Biến tần là gì? Cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của biến tần
Máy biến tần là một trong những phát minh quan trọng, đóng góp không nhỏ vào việc thay đổi cách chúng ta hiểu và sử dụng năng lượng điện. Từ việc tối ưu hiệu suất sử dụng năng lượng đến việc kiểm soát chính xác tốc độ động cơ, biến tần đã và đang là một bước tiến quan trọng mang tính cách mạng trong ngành công nghiệp và tiến tới một tương lai bền vững và thông minh.
Vậy biến tần là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần. Mời bạn đọc tham khảo nội dung chi tiết thông qua bài viết.
Biến tần là gì
Biến tần được hiểu là một thiết bị điện, chúng có thể biến đổi tần số dòng điện đầu vào từ tần số này (thường là 50Hz, 60HZ) sang một tần số khác ở đầu ra (phổ biến là từ 0 đến 400hz).
Máy biến tần có thể hoạt động để cải thiện và thay thế cho các loại hộp số vô cấp trong động cơ.
Cấu tạo của biến tần
Về cơ bản, một biến tần được cấu tạo bởi 3 bộ phận chính là: CPU điều khiển, bộ phận chỉnh lưu, bộ phận nghịch lưu.
- Bộ phận chỉnh lưu (AC-DC): Bộ phận chỉnh lưu có chứa các Diot bán dẫn nhằm mục đích chuyển đổi nguồn điện nhận vào thành nguồn điện một chiều sau khi được nắn thẳng.
- Bộ phận nghịch lưu (AC-DC): Bộ phận nghịch lưu gồm nhiều công tắc có thể bật/tắt rất nhanh IGBT để đưa nguồn điện trở về xoay chiều. Đây là bộ phận chính giúp thay đổi tần số điện áp để đưa vào động cơ hay hệ thống máy tính của bạn, tuỳ theo thứ tự đóng ngắt và độ lớn nhỏ của công tắc.
- CPU điều khiển: CPU này có nhiệm vụ nhận thông tin từ các bộ trên và thực hiện xuất ra màn hình chính, từ đây người điều khiển có thể tiếp nhận thông tin và điều khiển nguồn điện tích hợp xuất ra. Ngoài ra, máy biến tần còn tích hợp nhiều Module truyền dữ liệu đến máy tính cũng như các thiết bị khác, từ đó bạn có thể điều khiển cả hệ thống từ xa.
Phân loại biến tần
Biến tần được phân thành nhiều loại như sau: biến tần AC, DC, biến tần 1 pha, 3 pha với các loại như 220V, 380V. Bên cạnh các dòng biến tần đa năng còn có các dòng biến tần chuyên dụng như: biến tần cho bơm, quạt, biến tần chuyên dụng cho nâng hạ, cẩu trục, biến tần chuyên dụng có thang máy hoặc hệ thống điều hoà.
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần dựa trên việc điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra để kiểm soát tốc độ vòng quay của động cơ điện. Cụ thể như sau:
- Điều chỉnh tần số: Đầu vào của biến tần là nguồn điện xoay chiều (AC) với tần số và điện áp cố định. Biến tần thay đổi tần số của nguồn điện này để điều chỉnh tốc độ quay của động cơ. Điều này được thực hiện bằng cách chuyển đổi tín hiệu từ nguồn để tạo ra các xung xác định, từ đó tạo ra tần số điện áp đầu ra thích hợp để điều khiển động cơ.
- Điều chỉnh điện áp: Khi tần số của nguồn điện thay đổi, biến tần cũng điều chỉnh điện áp đầu ra để đảm bảo rằng điện áp đầu vào động cơ luôn ổn định. Điều này giúp duy trì hiệu suất của động cơ ngay trước khi thay đổi tốc độ.
- Điều khiển mô men xoắn: Bằng cách điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra, biến tần cũng có thể điều khiển mô men xoắn của động cơ. Điều này hữu ích trong các ứng dụng cần thay đổi mô men xoắn theo thời gian. ‘
- Kiểm soát tốc độ: Bằng cách thay đổi tần số và điện áp đầu ra, biến tần giúp kiểm soát tốc độ vòng quay của động cơ theo mong muốn. Điều này có thể được thực hiện thông qua các tín hiệu điều khiển, chẳng hạn như tín hiệu analog hoặc kỹ thuật số.
