Biến tần là gì? Các loại biến tần

1. Biến tần là gì? 

Biến tần (hay còn gọi là biến tần điều khiển tốc độ) là một thiết bị điện tử được sử dụng để điều khiển tốc độ quay của động cơ điện. Nó hoạt động bằng cách biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) đầu vào thành dòng điện có tần số và điện áp khác nhau để điều chỉnh tốc độ quay của động cơ.

Biến tần có thể điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra để điều khiển tốc độ của động cơ theo nhu cầu cụ thể của ứng dụng. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng, giảm tiếng ồn, và tăng khả năng kiểm soát của hệ thống.

Các ứng dụng phổ biến của biến tần bao gồm trong công nghiệp, hệ thống cấp thoát nước, điều khiển hệ thống cung cấp khí đốt, các thiết bị gia dụng, và nhiều ứng dụng khác yêu cầu điều chỉnh tốc độ quay của động cơ.

2. Các loại biến tần 

Có một số loại biến tần phổ biến được sử dụng trong các ngành nghề khác nhau như sản xuất bao bì, sợi nhân tạo, gia công kim loại, máy móc công nghiệp......ứng dụng khác nhau, bao gồm:

a. Biến tần Cảm ứng (V/Hz): Loại biến tần này điều chỉnh điện áp và tần số theo tỷ lệ cố định (V/Hz). Đây là loại biến tần phổ biến và thường được sử dụng trong các ứng dụng đơn giản như các băng tải, quạt, máy bơm.

c. Biến tần Vector Điều khiển Quang Phổ (VVVF - Vector Variable Frequency Variable Voltage): Loại biến tần này cung cấp khả năng điều khiển chính xác hơn so với biến tần cảm ứng thông thường. Nó có khả năng điều chỉnh tốc độ và vận tốc quay của động cơ ở mức cao hơn, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như máy công cụ CNC, các dây chuyền sản xuất yêu cầu kiểm soát chính xác.

b. Biến tần Vector Điều khiển Trực tiếp (SVC - Sensorless Vector Control): Loại biến tần này cũng có khả năng điều khiển chính xác tốc độ quay của động cơ mà không cần cảm biến quay. Nó có thể điều chỉnh mạnh mẽ hơn và cung cấp hiệu suất tốt trong các ứng dụng yêu cầu kiểm soát chính xác như cẩu trục.

c. Biến tần Đa Điều khiển (Multilevel Inverter): Loại biến tần này sử dụng nhiều mức điện áp để tạo ra dạng sóng đầu ra mượt mà hơn, giảm thiểu nhiễu và giảm thất thoát năng lượng. Điều này thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi chất lượng nguồn điện cao và hiệu suất năng lượng tối đa.

d. Biến tần Năng lượng Lưu Trữ (Regenerative): Loại biến tần này có khả năng tái sử dụng năng lượng điện từ động cơ hoặc hệ thống để đưa trở lại lưới điện, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm nhiệt lượng phát ra.

Mỗi loại biến tần có ưu nhược điểm và được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và tính chất của hệ thống cụ thể.

3. Cấu tạo của biến tần 

Cấu tạo của một biến tần thông thường bao gồm các thành phần chính sau đây:

a. Mạch Chuyển Đổi (Converter Circuit): Đây là phần quan trọng của biến tần, chịu trách nhiệm biến đổi nguồn điện đầu vào từ dạng AC sang dạng DC thông qua bộ chỉnh lưu (rectifier). Sau đó, mạch này biến đổi lại từ dạng DC sang dạng AC ở tần số và điện áp mong muốn thông qua bộ inverter.

b. Bộ Chỉnh Lưu (Rectifier): Chuyển đổi nguồn điện xoay chiều (AC) thành nguồn điện thường chiều (DC). Điều này giúp cung cấp nguồn điện DC cho mạch inverter.

c. Bộ Inverter: Là phần chuyển đổi nguồn điện từ dạng DC trở lại dạng AC với tần số và điện áp mong muốn để điều khiển động cơ. Bộ inverter thường sử dụng các thiết bị bán dẫn như IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) để điều khiển dòng điện và điều chỉnh tần số.

d. Bộ Điều Khiển (Control Unit): Là trí tuệ điều khiển của biến tần. Bộ điều khiển này sử dụng các thuật toán và các thông số được cài đặt để kiểm soát dòng điện đầu vào, tần số và điện áp đầu ra theo yêu cầu.

e. Bộ Quản lý Nhiệt Độ: Đôi khi biến tần cũng đi kèm với các hệ thống quản lý nhiệt độ để đảm bảo rằng nhiệt độ hoạt động của các linh kiện bên trong được duy trì ở mức an toàn.

f. Các Bộ Bảo Vệ (Protection Devices): Để bảo vệ biến tần khỏi các tình huống quá tải, quá dòng, ngắn mạch, và các sự cố khác có thể gây hỏng hóc hoặc nguy hiểm cho hệ thống.

