Biến tần là gì? Lợi ích và ứng dụng của biến tần trong công nghiệp

Trong hoạt động sản xuất nhà máy và ngành tự động hóa thì chắc hẳn bạn đã nghe nhiều về cụm từ “biến tần”. Vậy biến tần là gì? Lợi ích và ứng dụng của nó trong công nghiệp là gì? Hãy cùng EvnBamBo tìm hiểu ngay sau đây nhé.

Khái niệm biến tần

Biến tần 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.

Câu hỏi đặt ra là: tại sao phải thay đổi tần số hay tần số thay đổi để làm gì?

Thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều, biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều. Như vậy, người dùng sẽ chỉ cần thực hiện các thao tác đơn giản đó là điều chỉnh tần số thì có thể tự do và liên tục thay đổi tốc độ quay của động cơ một cách linh hoạt và hiệu quả.

Nguyên lý hoạt động của biến tần

• Nguyên lý làm việc cơ bản của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 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. Vì thế, hệ số cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất là 0.96. Điện áp 1 chiều này được biến đối (ngịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lượng cực có cổng cách ly) bằng phương phát điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ sự tiến bộ của công nghệ vi xử lý cùng 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 đồng thời giảm tổn thất trên lõi sắt của động cơ.
• Hệ sống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ cùng tần số vô cấp tùy theo bộ điều khiển. Theo như lý thuyết, giữa tần số và điện áp sẽ có 1 quy luật nhất định tùy theo chế độ điều khiển. Đối với tải momen không đổi, tỉ số điện áp – tần số sẽ là không đổi. Nhưng với tải bơm và quạt, quy luật này sẽ là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính momen là hàm bậc 2 của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/ quạt do thân momen cũng lại là hàm bậc 2 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. Vì thế, năng lượng tiêu thụ của nó xấp xỉ bằng với năng lượng yêu cầu của hệ thống.
• Ngoài ra thì biến tần ngày nay tích hợp với nhiều kiểu điều khiển khác nhau, phù hợp với hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Hiện nay, biến tần có tích hợp cả bộ PID đồng thời thích hợp nhiều chuẩn truyền thông khác nhau. Phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống SCADA.

Lợi ích khi sử dụng biến tần

Thay đổi tốc độ và đảo chiều động cơ quay

Biến tần là một thiết bị có thể thay đổi động cơ nhanh chóng và dễ dàng do dòng khởi động của động cơ làm việc không quá 1.5 lần. Nếu được so sánh với dòng khởi động truyền thống thì biến tần này làm việc hiệu quả hơn. Cách thay đổi tốc độ của thiết bị này rất tốt, vì thế nó luôn mang tới những lợi ích tuyệt vời cho người sử dụng. Ngoài việc thay đổi tốc độ ra thì việc đảo chiều của động cơ cũng được biến tần thực hiện với thao tác nhanh qua việc kết nối cùng bộ nguồn cho dòng điện 1 chiều đi vào. Rồi sau đó thay đổi dòng điện đó thành dòng điện xoay chiều giúp cho người dùng thấy được những ưu điểm mà biến tần đem lại. Chính nhờ lợi ích này mà các doanh nghiệp đã đưa biến tần sử dụng trong ngành công nghiệp.

Giảm tốc độ khởi động

Khi cho thiết bị biên tần giảm dòng khởi động làm cho thiết bị này từ quá trình khởi động cao sang quá trình khởi động thấp sẽ giúp cho các động cơ tránh được việc mang tải lớn. Đã vậy, nó còn giúp cho thiết bị tránh hư hỏng các phần cơ khí, các bộ phận bên trong, đồng thời giúp tăng cao tuổi thọ của động cơ. Thế nên, người dùng cần phải lưu ý việc này để giảm dòng khởi động hợp lý, giúp cho việc bạn sử dụng biến tần được hiệu quả hơn trong công việc.

Tiết kiệm năng lượng

Do biến tần có thể thay đổi tốc độ khởi động cho động cơ dễ dàng.Nên thiết bị có tính năng tiết kiệm năng lượng điện năng vô cùng tốt. Làm cho người dùng tránh được tiê tốn nhiều trong việc chi trả chi phí khi sử dụng thiết bị này. Khi cho thiết bị biến tần hoạt động theo tốc độ cụ thể và chính xác thì các tải không cần chạy hết công suất. Nhờ vậy mà tính tiết kiệm điện sẽ tăng từ 20 tới 30% so vơi việc bạn sử dụng hệ thống khởi động truyền thống.

