dòng biến tần tải nhẹ; 
• Đối với tải trung bình như máy công cụ hay băng tải, nên chọn biến tần tải trung bình; 
• Đối với tải nặng như cẩu trục hay máy nghiền, biến tần tải nặng là lựa chọn tối ưu.
  

3.3. Đặc điểm vận hành

Đặc điểm vận hành của hệ thống cũng ảnh hưởng lớn đến việc chọn lựa biến tần AC.

• Đối với các ứng dụng vận hành ngắn hạn, chẳng hạn như tăng tốc, giảm tốc, chạy, dừng hoặc đảo chiều quay liên tục, bạn cần chọn biến tần có khả năng chịu quá tải cao và có thể cần lắp thêm điện trở xả để bảo vệ. 
• Với chế độ vận hành dài hạn như quạt, bơm, hay băng tải, biến tần nên được chọn để đạt tốc độ ổn định trong thời gian dài. 
• Trong điều kiện vận hành khắc nghiệt, lựa chọn biến tần có khả năng chịu được quá tải cao và hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao là điều cần thiết.

Việc lựa chọn biến tần AC không chỉ đơn thuần là chọn một thiết bị mà còn là quá trình cân nhắc kỹ lưỡng nhiều yếu tố để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong hoạt động.

0.0           0 đánh giá

0% | 0

0% | 0

0% | 0

0% | 0

0% | 0

Cám ơn bạn đã gửi đánh giá cho chúng tôi! Đánh giá của bạn sẻ giúp chúng tôi cải thiện chất lượng dịch vụ hơn nữa.

5 4 3 2 1

Gửi ảnh thực tế

Chỉ chấp nhận JPEG, JPG, PNG. Dung lượng không quá 2Mb mỗi hình

Gửi