- Các linh kiện điện tử: Biến tần bao gồm nhiều linh kiện điện tử như vi mạch điều khiển, Inverter (bộ biến đổi tần số), các mạch bảo vệ và mạch điều khiển tín hiệu. Các linh kiện này hoạt động cùng nhau để thực hiện việc điều khiển tốc độ và mô men xoắn của động cơ.
Lợi ích của việc sử dụng biến tần
Bảo vệ động cơ
Khi lắp đặt máy biến tần, máy móc của bạn vẫn sẽ hoạt động hiệu quả. Vì máy biến tần có thể điều khiển hoạt động của động cơ một cách linh hoạt. Bạn có thể điều chỉnh biến tần hoạt động không quá 1,5 lần so với phương pháp truyền thống hoặc không quá 4-6 lần dòng định mức. Máy biến tần này là một loại thiết bị tối tân nhất hiện nay với hệ thống điện tử để bảo vệ máy móc khi dòng điện quá dòng, hệ thống bảo vệ cao áp hoặc thấp áp.
Giảm hao mòn cho máy móc
Máy biến tần mang nhiều lợi ích cho máy móc và hệ thống trong quá trình vận hành. Trong đó giảm hao mòn cho máy móc là một trong những lợi ích vô cùng quan trọng. Nó được chứng minh như sau:
- Máy biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ và mô men xoắn của động cơ theo nhu cầu. Khi máy móc hoạt động ở tốc độ và mô men xoắn thấp hơn trong giai đoạn cần ít công suất, hao mòn và mài mòn trên các bộ phận nội tại sẽ giảm đi.
- Máy biến tần giúp điều chỉnh tốc độ và công suất của động cơ để đáp ứng chính xác yêu cầu vận hành. Điều này giúp tối ưu hoá hiệu suất của máy móc, tránh vận hành không cần thiết ở công suất cao, từ đó giảm thiểu độ hao mòn theo thời gian.
- Máy biến tần giúp kiểm soát tốc độ và tăng giảm tốc mềm mại hơn, giảm thiểu tác động sốc và rung lên máy móc. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của các các bộ phận và giảm tình trạng hao mòn.
Tiết kiệm điện năng
Máy biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ của động cơ theo nhu cầu thực tế. Trong tình huống này, máy móc hoạt động ở tốc độ thấp hơn cũng có thể đáp ứng được yêu cầu công việc. Điều này giúp tránh vận hành không cần thiết ở tốc độ và công suất cao, từ đó giảm lượng điện năng tiêu thụ.
Ngoài ra, máy biến tần có khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra theo nhu cầu, giúp đảm bảo rằng động cơ luôn được cung cấp đầy đủ điện áp mà không tiêu tốn quá nhiều năng lượng.
Cuối cùng, máy biến tần có thể được cấu hình để tự động tắt khi không cần sử dụng hoặc trong các khoảng thời gian không hoạt động. Điều này giúp ngăn chặn tiêu thụ điện năng không cần thiết.
Tăng năng suất sản xuất
Hiểu được biến tần là gì, việc sử dụng biến tần có thể tăng năng suất sản xuất trong nhiều ứng dụng công nghiệp và quá trình sản xuất. Biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ quay của động cơ hoặc thiết bị theo nhu cầu sản xuất. Điều này có thể giúp điều chỉnh sản lượng theo yêu cầu, từ đó tăng khả năng đáp ứng nhu cầu thị trường một cách linh hoạt.
Nếu như trước đây, để điều chỉnh tốc độ của máy móc, người ta thường sử dụng thêm 1 Pully hoặc mô tơ rùa. Việc này vừa gây tốn kém nhân công, tốn thêm chi phí máy móc và hao phí nhiều điện năng do 2 loại này chỉ giúp tăng công suất máy bằng cách thêm máy phụ mà không dựa trên nguyên lý dòng điện như máy biến tần. Do vậy so với việc sử dụng nguồn điện trực tiếp, sử dụng biến tần có thể gia tăng năng suất sản xuất lên đến 20%.
Ứng dụng của biến tần trong sản xuất và đời sống
Biến tần có nhiều ứng dụng quan trọng trong cả lĩnh vực sản xuất công nghiệp và cuộc sống hằng ngày. Cụ thể:
Trong sản xuất công nghiệp
- Quy trình sản xuất: Biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô men xoắn của động cơ trong các quy trình sản xuất. Chẳng hạn như nâng hạ, truyền động máy móc, lắp ráp sản phẩm, vận chuyển và đóng gói. Điều này giúp tối ưu hoá quy trình và tăng hiệu suất sản xuất.