Bảo vệ an toàn hệ thống điện

Khi người dùng cho biến tần khởi động trực tiếp thì dòng khởi động sẽ thấp hơn gấp nhiều lần dòng định mức nếu sử dụng hệ thống khởi động truyền thống có thể làm cho dòng khởi động tăng cao hơn so với dòng định mức nhưng đưa biến tần vào thì hoạt động sẽ êm hơn. Đáp ứng được nhiều hơn cho nhu cầu lớn của người dùng. Không những thế, nói còn không làm cho chính biến bị sụt áp khi hoạt động cùng các thiết bị điện khác trên cùng hệ thống điện. Ngoài ra thì các tải trong máy bơm nước, máy nén khi hay quạt,… hay những ứng dụng khác cần phải điều khiển lưu lượng/ áp suất thì biến tần sẽ mau chóng ngừng động cơ và cho động cơ ở chế độ không tải. Nhờ đó mà nó vừa có thể vừa tiết kiệm được điện năng tiêu thụ cho người dùng mà nó còn vừa giúp bảo vệ được hệ thống điện một cách an toàn giúp người dùng thiết bị biến tần này được tốt nhất.

Giám sát và điều khiển an toàn

Biến tần có khả năng giám sát tốt đồng thời làm cho hệ thống điện an toàn. Không những thế nó còn giúp cho các thiết bị điện khác làm việc song song với biến tần ổn định. Không những thế mà biến tần còn giúp cho quá trình sản xuất của những thiết bị doanh nghiệp tăng cao, đáp ứng được nhu cầu lớn từ chính tay người tiêu dùng nên với tính năng giám sát, nhờ tích hợp hệ thống điều khiển nên việc giám sát quy trình hoạt  động của những thiết bị điện khác trong quá trình làm việc càng dễ dàng hơn.

Nhờ những lợi ích này mà người dùng có thể sử dụng hiểu quả biến tần này cho công việc của mình. Ngoài ra, còn dựa vào lợi ích đó mà cải thiện và điều chỉnh thiết bị biến tần tốt nhất giúp công việc của bạn đạt được kết quả đáng mong đợi hơn.

Ứng dụng của biến tần trong công nghiệp

Điều khiển động cơ máy bơm

Khi sử dụng biến tần để điều khiển động cơ máy bơm thì cần sử dụng phương pháp đóng cắt đơn giản. Thường thì công suất làm việc của máy bơm rất lớn so với hệ thống khi cho vào hoạt động nhưng khi đưa biến tần vào máy bơm thì điều khiển động cơ tốt, điều khiển được tốc độ bơm mà còn cho phép điều khiển cả áp lực, lưu lượng mà thiết bị còn khởi động mềm hơn. Tối ưu hóa được hoạt động cơ đồng thời tiết kiệm điện năng lượng.

Điều khiển quạt hút, quạt đẩy trong công nghiệp

Các loại quạt hút hoặc quạt gió sử dụng chủ yếu trong công nghiệp dùng với mục đích đẩy gió và hút gió giúp môi trường làm việc được thoải mái hơn, đem tới làn gió thoáng máy cho người cùng với mọi người xung quanh. Quạt hút hoặc quạt đẩy trong công nghiệp là những loại dễ bắt gặp bởi nó có cấu tạo chắc chắn cùng kiểu dáng thân thuộc như máy hút bụi, quạt lò, thông gió,… Để có thể điều chỉnh được lượng gió thì người dùng cần phải sử dụng hệ thống để điều khiển động cơ và cũng chính điều này nên cần phải có thiết bị biến tần. Do động cơ biến tần có thể điều khiển động cơ vô cùng nhanh chóng và cho phép điều khiển áp lực cùng với tối ưu hóa động cơ, tiết kiệm điện năng hoàn hảo.

Biến tần sử dụng trong băng truyền, băng tải

Băng truyền hoặc băng tải được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, nhất là các khâu vận chuyển hàng hóa. Ngoài ra thì quá trình khai thác mỏ cũng cần băng tải rất nhiều. Hai thiết bị này thường sử dụng trong môi trường đòi hỏi sự khắt khe của nhiệt độ làm việc cao nên khi gặp sự cố băng tải hay băng truyền có thể bị hư hỏng. Bị hao mòn do sử dụng quá lâu làm ảnh hưởng tới nhu cầu sử dụng của người dùng.

