Tìm hiểu về biến tần là gì? Các loại biến tần thông dụng

Tìm việc làm

1. Giải thích khái niệm biến tần là gì? Một số khái niệm liên quan

Với những người làm trong ngành kỹ thuật, biến tần không còn là khái niệm xa lạ. Biến tần là thiết bị giúp thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều sang các tần số khác nhau. Nói cách khác, thiết bị này giúp thay đổi tần số của cuộn dây bên trong đông cơ. Để đóng ngắt cuộn dây của động cơ sinh ra từ trường, biến tần được sử dụng linh kiện bán dẫn.

Xem thêm: Khối ngành Kỹ thuật- Cơ hội việc làm rộng mở, thu nhập khủng, bạn biết chưa?

Có nhiều loại biến tần với công dụng và cấu tạo khác nhau. Có loại biến tần đa năng, sử dụng được với nhiều thiết bị khác nhau. Bên cạnh đó, cũng có những loại biến tần chuyên dung, được sử dụng cho các thiết bị khác nhau như biến tần cho thang máy, biến tần cho điều hòa, biến tần cho máy bơm trong gia đình,...

Trước khi đến với những phần tiếp theo trong bài viết này, chúng ta cần hiểu rõ một số khái niệm chuyên ngành về điện.

- Dòng điện 3 pha: là dòng điện có hiệu điện thế 3 pha là 380V. Điện 3 pha gồm có 3 pha nóng và 1 pha lạnh. 

- Dòng điện 1 pha: đây là dòng điện công suất nhỏ, thường được sử dụng trong các hộ gia đình. Điện 1 pha có 1 dây nóng và 1 dây lạnh. Hiệu điện thế 1 pha của dòng điện 1 pha là 220V.

- Dòng điện xoay chiều: đây là dòng điện có cường độ và chiều dòng điện thay đổi theo thời gian với một chu kỳ nhất định. Dòng điện xoay chiều thường được gọi với cái tên là dòng điện AC. AC là tên viết tắt tiếng anh của Alternating Current. Công suất của dòng điện xoay chiều được tính theo công thức sau:

P = U.I.cosa

Trong đó:

P: công suất dòng điện xoay chiều (đơn vị tính: W)

U: hiệu điện thế hai đầu của dòng điện (đơn vị tính: V)

I:  cường độ dòng điện (đơn vị tính: A)

a: độ lệch pha giữa hiệu điện thế và cường độ của dòng điện

Xem thêm: Tuyệt kỹ viết CV xin việc kỹ thuật nhất định trúng tuyển

mẫu cv xin việc đẹp

2. Cấu tạo bộ phận của biến tần

Về cơ bản, biến tần gồm có 3 bộ phận chính là bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu IGBT và mạch điều khiển. Các bộ phận này nhận điện áp đầu vào có tần số cố định sau đó có nhiệm vụ biến đổi thành điện áp có tần số thay đổi để có thể điều khiển tốc độ động cơ. Bên cạnh đó, một số biến tần còn được tích hợp thêm một số bộ phận khác như bàn phím, bộ điện kháng 1 chiều, bộ điện kháng xoay chiều, điện trở hãm, màn hình hiển thị, module truyền thông,…

Bộ chỉnh lưu là bộ chuyển đổi dòng điện đầu vào xoay chiều thành dòng điện đầu ra 1 chiều. Với các thiết bị cần cung cấp dòng điện DC, cần có bộ phận này. 

Bộ kháng điện 1 chiều có chức năng là giúp nguồn DC hoạt động ổn định, giảm nhiễu quay về nguồn (bị gây ra bởi biến tần)

Bộ kháng điện xoay chiều có chức năng như một bộ lọc bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào không bị nhiễu. Bên cạnh đó cũng giúp giảm méo sóng hài, giúp tăng cường tuổi thọ cho tụ điện.

Với các bộ phận trong biến tần phức tạp như vậy, làm thế nào để chúng có thể hoạt động với nhau một cách ăn khớp. Hãy tìm hiểu trong phần tiếp theo ngay sau đây.

