Biến tần giải pháp truyền động cho động cơ hữu hiệu nhất 2020
Biến tần ý nghĩ tới đầu tiên là một thiết bị tự động hóa, thiết bị này giống như một quyển từ điển đa năng nó điều khiển vô cấp tốc độ động cơ không tiếp điểm hiện đại nhất trên thế giới, mang trong mình những tiện ích vượt trội mà bất cứ người sử dụng nào cũng cảm thấy hài lòng. Đó là bộ biến tần bán dẫn, một phương tiện kết nối cả thế giới truyền động, đã và đang làm thay đổi cả một kiểu tư duy trong điều khiển truyền động điện và quản lý điện năng.
Biến tần là gì ?
Biến tần (Inverter) là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
Nói cách khác:
Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay động cơ.
Có nhiều loại biến tần như: Biến tần AC, biến tần DC; biến tần 1 pha 220V, biến tần 3 pha 220V, biến tần 3 pha 380V,… Bên cạnh các dòng biến tần đa năng, các hãng cũng sản xuất các dòng biến tần chuyên dụng: biến tần chuyên dùng cho bơm, quạt; biến tần chuyên dùng cho nâng hạ, cẩu trục, biến tần chuyên dùng cho thang máy; biến tần chuyên dùng cho hệ thống điều hòa, máy lạnh, máy giặt,…
Tại sao phải sử dụng biến tần? Cấu tạo của biến tần như thế nào?
Ta có công thức để thay đổi được tốc độ động cơ có 3 phương pháp:
1. Thay đổi số cực động cơ P
2. Thay đổi hệ số trượt s
3. Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào
Trong đó 2 phương pháp đầu khó thực hiện và không mang lại hiệu quả cao. Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số là phương pháp hiệu quả nhất. Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp đặt lên động cơ qua đó thay đổi tốc độ động cơ.
Biến tần có thể thay đổi tần số từ 0Hz đến 400Hz (một số dòng biến tần điều chỉnh tới 590Hz hoặc cao hơn). Chính vì vậy có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz.
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.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.
Cấu tạo mạch điện bên trong biến tần
Sơ đồ mạch điện của biến tần
Bên trong biến tần là các bộ phận có chức năng nhận điện áp đầu vào có tần số cố định để biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để điều khiển tốc độ động cơ. Các bộ phận chính của biến tần bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT, mạch điều khiển. Ngoài ra biến tần được tích hợp thêm một số bộ phận khác như: bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng 1 chiều, điện trở hãm, bàn phím, màn hình hiển thị, module truyền thông,…
Phân loại biến tần có bao nhiêu loại
Biến tần có nhiều loại, nếu chia theo nguồn điện đầu vào ta có 2 loại cơ bản là: Biến tần cho động cơ 1 pha và biến tần cho động cơ 3 pha. Trong đó, biến tần cho động cơ 3 pha được sử dụng rộng rãi hơn.
Hướng dẫn lựa chọn các loại biến tần
Để lựa chọn được loại biến tần phù hợp cho ứng dụng của bạn, cần xác định rõ nhu cầu ứng dụng, mục đích sử dụng và cân đối mức đầu tư. Để chọn được loại biến tần phù hợp nhất với yêu cầu sử dụng, cần lưu ý những nguyên tắc lựa chọn sau đây:
- Chọn biến tần phù hợp với loại động cơ và công suất động cơ: tìm hiểu loại động cơ mình cần lắp biến tần là động cơ gì, đồng bộ hay không đồng bộ, 1 pha hay 3 pha, DC hay AC, điện áp bao nhiêu… để chọn biến tần phù hợp. Công suất biến tần phải chọn tương đương hoặc lớn hơn công suất động cơ
- Chọn biến tần theo yêu cầu ứng dụng: khi lựa chọn biến tần cần xác định rõ ứng dụng của bạn là gì? Tốc độ yêu cầu bao nhiêu? Có yêu cầu tính năng điều khiển cao cấp đặc biệt nào hay không? Có yêu cầu tính đồng bộ hệ thống hay truyền thông? Môi trường làm việc có đặc điểm nào cần lưu ý (ẩm ướt, nhiệt độ cao, nhiều bụi, dễ cháy nổ….). Nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, có thể chọn loại biến tần đa năng thông dụng giá rẽ, tuy nhiên nếu có yêu cầu đặc biệt cần chọn các loại biến tần có tính năng phù hợp với yêu cầu.
