Biến tần còn được gọi là AC Driver hoặc VFD (variable frequency drive ), là một thiết bị điện tử dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ một tần số này sang một tần số khác có thể điều chỉnh được. Nó cho phép điều khiển tốc độ của động cơ điện, đảo ngược hướng quay, giảm dòng điện khởi động, hạn chế độ rung và tiết kiệm năng lượng. Biến tần hoạt động bằng cách sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự dòng điện đặt vào cuộn dây của động cơ, từ đó tạo ra từ trường xoay làm quay động cơ. Đây là công nghệ quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp và cả trong hệ thống năng lượng mặt trời.

2024 04 09 10h05 08
Biến tần điều khiển động cơ

Làm thế nào biến tần có thể thay đổi được tốc độ động cơ ?

2024 04 09 10h13 14
Sơ đồ mạch biến tần

Biến tần điều chỉnh tốc độ của động cơ bằng cách thay đổi tần số và điện áp của dòng điện xoay chiều cung cấp cho động cơ. Cụ thể, biến tần sử dụng một bộ phận gọi là nghịch lưu để chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều với tần số có thể điều chỉnh. Quá trình này bao gồm các bước sau:

  • Chuyển đổi AC sang DC: Đầu tiên, biến tần nhận dòng điện xoay chiều (AC) từ nguồn và chuyển đổi nó thành dòng điện một chiều (DC) thông qua một bộ chỉnh lưu.
  • Lưu trữ năng lượng: Dòng điện một chiều được lưu trữ tạm thời trong một bộ tụ điện.
  • Chuyển đổi DC sang AC: Cuối cùng, nghịch lưu sẽ chuyển đổi dòng điện một chiều từ tụ điện thành dòng điện xoay chiều với tần số và điện áp có thể điều chỉnh, phù hợp với yêu cầu vận hành của động cơ.

Bằng cách điều chỉnh tần số và điện áp đầu ra, biến tần có thể kiểm soát tốc độ quay của động cơ một cách chính xác. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất của động cơ cho các ứng dụng khác nhau, từ máy bơm, quạt, đến các hệ thống truyền động công nghiệp.

2024 04 09 10h23 30
Các bước hoạt động của mạch biến tần

Lợi ích mà biến tần mang lại

Biến tần mang lại nhiều lợi ích trong việc vận hành và bảo trì động cơ điện, cũng như trong việc tiết kiệm năng lượng. Dưới đây là phân tích cụ thể về các lợi ích mà bạn đã nêu:

  1. Điều khiển tốc độ động cơ: Biến tần cho phép điều chỉnh tần số đầu vào, giúp tăng độ chính xác và linh hoạt trong việc điều khiển tốc độ, đặc biệt quan trọng trong các dây truyền sản xuất tự động.
  2. Đảo chiều quay động cơ: Khả năng cài đặt sẵn hoặc điều khiển trực tiếp đảo chiều quay của động cơ giúp tối ưu hóa quá trình vận hành và giải quyết sự cố nhanh chóng.
  3. Bảo vệ động cơ: Biến tần có khả năng giám sát và bảo vệ động cơ khỏi các sự cố như quá tải, quá áp, sụt áp, mất pha, giúp tạo ra một hệ thống vận hành an toàn.
  4. Giảm dòng khởi động: So với phương pháp khởi động trực tiếp hoặc sao-tam giác, biến tần giúp giảm dòng khởi động, tránh sụt áp và khó khởi động, giảm ảnh hưởng đến hệ thống điện.
  5. Module truyền thông: Tích hợp module truyền thông giúp việc điều khiển và giám sát từ trung tâm trở nên dễ dàng, tăng cường khả năng quản lý hệ thống.
  6. Khởi động mềm: Quá trình khởi động từ tốc độ thấp giúp tránh khởi động đột ngột, bảo vệ phần cơ khí và tăng tuổi thọ của động cơ.
  7. Tiết kiệm năng lượng: Sử dụng biến tần giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể so với việc chạy động cơ trực tiếp, đặc biệt trong các ứng dụng cần điều chỉnh tốc độ thường xuyên.
  8. Giảm công suất phản kháng: Công suất phản kháng thấp từ động cơ giúp giảm dòng điện, giảm chi phí lắp đặt tụ bù và hao hụt điện năng.
  9. Tăng tuổi thọ động cơ: Giảm tải và không hoạt động ở công suất tối đa giúp tăng tuổi thọ động cơ và giảm chi phí bảo trì.
  10. Giảm độ ồn và độ rung: Cải thiện môi trường làm việc và giảm ảnh hưởng đến sức khỏe của người lao động nhờ giảm độ ồn và độ rung của động cơ.

Những lợi ích này làm cho biến tần trở thành một giải pháp hiệu quả trong việc tối ưu hóa quá trình vận hành và bảo dưỡng các hệ thống động cơ điện, đồng thời góp phần vào việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.

bien tan

Cách chọn biến tần như thế nào cho phù hợp ?

Để chọn biến tần phù hợp, bạn cần xem xét các yếu tố sau:

  1. Điện áp của biến tần:
    • Điện áp đầu vào của biến tần phải phù hợp với điện áp hệ thống.
    • Điện áp đầu ra của biến tần phải phù hợp với điện áp của động cơ.
  2. Thông số của động cơ:
    • Chú ý đến điện áp, công suất và dòng điện của động cơ.
    • Chọn biến tần phù hợp với loại đấu của động cơ (sao hoặc tam giác) và điện áp sử dụng.
  3. Loại tải của ứng dụng:
    • Xác định loại tải (nhẹ, trung bình, nặng) dựa trên đặc tính momen của ứng dụng.
    • Chọn biến tần có loại tải phù hợp với ứng dụng và công suất tối thiểu bằng công suất động cơ.
  4. Đặc điểm vận hành:
    • Xác định chế độ vận hành (ngắn hạn hoặc dài hạn) và chọn biến tần có khả năng chịu quá tải phù hợp.
    • Trong điều kiện khắc nghiệt, chọn biến tần có khả năng chịu được quá tải cao và môi trường nhiệt độ cao.
  5. Module được tích hợp sẵn:
    • Kiểm tra các tính năng tích hợp sẵn như màn hình, module truyền thông, điện trở xả, bộ lọc EMC.
  6. Biến tần đa năng hay chuyên dụng:
    • Xác định nhu cầu sử dụng để chọn biến tần đa năng hoặc chuyên dụng cho ứng dụng cụ thể.