Vì thế, biến tần được xem là một thiết bị có tính hỗ trợ cao và được đưa vào làm cho băng truyền hay băng tải được bảo vệ qua việc kiểm soát chính xác vận tốc và momen động cơ. Giúp kéo dài được thời gian hoạt động của băng tải và băng truyền đồng thời còn giảm thiểu được nhiều chi phí cho doanh nghiệp, bảo dưỡng dễ dàng hơn. Cũng nhờ những yếu tố này mà biến tần không thể nào thiếu đi băng truyền, băng tải và khi cần sửa chữa cho 2 thiết bị này chỉ cần cho biến tần hoạt động để điều khiển băng tải hay băng truyền vào đúng vị trí người dùng sửa chữa tiện lợi hơn. Như vậy sẽ giúp tiết kiệm được nhiều thời gian trong việc điều chỉnh hai thiết bị băng tải, băng truyền.

Biến tần sử dụng trong máy cán, máy kéo

Trong rất nhiều ngành sản xuất rất cần có máy cán, máy kéo và nhất là sản xuất thép luôn có sự suất hiện của máy cán này. Đa số các loại máy cán sử dụng động cơ xoay chiều, một vài loại thuận nghịch sử dụng động cơ 1 chiều nên việc điều chỉnh động cơ cho chính xác và đúng tốc độ là điều cần thiết. Đối với máy kéo truyền thống sẽ không điều chỉnh theo tốc độ của lực căng dẫn tới tình trạng sản phẩm làm ra không đạt tiêu chuẩn do lực kéo thay đổi.

Cũng chính những lý do này mà việc đưa biến tần vào sử dụng với máy cán hay máy kéo là điều rất tốt bởi biến tần giúp điều khiển động cơ cho máy cán hay máy kéo hoàn hảo. Đáp ứng được đủ và vô cùng chuẩn xác với yêu cầu chuyển động dành cho công nghệ sản xuất.

Biến tần sử dụng trong máy nén khí

Chức năng của máy nén khí là điều khiển và cung cấp khí theo phương thức đóng/ cắt. Bình thường thì máy nén khí sẽ có chế độ kiểm soát không khí đầu vào qua van, nên khi áp suất đạt tới 1 giới hạn nhất đinh, van cửa vào đóng lại và máy nén khí sẽ hoạt động không tải. Đa phần thì máy nén khí hoạt động dựa vào công suất motor và được thiết kế dư tải nên làm tiêu tốn lượng lớn điện. Chính điều này mà chế độ điều khiển tốc độ quay motor, cần phải có biến tần để lượng cung cấp khí đáp ứng đủ lượng khí cho người dùng và hệ thống cung cấp khí đạt hiệu quả cao nhất, tiết kiệm được phần lớn điện năng.

Biến tần sử dụng trong hệ thống HVAC

Hệ thống HVAC chính là hệ thống điều nhiệt và thông gió, hệ thống này sẽ gồm động cơ bơm tuần hoàn, máy nén quạt và chính động cơ này luôn cần tới sự điều khiển lưu lượng nên chúng ta cần có giải pháp điều khiển thích hợp  nhất để người dùng hệ thống này cảm thấy an toàn khi lắp đặt sử dụng. Vì thế, nên sử dụng biến tần cho hệ thống này là một điều đúng đắn giúp cho việc điều khiển động cơ được dễ dàng hơn. Không những thế, bạn còn có thể điều khiển được áp lực, lưu lượng đúng với yêu cầu người dùng. Khởi động linh hoạt, mềm mại hơn, đồng thời tối ưu được các hoạt động của động cơ, tiết kiệm được năng lượng điện, và  thỏa mãn được việc điều nhiệt và thông gió.

Biến tần sử dụng trong máy khuấy trộn, quay ly tâm

Biến tần được ứng dụng cuối cùng trong bài viết này đó chính là sử dụng trong máy khuấy trộn và thường máy khuấy trộn nay chính là động cơ xoay chiều. Khi sử dụng biến tần để điều khiển tốc độ trộn vật liệu trong thời gian thích hợp đúng với yêu cầu người dùng đặt ra đầu tiên bạn cần đảm bảo sản phẩm có đầy đủ nguyên vật liệu mà khuấy trộn. Sau đó, biến tần thực hiện nhiệm vụ của mình bằng cách điều khiển tốc độ qua bộ phận rô – tơ ly tâm. Tùy theo yêu cầu của người dùng ra sao mà điều chỉnh với tốc độ cho phù hợp nhất. Nhờ có biến tần mà bạn có thể dễ dàng tối ưu hóa chế độ hoạt động của động cơ và tiết kiệm điện được tốt nhất.