- Chọn biến tần theo tải thực tế: Việc chọn lựa biến tần theo tải là một việc rất quan trọng. Việc đầu tiên là bạn phải xác định được loại tải của máy móc là loại nào: tải nhẹ hay tải nặng, tải trung bình và chế độ vận hành là ngắn hạn hay dài hạn, liên tục hay không liên tục… từ đó chọn loại biến tần phù hợp.
- Chọn biến tần thuận tiện cho người lập trình khi lập trình điều khiển hoặc chọn nhà cung cấp có khả năng hỗ trợ lập trình cho các ứng dụng của bạn.
- Chọn biến tần theo đúng thông số kỹ thuật của biến tần cũ (trong trường hợp thay thế hãng khác) hoặc theo thông số kỹ thuật thiết kế yêu cầu.
Lựa chọn biến tần đúng theo yêu cầu sử dụng là rất quan trọng vì nếu chọn sai biến tần sẽ báo lỗi thậm chí cháy biến tần. Nếu chọn biến tần cao quá sẽ gây lãng phí.
Sau đây là ví dụ cụ thề chọn biến tần như sau:
1. Thông số động cơ:
- Động cơ 3 pha thường có các loại 127/220V, 220/380V, 380/660V. Trong đó thông dụng nhất là động cơ 3 pha 220/380V.
- Động cơ 3 pha 127/220V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 220V có thể dùng 2 loại biến tần. Nếu có nguồn vào 3 pha 220V thì chọn biến tần vào 3 pha 220V ra 3 pha 220V. Nếu chỉ có nguồn 1 pha thì chọn biến tần vào 1 pha 220V ra 3 pha 220V (biến tần loại này chỉ có công suất nhỏ tới vài kW).
- Động cơ 3 pha 220/380V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 220V có thể dùng 2 loại biến tần như trên.
- Động cơ 3 pha 220/380V đấu sao để sử dụng nguồn 3 pha 380V dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V.
- Động cơ 3 pha 380/660V đấu tam giác để sử dụng nguồn 3 pha 380V dùng biến tần vào 3 pha 380V ra 3 pha 380V.
2. Loại tải để chọn biến tần phù hợp:
Căn cứ vào đặc tính momen của mỗi loại ứng dụng (loại máy) người ta chia ra 3 loại tải của biến tần là tải nhẹ, tải trung bình và tải nặng.
- Tải nhẹ: các ứng dụng như bơm, quạt chọn dòng biến tần tải nhẹ. Ví dụ biến tần LS là dòng IP5A, H100, biến tần Fuji là dòng eHVAC.
- Tải trung bình: các ứng dụng như máy công cụ, máy ly tâm, băng tải, bơm áp lực,… chọn dòng biến tần tải trung bình. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Ace, biến tần INVT là dòng GD20.
- Tải nặng: các ứng dụng như cẩu trục, nâng hạ, máy nén, máy ép,… chọn dòng biến tần tải nặng. Ví dụ biến tần Fuji là dòng Mega, biến tần Mitsubishi là dòng A800.
Lưu ý: biến tần tải nặng hơn dùng tốt cho tải thấp hơn cùng công suất nhưng sẽ gây lãng phí vì giá cao hơn. Trong khi biến tần loại tải nhẹ hơn thì không thể dùng được cho loại tải nặng hơn cùng công suất. Trong một số trường hợp có thể chọn biến tần loại tải nhẹ hơn có cấp công suất cao hơn để dùng cho tải nặng hơn.
3. Đặc điểm vận hành của động cơ:
Chế độ vận hành cũng quyết định rất quan trọng tới việc lựa chọn biến tần.
