Biến tần là gì? Cấu tạo – lợi ích và cách chọn biến tần. Abientan xin phép được chia sẻ ngắn gọn, xúc tích giúp bạn dễ hiểu hơn.

Biến tần là gì?

Biến tần có thể hiểu ngắn gọn là thiết bị có khả năng chuyển đổi tần số. Có nhiều loại biến tần khác nhau như: biến tần năng lượng mặt trời, biến tần công nghiệp, biến tần trong máy giặt, máy lạnh, bếp từ…

Trong phạm vi bài viết này, chúng ta sẽ đề cập tới khái niệm biến tần nguồn vào AC và ngõ ra 3 pha để điều khiển mô tơ 3 pha, còn có tên gọi khác là inverter, variable frequency drive (VFD).

Cấu tạo biến tần

Biến tần thường có cấu tạo gồm 3 khối chính như sau:

1. Khối Nguồn

Diode chỉnh lưu cùng với tụ lọc dùng để chuyển đổi điện AC thành DC. Ngõ vào AC có thể là 1 pha hoặc 3 pha, điện DC trên biến tần thường được gọi là DC bus.

Một số lỗi liên quan tới quá áp, thấp áp thường không căn cứ vào điện áp của ngõ vào mà sẽ dựa trên việc đo điện áp trên DC bus, sau đó bật cảnh báo lỗi.

2. Khối Mạch Vi Xử Lý

Khối mạch vi xử lý thường được tích hợp trên bo điều khiển, chịu trách nhiệm xử lý toàn bộ chức năng của biến tần. Nhiệm vụ quan trọng nhất của khối này là xuất tín hiệu điều khiển để đóng mở IGBT theo thuật toán, nhằm tạo ra điện áp ngõ ra giả lập như điện 3 pha.

Ngoài ra, khối này còn có các chức năng khác như đọc tín hiệu cảm biến để thực hiện các hàm bảo vệ quá áp, quá dòng, quá nhiệt cho động cơ và biến tần, cũng như nhận tín hiệu từ card mở rộng hay giao tiếp truyền thông.

3. Khối Công Suất Ngõ Ra

Khối công suất ngõ ra của biến tần: đối với loại công suất nhỏ, điện áp 220V giá rẻ thường dùng FET, còn loại công suất lớn sẽ dùng IGBT để xuất điện áp ra động cơ.

Điện áp ở ngõ ra động cơ ở dạng tương tự như điện sóng sin và chỉ được sử dụng cho động cơ 3 pha. Việc sử dụng cho các thiết bị khác có thể gây hư hỏng.

Sơ đồ nguyên lý của biến tần

Phân loại biến tần

Biến tần được phân loại thành rất nhiều loại khác nhau dựa trên từng đặc điểm như sau:

1. Theo điện áp

• Trung Thế: Điện áp từ 600V trở lên.
• Hạ Thế: Điện áp 380V và 220V.

2. Theo xuất xứ, thương hiệu

• Nhật Bản: Yaskawa, Mitsubishi, Omron, Toshiba, Panasonic, Hitachi, Fuji.
• Đài Loan: Delta, QMA, Cutes.
• Hàn Quốc: LS, Hyundai.
• Châu Âu: ABB, Siemens, Schneider, Allen Bradley.
• Trung Quốc: Invt, Veichi, V&T, Kaman.

3. Theo dạng tải

• Tải nặng: Cầu trục, nâng hạ, máy nghiền, ly tâm. Ví dụ: Yaskawa A1000, GA700; Mitsubishi: A700, A800; Fuji: Mega.
• Tải nhẹ: Bơm, quạt. Ví dụ: Yaskawa: E1000; Mitsubishi: F700, F800; Fuji: Eco.
• Tải thường: Băng tải. Ví dụ: Yaskawa: V1000, GA500; Mitsubishi: D700, E700, E800; Fuji: Multi.

4. Theo chức năng

• V/F, Vector vòng kín, vòng hở.
• Chạy torque kín, torque hở.
• Điều khiển PID.

Lợi ích của biến tần

Biến tần ngày càng được sử dụng nhiều bởi vì có những ưu điểm sau:

1. Thay đổi tốc độ động cơ

Động cơ 3 pha khi dùng lưới điện trực tiếp chỉ chạy ở một tốc độ cố định. Khi lắp đặt biến tần, có thể điều khiển động cơ chạy với nhiều tốc độ khác nhau.

Ví dụ, khi lắp biến tần cho băng tải, chúng ta có thể dễ dàng điều khiển tốc độ băng tải nhanh – chậm để phục vụ cho quá trình sản xuất. Khi có ít hàng thì cho băng tải chạy chậm, còn khi có nhiều hàng thì cho chạy nhanh hơn.