Lưu ý khi sử dụng biến tần

Một vài lưu ý đáng quan tâm từ người dùng khi sử dụng biến tần:

• Cần có mục đích sử dụng thiết bị rõ ràng
• Đọc kỹ hướng dẫn trước khi sử dụng biến tần này
• Lắp đặt ở vị trí chọn sẵn đồng thời tránh nơi có nhiệt độ cao quá mức cho phép dẫn tới ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của biến tần.
• Đảm bảo môi trường xung quanh có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp
• Cần sử dụng những dụng cụ hỗ trợ cần thiết để thiết bị an toàn và làm việc ổn định hơn.
• Ngắt nguồn điện khi tiến hành bảo trì thiết bị
• Khi đã phát hiện ra biến tần báo lỗi thì cần nhanh chóng tìm hiểu ra nguyên nhân và khắc phục lỗi.

Các thương hiệu biến tần uy tín hiện nay trên thị trường

Trên thị trường hiện có nhiều đơn vị sản xuất thiết bị biến tần, nhưng nổi bất vẫn là Ls, Schneider, Danfoss, Siemens. Dưới đây, EvnBamBo sẽ trình bày rõ với các bạn về các thương iệu này để bạn có thể lựa chọn, mua được biến tần hiệu quả hơn.

Biến tần Schneider

Schneider là thương hiệu tới từ Pháp với nhiều năm kinh nghiệm trong việc sản xuất các thiết bị điện công nghiệp. Ngoài ra, nó còn sản xuất điện dân dụng nữa với nó còn sản xuất bóng đèn led và một vài thiết bị chủ chốt khác nhưng trong đó thì biến tần nhận được nhiều sự quan tâm hơn từ ngườ tiêu dùng, nhất là doanh nghiệp. Có thể nói lý do chính là biến tần này hoạt động linh hoạt và có nhiều lợi ích tuyệt vời với ứng dụng dễ dàng đem tới lợi ích cho người sử dụng nên nó nhận được nhiều sự quan tâm của người dùng hơn.

Biến tần Danfoss

Tiếp theo là thương hiệu Danfoss, thương hiệu này tới từ Hà Lan, chuyên sử dụng các chất liệu cao cấp hình thành nên thiết bị đó chính là lý do người tiêu dùng đánh giá rất cao thương hiệu này. Cũng chính vì thế mà Danfoss không ngừng nghiên cứu và cố gắng cho ra dòng sản phẩm với độ bền lớn, tuổi thọ cao, giá thành phải chăng cùng những tính năng tuyệt vời khác đó chính là biến tần. Nếu như bạn chọn mua biến tần của Danfoss chưa chắc làm cho công việc của bạn đạt kết quả cao.

Biến tần Siemens

Siemens là thương hiệu sản xuất thiết bị điện đạt tiêu chuẩn quốc tế nên nhận được sự đánh giá và tin tưởng của người tiêu dùng. Ngoài ra, Siemens còn cho ra đời thiết bị biến tần với kết cấu chắc chắn, sử dụng trong môi trường nhiệt độ cao, rất hoàn hảo nên được doanh nghiệp ưa thích và luôn lựa chọn đưa biến tần vào sử dụng.

Biến tần Ls

LS là thương hiệu tới từ Hàn Quốc, với nhiều năm sản xuất các thiết bị điện. Ls luôn nỗ lực và cố gắng chọn lọc các nguyên liệu tốt nhất nhằm hình thành thiết bị có tính an toàn cao. Chính vì thế, sản phẩm biến tần của thương hiệu này đã được các tổ chức thế giới khuyên sử dụng do nó có độ bền cao, dễ dàng lắp đặt, thay thế linh kiện nhanh chóng. Đồng thời thích hợp làm việc trong môi trường nhiệt độ cao hay thấp rất tốt.

Mỗi thương hiệu đều có những thế mạnh riêng của mình và mục đích của các nhà sản xuất là tập trung chất lượng sản phẩm và mang tới các giá trị tuyệt vời giúp công việc của người dùng đạt kết quả tốt hơn. Nên bạn có thể dựa vào đây để tìm được sản phẩm biến tần phù hợp với nhu cầu, mục đích sử dụng của mình. Hi vọng bài viết này sẽ mang lại những thông tin hữu ích cho bạn.

Ngoài cung cấp các sản phẩm thiết bị điện, EvnBamBo còn là đại lý phân phối dây cáp điện nhiều thương hiệu như:

Dây cáp điện Cadisun

Dây cáp điện Cadivi

Dây cáp điện Goldcup