Biến tần và ứng dụng của biến tần trong nghiệp

1. Biến tần là gì?

Biến tần là một bộ điều khiển động cơ điện bằng cách thay đổi tần số và điện áp cung cấp cho động cơ điện.
Tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào tần số của của biến tần. Tần số càng nhanh thì tốc độ quay của động cơ càng nhanh. Trong trường hợp một ứng dụng không đòi hỏi động cơ điện chạy ở tốc độ cao, biến tần được sử dụng để tăng tốc tần số và điện áp để đáp ứng yêu cầu tải của động cơ điện. Khi yêu cầu về tốc độ động cơ của máy biến đổi, biến tần chỉ đơn giản có thể tăng lên hoặc giảm xuống tốc độ động cơ để đáp ứng yêu cầu về tốc độ.

2.Các bộ phận cơ bản của biến tần

-Bộ chỉnh lưu
-Tuyến dẫn Một chiều
-IGBT
-Bộ điện kháng Xoay chiều
-Bộ điện kháng Một chiều
-Điện trở Hãm

3.Nguyên lý 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). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, 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.
- Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

4.Ứng dụng của biến tần:

Biến tần ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, nhằm tiết kiệm chi phí khi phát huy được ưu điểm của biến tần như giảm giá thành bảo dưỡng, tăng tuổi thọ của thiết bị sản xuất, từ đó nâng cao lợi nhuận sản xuất.
Điều khiển động cơ: Biến tần có khả năng kiểm soát thời gian gia tốc / giảm tốc của động cơ, hoặc bảo vệ quá tải, quá áp, thấp áp, quá nhiệt, quá dòng, thấp dòng giúp động cơ kéo dài tuổi thọ, hoạt động trơn tru.
Ngoài ra, còn được ứng dụng trong một số lĩnh vực phổ biến như: thang máy, máy cán kéo, máy ép phun, máy cuốn/nhả, hệ thống của động cơ HVAC, máy khuấy trộn, quay ly tâm…