- Cơ điện và dệt may: Trong ngành công nghiệp cơ điện và dệt may, biến tần được sử dụng để kiểm soát tốc độ và mô men xoắn của động cơ trong các thiết bị như máy cắt, máy nhuộm, máy thêu và máy dệt.
- Bơm và quạt: Biến tần giúp điều khiển tốc độ và áp suất của bơm, quạt trong hệ thống cấp nước, hệ thống điều hòa không khí và các ứng dụng liên quan khác. Điều này giúp tiết kiệm năng lượng và duy trì hiệu suất cao.
- Năng lượng tái tạo: Trong các ứng dụng sử dụng năng lượng tái tạo như hệ thống năng lượng mặt trời và gió, biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ và điện áp của các động cơ để tối ưu hoá sản xuất năng lượng.
Trong cuộc sống hằng ngày
- Thang máy và cầu thang cuốn: Biến tần được sử dụng để kiểm soát tốc độ và mô men xoắn của động cơ trong các thang máy và cầu thang cuốn, giúp vận chuyển an toàn và hiệu quả.
- Hệ thống thuỷ lực và cơ khí: Biến tần có thể được sử dụng để kiểm soát tốc độ và mô men xoắn của các thiết bị cơ khí như cửa cuốn, cổng tự động, máy kéo, giúp tăng tính tiện lợi và đảm bảo an toàn.
- Hệ thống nước nóng và lạnh: Trong các hệ thống nước nóng và lạnh trong nhà, biến tần được sử dụng để điều chỉnh tốc độ và áp suất của các bơm và quạt, giúp tiết kiệm năng lượng và đảm bảo tình thoải mái cho người dùng.
- Điều khiển thiết bị gia dụng: Một số thiết bị gia dụng như máy giặt, máy lạnh, quạt có thể được điều khiển bằng biến tần để tăng tính hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
Tổng kết
Nội dung bài viết trên đã giúp bạn đọc hiểu được biến tần là gì? Nguyên lý hoạt động của biến tần. Biến tần có nhiều ứng dụng quan trọng trong cả sản xuất công nghiệp và cuộc sống hằng ngày, giúp tối ưu hoá hoạt động, tiết kiệm năng lượng và tăng năng suất.
Công ty cổ phần RTC Technology Việt Nam cung cấp các sản phẩm về biến tần như: biến tần Analog Q61LD, Q62AD-DGH, Q62DA-FG… với mẫu mã đa dạng, cam kết về chất lượng và giá thành phù hợp.
Mọi thông tin xin liên hệ:
- Điện thoại/zalo: 024 6654 6858 – +84 979 639 438
- Email: info@rtc.edu.vn
Bài viết liên quan
Bí quyết tăng gấp đôi năng suất nhờ giải pháp tự động hoá của RTC
Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ, tự động hóa đã trở thành một yếu tố cốt lõi trong quá trình nâng cao hiệu suất và cạnh tranh của các nhà máy sản xuất. Từ việc tối ưu hóa quy trình sản xuất đến cải thiện chất lượng […]
Giải pháp quản lý kho bằng mã vạch giúp kiểm soát hàng hoá chính xác
Quản lý kho bằng mã vạch là một trong những phương pháp hiện đại và hiệu quả nhất để kiểm soát và tối ưu hoá quá trình quản lý hàng tồn kho. Trong thời đại công nghệ ngày nay đã biến mã vạch từ một biểu tượng đơn giản thành một công cụ quản lý […]
Ứng dụng của máy quét mã vạch trong các ngành
Máy quét mã vạch là một trong những công nghệ đơn giản nhưng vô cùng hiệu quả đã thay đổi cách chúng ta quản lý thông tin và thực hiện các tác vụ hàng ngày trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Từ việc mua sắm tại cửa hàng, quản lý hàng tồn kho, đến […]
Băng tải con lăn là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Băng tải con lăn là một vật dụng không thể thiếu trong nhà máy để nâng đỡ và vận chuyển hàng hoá. Vậy khái niệm băng tải con lăn là gì và chúng hoạt động như thế nào? Mời bạn đọc tham khảo nội dung chi tiết thông qua bài viết. Băng tải con lăn […]
Camera thông minh là gì? So sánh Camera thông minh và Camera thường
Camera thông minh là một bước tiến đáng kể trong lĩnh vực công nghệ, mang lại sự tiện ích và hiệu quả trong việc giám sát, quản lý và tương tác với môi trường xung quanh. Khả năng kết hợp trí tuệ nhân tạo và xử lý dữ liệu hình ảnh đã giúp camera thông […]