3. Cơ chế hoạt động của biến tần

Trước hết, biến tần sẽ chỉnh lưu rồi sau đó lọc nguồn điện 1 hay 3 pha thành nguồn 1 chiều phẳng. Bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện có nhiệm vụ thực hiện công đoạn này. Điện ở đầu vào có thể là 1 pha hoặc 3 pha, nhưng nó sẽ nẳm ở mức điện áp và tần số cố định (chẳng hạn như 380V 50Hz)

Điện áp 1 chiều sau đó được biến đổi hay còn gọi là nghịch lưu, thành dòng điện có điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng với nhau. Điện áp một chiều được tạo ra sẽ được lưu trữ trong giàn tụ điện ban đầu. Tiếp theo, bộ biến đổi IGBT (viết tắt của tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động như một công tắc bật tắt nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của biến tần), thông qua quá trình tự kích hoạt thích hợp sau đó tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM. Điều chế độ rộng xung PWM là kỹ thuật điều chế trong đó một thông điệp sẽ được mã hóa thành một tín hiệu xung. Chức năng chính của nó là điều khiển nguồn điện cung cấp cho các thiết bị điện và tải quán tính động cơ.

Với cơ chế hoạt động và cấu tạo như vậy, biến tần có những ứng dụng như thế nào trong thực tiễn. Hãy tìm hiểu về ứng dụng thực tiễn của biến tần trong phần tiếp theo. 

4. Ứng dụng thực tiễn của biến tần

Biến tần là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng bởi những ưu điểm nổi trội của nó. Sau đây là một số ứng dụng phổ biến của biến tần

4.1. Điều khiển máy bơm và quạt

Trước đây, việc điều chỉnh thể tích dòng khí và tốc độ dòng chảy thường sử dụng một bộ cánh hướng hoặc van riêng cho những trường hợp sử dụng nguồn điện thương mại để vận hành quạt và máy bơm. Với cách sử dụng này, sẽ không dễ để thay đổi năng lượng cung cấp cho động cơ. Việc sử dụng biến tần sẽ giúp giảm đáng kể năng lượng dư thừa cung cấp cho động cơ, qua đó tiết kiệm được rất nhiều chi phí sử dụng điện năng. 

4.2. Máy nén khí

Thông thường, chế độ điều khiển cung cấp khí theo phương thức đóng/cắt. Chế độ này kiểm soát không khí đầu vào qua van cửa vào. Khi áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động không tải, khi áp suất đạt dưới hạn dưới, van cửa vào mở và máy nén sẽ đi vào trạng thái hoạt động có tải. Thông thường công suất định mức của mô tơ được thiết kế dư tải, dòng khởi động lớn, motor hoạt động liên tục khi không tải. Do đó, một phần rất lớn điện năng đã bị lãng phí.

Biến tần giúp điều khiển chế độ quay của mô tơ, cung cấp lượng không khí đủ dùng, qua đó tiết kiệm điện năng.

Xem thêm: Top những nghề không cần bằng đại học mà có thu nhập cao nhất

4.3. Biến tần giúp cải thiện khả năng điều khiển của các hộp số

Hộp số thường được sử dụng trong các máy công cụ, công tác có cấp số thiết bị. Tuy nhiên trong một số trường hợp cụ thể, vật liệu đầu vào thay đổi, yêu cầu của sản phẩm đầu ra cũng  cần tốc độ chính xác nhưng không nằm trong cấp tốc độ của hộp số đã thiết kế thì giải pháp này không đáp ứng được yêu cầu đó. 

Trong trường hợp này, biến tần giúp điều động cơ để mở rộng tốc độ máy, phù hợp với yêu cầu trong sản xuất. 

Trên đây là toàn bộ thông tin cung cấp cho bạn những hiểu biết cơ bản về biến tần. Rất mong có thể mang lại thêm kiến thức thú vị cho bạn.