Biến tần là gì? nguyên lí hoạt động của biến tần ra sao? 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 biến tần 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).

Ngày nay, máy biến tần 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.

Xét trên phương diện chức năng cơ bản thì biến tần AC dường như không khác mấy so với một thập kỷ trước. Chúng điều khiển tốc độ và mômen động cơ, bảo vệ động cơ, và cho phép người sử dụng điều chỉnh các thông số hoạt động như thời gian tăng giảm tốc. Tuy nhiên, nhờ vào bộ vi xử lý siêu nhỏ, biến tần ngày càng thông minh, dễ tương tác và trở thành phần không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Hầu hết các loại biến tần hiện nay đều cung cấp cấu trúc phần cứng/điều khiển mở và linh hoạt kết hợp với nhiều lựa chọn fieldbus môđun mang lại nhiều lựa chọn cho nhà thiết kế và người sử dụng trong việc tích hợp biến tần với các loại máy móc và thiết bị khác.

Nguyên lí hoạt động của biến tần

Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ 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. 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 0.96. 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).

Ứng dụng của biến tần

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 …

Kết luận

Biến tần thực sự là một thiết bị hữu ích trong đời sống ngày nay. Càng ngày biến tần càng trở lên nhỏ gọn và có nhiều tiện ích hữu ích như kết nối mạng và truy cập từ xa. Vì vậy giá thành cho một bộ thiết bị biến tần cũng không phải là rẻ.