Cấu trúc và thành phần cụ thể có thể thay đổi tùy thuộc vào loại và mục đích sử dụng của biến tần. Tuy nhiên, các thành phần trên thường là những phần cơ bản quan trọng của một biến tần.

4.  Các thương hiệu biến tần phổ biến 

Có nhiều nhà sản xuất và thương hiệu cung cấp biến tần trên thị trường, và việc xác định biến tần phổ biến có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như ứng dụng, chất lượng, tính năng, và chi phí. Tuy nhiên, một số thương hiệu phổ biến và được công nhận trong ngành công nghiệp bao gồm:

a. ABB: ABB là một trong những nhà sản xuất hàng đầu về công nghệ điều khiển và tự động hóa, cung cấp các loại biến tần đa dạng cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau.

b. Siemens: Siemens cũng là một nhà sản xuất hàng đầu cung cấp các sản phẩm điều khiển và tự động hóa, bao gồm biến tần với đa dạng mô hình và tính năng.

c. Schneider Electric: Schneider Electric cung cấp nhiều giải pháp điều khiển và tự động hóa cho các ngành công nghiệp, bao gồm các loại biến tần chất lượng cao.

d. Danfoss: Danfoss là một trong những nhà sản xuất hàng đầu trong lĩnh vực biến tần, cung cấp các sản phẩm và giải pháp điều khiển tốc độ cho nhiều ứng dụng khác nhau.

f. Mitsubishi Electric: Mitsubishi Electric là một trong những nhà sản xuất hàng đầu cung cấp các sản phẩm điện tự động hóa và điều khiển, bao gồm biến tần với tính năng và hiệu suất cao.

Các thương hiệu này không chỉ nổi tiếng với chất lượng sản phẩm mà còn với dịch vụ hậu mãi, hỗ trợ kỹ thuật và tính linh hoạt trong cung cấp các giải pháp tùy chỉnh cho nhu cầu cụ thể của khách hàng. Tuy nhiên, việc chọn lựa biến tần phù hợp vẫn cần xem xét đến yêu cầu cụ thể của ứng dụng và môi trường sử dụng.

5. Những lưu ý khi lựa chọn biến tần

Khi lựa chọn biến tần cho một ứng dụng cụ thể, có một số lưu ý quan trọng mà bạn nên xem xét:

a. Yêu Cầu Kỹ Thuật của Ứng Dụng: Đầu tiên, bạn cần hiểu rõ yêu cầu kỹ thuật của hệ thống hoặc ứng dụng cụ thể mà biến tần sẽ được sử dụng. Điều này bao gồm công suất của động cơ, điện áp, tần số, và các yêu cầu khác như kiểm soát tốc độ, hiệu suất, và tính linh hoạt trong việc điều chỉnh.

b. Tính Năng và Khả Năng Điều Khiển: Xác định các tính năng cần thiết như điều khiển vector, điều khiển PID, khả năng tái tạo năng lượng, bảo vệ quá tải, và các tính năng an toàn khác phù hợp với yêu cầu ứng dụng của bạn.

c. Chất Lượng và Đáng Tin Cậy: Chọn biến tần từ các nhà sản xuất có uy tín và chất lượng cao để đảm bảo tính ổn định và đáng tin cậy của hệ thống. Bạn nên xem xét thông tin về tuổi thọ, độ tin cậy của sản phẩm, và hỗ trợ kỹ thuật sau khi mua.

d. Hiệu Suất Năng Lượng: Tính toán và so sánh hiệu suất năng lượng của các biến tần khác nhau để chọn lựa sản phẩm có hiệu suất cao nhất. Điều này có thể giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.

e. Kích Thước và Điều Kiện Lắp Đặt: Xem xét không gian vận hành và điều kiện lắp đặt của biến tần. Một số biến tần có kích thước nhỏ gọn và khả năng chịu được môi trường làm việc khắc nghiệt hơn.

f. Dịch Vụ Hậu Mãi và Hỗ Trợ Kỹ Thuật: Đảm bảo rằng nhà sản xuất cung cấp dịch vụ hậu mãi tốt, bảo hành, và hỗ trợ kỹ thuật cho sản phẩm. Điều này quan trọng để đảm bảo sự ổn định và sửa chữa nhanh chóng khi cần thiết.

g. Chi phí và Ngân Sách: Cuối cùng, so sánh chi phí và tính năng của các sản phẩm để chọn lựa biến tần phù hợp với ngân sách của bạn mà vẫn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.

Việc lựa chọn biến tần phù hợp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về các yếu tố kỹ thuật, chất lượng, hiệu suất và ngân sách để đảm bảo rằng hệ thống của bạn hoạt động ổn định và hiệu quả.