2. Tiết kiệm điện

Biến tần giúp cải thiện hệ số công suất của động cơ, từ đó giảm phần điện năng hao phí, giúp tiết kiệm điện năng từ 10-20%. Đối với một số ứng dụng lắp biến tần để làm chậm tốc độ động cơ, mức điện năng giảm được còn nhiều hơn, tùy thuộc vào tốc độ làm chậm đi bao nhiêu phần trăm.

Ví dụ: động cơ máy nén khí khi chưa lắp biến tần thì hầu như lúc nào cũng phải chạy ở tốc độ tối đa để duy trì áp suất. Nếu lắp biến tần chạy ở chế độ PID, động cơ có thể được điều chỉnh để chạy ở tốc độ phù hợp mà vẫn giữ được áp suất cài đặt. Việc giảm tốc độ này giúp tiết kiệm điện năng rất đáng kể.

3. Chuyển điện 1 pha thành 3 pha

Biến tần có khả năng sử dụng nguồn vào 1 pha sau đó chuyển thành 3 pha, do đó phát huy tác dụng trong trường hợp máy móc sử dụng mô tơ 3 pha mà nhà xưởng lại chưa có điện 3 pha.

Để hiểu rõ hơn về đặc điểm này, các bạn có thể tham khảo bài viết: Biến tần 1 pha ra 3 pha

4. Tích hợp các chế độ bảo vệ

Biến tần giúp khởi động mềm hơn, bảo vệ motor không bị sốc điện và cơ khí so với khởi động trực tiếp. Nó tích hợp các chế độ bảo vệ quá tải, quá dòng, quá áp, chạm vỏ và theo dõi các thông số chi tiết như công suất, ampe, điện áp thực tế.

Việc lắp thêm biến tần cho động cơ giúp tăng độ bền của động cơ hơn rất nhiều. Ví dụ, có nhà máy trước đây nếu không lắp biến tần thì động cơ sẽ hư hỏng sau 2-3 năm, còn khi lắp biến tần, động cơ chỉ bị hư hỏng sau 5-6 năm.

Thông số kỹ thuật biến tần

Để có thể hiểu về thông số của biến tần, chúng ta thường phải căn cứ vào mã hàng sản phẩm. Thông tin trong mã hàng thường bao gồm:

• Dòng sản phẩm: cho biết về các chế độ điều khiển, tính năng và khả năng chạy cho loại tải nào.
• Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ ra.
• Công suất định mức.

Ngoài mã hàng, các thông tin khác cũng sẽ được thể hiện trên nameplate (nhãn) của sản phẩm như: tiêu chuẩn của sản phẩm, xuất xứ, số seri.

Ví dụ thông tin nhãn của biến tần

• Model: CIMR-AC2A0021FAA
• MAX APPLI.MOTOR: Công suất tối đa của động cơ.
• INPUT: Điện áp ngõ vào và ampe max.
• OUTPUT: Điện áp, tần số, ampe định mức.
• MASS: Cân nặng của sản phẩm.
• IP20, RoHS: Tiêu chuẩn bảo vệ của sản phẩm.

Cách chọn biến tần

Thay thế

• Chuẩn bị sẵn nhãn thông số biến tần cũ, kèm tình trạng biến tần cũ bị tình trạng không lên nguồn hay báo mã lỗi gì. Thông tin càng đầy đủ giúp nhà cung cấp có thể tư vấn chính xác hơn, tránh tình trạng nguyên nhân lỗi chưa được khắc phục gắn cái khác vào tiếp tục gây hư hỏng.
• Trong trường hợp không có hàng đúng mã hàng thì phải chuẩn bị thêm dây điều khiển đang đấu trên biến tần mới có thể chọn được loại tương đương.
• Khi lắp hàng tương đương có thể yêu cầu nhà cung cấp bao chạy để an tâm hơn.

Lắp mới

• Xác định công suất động cơ, điện áp, ampe- tần số định mức, chạy cho máy gì? dạng tải như thế nào? Việc cung cấp chi tiết thông tin giúp shop có thể tư vấn sản phẩm phù hợp nhất.
• Nếu lắp trong tủ điện, cần kiểm tra kỹ kích thước của biến tần so với tủ điện để đảm bảo  đủ không gian lắp được.
• Cách điều khiển tốc độ bằng biến trở chiết áp dạng volume hay đa cấp tốc độ, truyền thông…

Lưu ý

• Nếu lắp đặt trong môi trường đặc biệt như hóa chất, nồng độ muối cao thì nên chọn loại có tiêu chuẩn bảo vệ cao để tăng độ bền.
• Tùy theo kinh phí có thể chọn hàng thương hiệu tốt giá cao hoặc giá rẻ của Trung Quốc. Ngoài ra có thể tham khảo thêm hàng cũ.
• Chỉ nên mua loại có tài liệu manual đầy đủ để thuận tiện trong việc xem cách cài đặt, đấu dây và tra cứu lỗi.