Lưu ý rằng việc chọn biến tần quá dư công suất có thể gây lãng phí, trong khi biến tần có công suất thấp hơn không thể dùng cho tải nặng hơn. Trong một số trường hợp, bạn có thể chọn biến tần loại tải thấp hơn với cấp công suất cao hơn để dùng cho tải nặng hơn. Đảm bảo rằng bạn cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố này để chọn biến tần phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

Ví dụ cụ thể :

Giả sử bạn có một động cơ 3 pha với thông số kỹ thuật sau:

  • Điện áp: 380/660V
  • Công suất: 10 kW
  • Dòng điện: 20 A
  • sử dụng động cơ này cho một ứng dụng bơm nước, mà yêu cầu vận hành liên tục và ổn định.

Dựa trên thông tin này, bạn sẽ cần chọn một biến tần phù hợp như sau:

  • Điện áp: Chọn biến tần có điện áp đầu vào 3 pha 380V để phù hợp với hệ thống điện của bạn.
  • Công suất: Chọn biến tần có công suất tối thiểu bằng công suất của động cơ, tức là 10 kW. Điều này đảm bảo rằng biến tần có thể xử lý được tải của động cơ mà không bị quá tải.
  • Loại tải: Vì ứng dụng của bạn là bơm nước, bạn sẽ cần một biến tần phù hợp với tải nhẹ. Tuy nhiên, nếu ứng dụng của bạn đòi hỏi khả năng chịu tải cao hơn, như máy nghiền hoặc cẩu trục, bạn sẽ cần chọn biến tần tải nặng.
  • Chế độ vận hành: Đối với ứng dụng vận hành liên tục như bơm nước, bạn sẽ cần một biến tần có khả năng chịu được quá tải trong thời gian ngắn khi cần thiết, nhưng không cần phải có khả năng chịu quá tải cao như trong các ứng dụng khởi động và dừng thường xuyên.
  • Module được tích hợp sẵn: Kiểm tra xem biến tần có các module cần thiết cho ứng dụng của bạn không, như module truyền thông để kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm, hoặc bộ lọc EMC để giảm nhiễu điện từ.
  • Biến tần đa năng hay chuyên dụng: Nếu ứng dụng của bạn không đặc biệt phức tạp, một biến tần đa năng có thể là lựa chọn phù hợp. Nếu có yêu cầu kỹ thuật đặc biệt, bạn có thể cần đến biến tần chuyên dụng.

Nhớ rằng, việc nhập lại thông số động cơ vào biến tần là quan trọng để đảm bảo các chức năng bảo vệ động cơ hoạt động chính xác. Đây chỉ là một ví dụ cơ bản, và việc chọn biến tần phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau của từng ứng dụng cụ thể. Để có lựa chọn tối ưu nhất, bạn nên tham khảo ý kiến của các chuyên gia hoặc nhà cung cấp biến tần có uy tín.

Điều khiển biến tần như thế nào ?

dieu khien bien tan

Hai thông số cơ bản nhất cần quan tâm đó là Tốc độ ( Tần số) và Chiều quay.

  • Tốc độ nhanh hay chậm sẽ tùy thuộc và tần số cài đặt lớn hay nhỏ, được điều khiển qua truyền thông của biến tần
  • Chiều quay : quay ngược hay cùng chiều km đồng hồ, có thể được điều khiển qua IO của biến tần

Ví dụ cài đặt thông số cho biến tần Siemens V20

B1: Reset các thông số về lại ban đầu ( nếu thiết bị của là là hàng mới 100% thì không cần phải làm bước này ). Thông số cần reset như sau: P0003 = 1 , P0010 = 30 , P0970 = 21

  • thong so reset bien tan v20
  • cai thong so cho bientan v20 1
  • cai thong so cho bientan v20 2
  • cai thong so cho bientan v20 3

B2: Sau khi màn hình khởi động lên sẽ hiển thị Tần số điện áp lưới đang sử dụng, nhấn Ok để xác nhận, tiếp theo sẽ tùy chỉnh các thông số sau

P0304 : Điện áp đầu ra
P0305 : Dòng điện motor
P0307 : Công suất motor
P0308 : Hệ số Cos phi của motor
P0310 : Tần số cực đại
P0311 : Tốc độ động cơ
P1900 : 0 : ko tự động dò thông số tĩnh của động cơ, 1 : Tự động dò thông số tĩnh của động cơ

B3 : Chọn chế độ Cn001 để điều khiển động cơ qua BOP, nhấn nút I để bắt đầu chạy.

Mời các bạn tham khảo thêm quy trình qua video sau

Trên đây là những thông tin cơ bản về biến tần, hy vọng các bạn có thể thiểu rõ hơn về biến tần và cách sử dụng nó.

Cám ơn các bạn đã theo dõi, chúc các bạn ngày làm việc thật vui vẻ.

One thought on “10 phút để hiểu cơ bản về biến tần – Siemens

  1. thehai12051998 says:

    Bài viết hay

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *