Biến tần (Variable Frequency Drive – VFD), là thiết bị điện được thiết kế để điều khiển tốc độ và mô men xoắn của động cơ bằng cách thay đổi tần số dòng điện cung cấp. Quá trình vận hành biến tần bao gồm 3 giai đoạn với yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Bài viết này sẽ phân tích từng giai đoạn để hiểu về nguyên lý hoạt động của biến tần trong điều khiển tốc độ của động cơ điện 3 pha.
1. Ví dụ về sơ đồ mạch biến tần
Trước khi tìm hiểu về cách thức và nguyên lý hoạt động của biến tần, hãy xem qua sơ đồ mạch điện sau đây để hình dung trực quan về các bộ phận chính của biến tần.
2. Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nhìn vào sơ đồ mạch biến tần ở trên, có thể thấy dòng điện xoay chiều 3 pha sẽ chạy theo thứ tự qua bộ chỉnh lưu (còn được gọi là bộ chuyển đổi), bộ lọc và bộ biến tần trước khi đi vào động cơ điện. Điều này dẫn đến quá trình vận hành và nguyên lý hoạt động của biến tần cũng theo 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn chỉnh lưu:
- Đây là lúc dòng điện xoay chiều 3 pha được chuyển đổi thành dòng điện một chiều gợn sóng. Bộ chỉnh lưu thường bao gồm 6 diode, hoạt động theo nguyên lý chỉ cho phép dòng điện đi qua khi điện áp đầu vào tại cực dương lớn hơn cực âm.
- Dòng điện xoay chiều 3 pha bao gồm ba sóng điện áp dao động độc lập, khi đi qua bộ chỉnh lưu sẽ được chuyển thành dòng điện một chiều gợn sóng.
- Giai đoạn lọc:
- Dòng điện một chiều gợn sóng sau khi chỉnh lưu sẽ được ổn định thông qua bộ lọc bus DC.
- Bộ phận này bao gồm các tụ điện và điện trở, giúp loại bỏ nhiễu và làm phẳng dòng điện.
- Tụ điện đóng vai trò hấp thụ hoặc giải phóng electron để bù đắp dao động trong dòng DC, trong khi điện trở giúp phân bổ điện áp đồng đều trên các tụ, đảm bảo hiệu quả tối đa.
- Giai đoạn nghịch lưu:
- Dòng DC ổn định được đưa đến bộ nghịch lưu, nơi nó được chuyển đổi trở lại thành dòng AC đầu ra. Bộ nghịch lưu sử dụng các IGBT (Transistor lưỡng cực cổng cách điện) có thể được coi là công tắc điện tử có khả năng bật/tắt với tần số rất cao, lên đến hàng nghìn lần mỗi giây.
- Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) được áp dụng tại giai đoạn này để mô phỏng dạng sóng sin, phù hợp với yêu cầu hoạt động của động cơ điện. Sự điều chỉnh linh hoạt của PWM cho phép thay đổi tần số và điện áp đầu ra, tạo điều kiện điều khiển động cơ một cách chính xác.
Kiểm soát tốc độ: Tốc độ quay của động cơ điện tỷ lệ thuận với tần số của bộ nghịch lưu AC (theo công thức: tốc độ = tần số ÷ số cực x 120). Như vậy, tần số càng cao thì tốc độ động cơ điện càng nhanh. Bằng cách kiểm soát tần số thông qua bộ nghịch lưu, biến tần có thể thay đổi tốc độ động cơ, đáp ứng nhu cầu của từng ứng dụng cụ thể.
Kết luận về nguyên lý hoạt động của biến tần
Như vậy, thông qua ba giai đoạn chính, biến tần có thể chuyển đổi dòng điện xoay chiều đầu vào thành dòng điện xoay chiều đầu ra có tần số và điện áp được kiểm soát. Việc nắm vững nguyên lý hoạt động của biến tần sẽ giúp bạn dễ dàng điều chỉnh và vận hành động cơ, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả sản xuất.
Là thương hiệu toàn cầu chuyên cung cấp các giải pháp năng lượng thông minh, biến tần CHINT là lựa chọn hàng đầu giúp doanh nghiệp tối ưu hóa hiệu suất làm việc của thiết bị, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống điện.
Một số dòng biến tần nổi bật của CHINT:
- Biến tần NVF5: Chuyên dùng trong ngành chế tạo máy với công suất từ 0.4 – 7.5kW, kích thước nhỏ, truyền thông RS485.
- Biến tần NVF2G-S: Công suất 1.5kW – 400kW, chịu quá tải tốt, 16 cấp tốc độ, tiết kiệm năng lượng.
Liên hệ đội ngũ kỹ thuật CHINT tại Việt Nam để nhận tư vấn chi tiết về giải pháp biến tần phù hợp với doanh nghiệp bạn.
---------------------------------
CHINT VIETNAM - Văn phòng đại diện chính thức của Tập Đoàn CHINT tại Việt Nam.
Hotline: 033.258.7777
Wesbite: chintglobal.vn
Email: [email protected]
Địa chỉ: Tòa nhà Sonatus - Số 15 Lê Thánh Tôn, phường Bến Nghé, Quận 1, TP. HCM