- Chế độ vận hành ngắn hạn: biến tần điều khiển động cơ tăng tốc, giảm tốc, chạy, dừng, đảo chiều quay liên tục đòi hỏi biến tần có khả năng chịu quá tải cao, có thể phải lắp thêm điện trở xả để bảo vệ biến tần không bị cháy.
- Chế độ vận hành dài hạn: động cơ thường đạt tốc độ ổn định trong thời gian tương đối dài sau khi khởi động như quạt, bơm, băng tải,…
4. Dòng biến tần chuyên dụng cho ngành đặt thù:
Nhiều hãng chế tạo các dòng biến tần chuyên dụng chỉ dùng cho 1 loại ứng dụng như quạt, máy làm nhang, thang máy,… Loại biến tần này có đặc điểm là tối ưu về tính năng và giá thành so với sử dụng biến tần đa năng.
5. Chọn hãng sản xuất biến tần:
Yếu tố này liên quan đến chi phí đầu tư. Trên thị trường có nhiều hãng sản xuất biến tần. Hầu như các hãng đều có đủ loại biến tần đáp ứng được các yêu cầu sử dụng thực tế trong công nghiệp. Khác nhau ở yếu tố chất lượng (như độ ổn định, độ bền, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt) do công nghệ sản xuất và khác nhau ở xuất xứ, thương hiệu làm cho giá thành cũng chênh lệch đáng kể.
– Phân khúc biến tần giá thấp có thể kể đến như: Adlee, INVT, Delta,…
– Phân khúc biến tần giá trung bình: Shihlin, Qma, LS, Fuji,…
– Phân khúc biến tần giá cao: Siemmens, AB, Mitsubishi, ABB,…
Lợi ích của việc sử dụng biến tần:
- Dễ ràng thay đổi tốc độ động cơ, đảo chiều quay động cơ.
- Giảm dòng khởi động so với phương pháp khởi động trực tiếp, khởi động sao-tam giác nên không gây ra sụt áp hoặc khó khởi động.
- Quá trình khởi động thông qua biến tần từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.
- Tiết kiệm năng lượng đáng kể so với phương pháp chạy động cơ trực tiếp.
- Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
- Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tụ bù, giảm thiểu hao hụt điện năng trên đường dây.
- Biến tần được tích hợp các module truyền thông giúp cho việc điều khiển và giám sát từ trung tâm rất dễ dàng.
Những điều lưu ý khi sử dụng Biến tần
Điều đầu tiên bạn cần làm khi sử dụng biến tần là đọc kỹ các thông số biến tần do hãng sản xuất cung cấp riêng cho từng dòng sản phẩm, điều đó sẽ giúp bạn biết rõ cách đấu dây biến tần đúng quy chuẩn. Để chắc chắn, bạn nên để các đơn vị uy tín có các kỹ sư chuyên môn cao lắp đặt và đấu nối cho bạn. Bên cạnh đó bạn cần tìm hiểu các tính năng phụ của sản phẩm như kháng bụi, kháng nước, chống ăn mòn, nút dừng khẩn cấp, khả năng mở rộng… để lắp đặt, sử dụng và bảo dưỡng thiết bị một cách an toàn và hiệu quả.
Các tìm kiếm liên quan đến biến tần
Các loại biến tần
Cách sử dụng biến tần
Điện áp ngõ ra của biến tần
Cách đấu biến tần
Ứng dụng của biến tần
Biến tần tiếng anh la gì
Công nghệ biến tần la gì
Công suất biến tần
DONGCO xin giới thiệu Biến tần Siemens G120 tiên tiến nhất thế giới 2020
Biến tần Siemens G120 là họ biến tần tiêu chuẩn thế hệ mới, công suất đến 250 kW, được thiết kế mô-đun hóa (tách riêng phần điều khiển và động lực) giúp tăng tính linh hoạt, giảm giá thành bảo trì và thay thế, tiết kiệm điện nhờ tính năng phát trả năng lượng về lưới. Biến tần G120 thường được ứng dụng trong ngành chế tạo máy, sản xuất ô-tô, ngành dệt, in, bao bì đóng gói và công nghiệp hóa chất. Ngoài ra, biến tần G120 Siemens còn được dùng rộng rãi trong các ngành quan trọng như ngành thép, dầu khí và năng lượng.
Biến tần Siemens được sản xuất theo dây chuyền và tiêu chuẩn chất lượng châu Âu. Biến tần Siemens được biết đến với các ưu điểm là giải pháp hữu hiệu nhất cho các giải pháp truyền động đơn giản với chi phí hợp lý, dễ dàng vận hành, bền bỉ, tiết kiệm, và thường có dải công suất hoạt động từ 0.12kW đến 15kW (1/6hp đến 20hp).
Biến tần Siemens Sinamics V20
Biến tần Siemens Sinamics V20 có dải công suất hoạt động từ 0.12 kW đến 15 kW (1/6 hp đến 20 hp). Với 4 kích cỡ, biến tần Siemens V20 được mệnh danh là giải pháp hoàn hảo cho các ứng dụng cơ bản.
Biến tần Siemens Sinamics G110
Biến Tần Siemens G110 là biến tần có công suất từ 0.12kW đến 3kW, cấp điện áp 1 pha x 200- 240V (±10%), tần số điều chế 8kHz, điều khiền V/f, tần số điều chế 8 kHz (lên đến 16 kHz). Dòng biến tần G110 được ứng dụng trong các hệ thống băng tải, bơm, quạt, ưng dụng trong các ngành công nghiệp như: thực phẩm và nước giải khát, bao bì, dệt và dược phẩm.
Biến tần Siemens Sinamics G120C
Biến tần Siemens Sinamics G120C là một phần tử trong giải pháp Tự động hóa tích hợp toàn diện (TIA) của Siemens. Với ba cỡ vỏ, biến tần Siemens Sinamics G120C có dải công suất từ 0.55 kW đến 18.5 kW. Biến tần G120C đặc biệt phù hợp sử dụng trong ngành chế tạo máy (OEM) và hệ thống bán hàng phân phối, nhờ đáp ứng hầu hết các ứng dụng như bang truyền, máy trộn, máy đùn, quạt, bơm, máy nén khí cùng nhiều ứng dụng khác.
Biến tần Siemens MM420
Họ biến tần Siemens Micromaster 420 – 6SE6420 có công suất định mức từ 0.37KW đến 11KW đối với điện áp vào 3 pha AC 380V đến 480V, 0.12 KW đến 5.5KW đối với điện áp vào 3 pha AC 200V đến 240V và 0.12KW đến 3KW đối với điện áp vào 1 pha AC 200V đến 240V tần số ngõ vào 50/60Hz. Biến tần MM420 được dùng cho các ứng dụng đơn giản có công suất dưới 11KW (Bơm, quạt, băng chuyền….). Ngoài ra, biến tần Siemens MM420 còn ưng dụng tốt cho hệ thống quạt và các giải pháp tiết kiệm điện trong các hệ thống quạt.
Biến tần Siemens MM430
Biến tần Micromaster 430 – 6SE6430 có công suất định mức từ 7.5KW đến 250KW đối với điện áp vào 3 pha AC 380V đến 480V, tần số ngõ vào 50/60Hz. điện áp định mức ngõ ra: 3 pha 380VAC , tần số ngõ ra từ 0Hz đến 650Hz. Biến tần MM430 ứng dụng chuyên cho bơm , quạt và các momen thay đổi theo tốc độ khác. Bên cạnh đó, dòng biến tần Siemens MM430 còn ứng dụng tốt cho các hệ thống bơm. Biến tần MM430 đem đến giải pháp tiết kiệm điện trong các hệ thống quạt gió.
Biến tần Siemens MM440
Biến tần Siemens Micromaster 440 có dải công suất từ 0,37 đến 200 kW với điện áp lưới 400V và 690V. Biến tần MM440 được dùng cho các ứng dụng: hệ thống băng tải, dệt may, thang máy, thiết bị nâng hạ và chế tạo máy, bơm, quạt.
Từ 2020 Siemen chính thức khai từ dòng Biến tần Micromaster bằng họ Biến tần Siemens Sinamics G120C
