Biến tần là gì ? Nguyên lý hoạt động và lợi ích của biến tần đối với cuộc sống

Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều, từ tần số này thành tần số khác có thể điều chỉnh được.

Vậy 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 chỉ cần thực hiện thao tác đơn giản là điều chỉnh tần số thì đã có thể tự do và liên tục thay đổi tốc độ quay của động cơ một cách linh hoạt và hiệu quả.

Ví dụ : Biến tần thay đổi tần số của dòng điện 3 pha 380V từ 1Hz đến 50Hz, hay tới 60Hz, thậm chí lên tới 400Hz và có thể điều chỉnh được. Theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên. Chính vì vậy nhờ có biến tần mà ta có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz

Biến tần có tác dụng gì ?

Biến tần có 5 tác dụng chính sau:  Bảo vệ động cơ, Giảm hao mòn cơ khí, Tiết kiệm điện, Nâng cao năng suất, Đáp ứng yêu cầu công nghệ.

• 1. Bảo vệ động cơ

Biến tần có thể thay đổi tốc độ động cơ dễ dàng, bởi vậy dòng khởi động của động cơ sẽ không vượt quá 1,5 lần so với dòng khởi động truyền thống bằng sao-tam giác, 4~6 lần dòng định mức.

Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ cao áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.

• 2. Giảm hao mòn cơ khí

Biến tần giúp quá trình khởi động từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.

• 3. Tiết kiệm điện

Nhờ dễ dàng thay đổi tốc độ cho nên biến tần có thể tiết kiệm điện năng cho các tải thường không cần phải chạy hết công suất.

Tiết kiệm điện 20-30 phần trăm so với hệ thống khởi động truyền thống.

• 4. Nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm

Biến tần có thể giúp động cơ chạy nhanh hơn, thông thường là 54-60Hz, bình thường là 1500v/p với 50Hz, khi có biến tần thì 1800v/p với 60Hz, giúp tăng sản lượng đầu ra cho máy, tăng tốc độ cho các quạt thông gió.

• 5. Cải tiến công nghệ

Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên hệ số cosphi đạt ít nhất là 0.96, công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, gần như được bỏ qua, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tủ tụ bù, giảm thiểu hao hụt đường giây.

Lợi ích mà biến tần mang lại trong các ngành sản xuất ?

• 1.  Bảo vệ động cơ khỏi mài mòn cơ khí.

Khi khởi động động cơ trực tiếp từ lưới điện, vấn đề shock và hao mòn cơ khí là không thể kiểm soát. Biến tần giúp khởi động êm động cơ, dù cho quá trình khởi động – ngắt động cơ diễn ra liên tục, hạn chế tối đa hao mòn cơ khí.

• 3. Tiết kiệm điện, bảo vệ các thiết bị điện trong cùng hệ thống.

Khi khởi động trực tiếp, dòng khởi động lớn gấp nhiều lần so với dòng định mức, làm cho lượng điện tiêu thụ tăng vọt. Biến tần không chỉ giúp khởi động êm, mà còn làm cho dòng khởi động thấp hơn dòng định mức, tiết kiệm lượng điện ở thời điểm này. Đồng thời, không gây sụt áp (thậm chí gây hư hỏng) cho các thiết bị điện khác trong cùng hệ thống. Ngoài ra đối với tải bơm, quạt, máy nén khí…hoặc những ứng dụng khác cần điều khiển lưu lượng/áp suất, biến tần sẽ giúp ngừng động cơ ở chế độ không tải, từ đó tiết kiệm tối đa lượng điện năng tiêu thụ.

• 4. Tăng năng suất sản xuất.

Đối với nhiều ứng dụng, như ngành dệt, nhuộm, nhựa…việc sử dụng   biến tần sẽ làm năng suất tăng lên so với khi sử dụng nguồn trực tiếp, giúp loại bỏ được một số phụ kiện cồng kềnh, kém hiệu quả như puli, motor rùa (motor phụ)…

• 5. Đáp ứng yêu cầu công nghệ.

Đối với các ứng dụng cần đồng bộ tốc độ, như ngành giấy, dệt, bao bì nhựa, in, thép,…hoặc ứng dụng cần điều khiển lưu lượng hoặc áp suất, như ngành nước, khí nén…hoặc ứng dụng như cẩu trục, thang máy…Việc sử dụng  biến tần là điều tất yếu, đáp ứng được yêu cầu về công nghệ, cải thiện năng suất.

Ưu điểm của việc sử dụng biến tần là gì ?

Để giúp các bạn hình dung dễ hơn về tác dụng của biến tần, hãy cùng xem các hình ảnh dưới đây.

1. Tốc độ động cơ có thể được tự do thay đổi.	2. Khởi động và dừng êm	3. Không cần thay đổi puly
4. Có thể giảm thiểu công suất nguồn điện	5. Chiều quay có thể dễ dàng thay đổi

Các thương hiệu biến tần được sử dụng nhiều nhất hiện nay

Biến tần xuất xứ Châu Âu

Biến tần ABB: Được thành lập từ năm 1988 tại Zurich, Thụy Sỹ. ABB là một trong những hãng biến tần phổ biến tại Việt Nam. Hiện nay ABB hoạt động trong 5 lĩnh vực: thiết bị điện, hệ thống điện, tự động hóa và truyền động, tự động hóa quy trình và thiết bị điện hạ thế.

Biến tần Siemens:Là tập đoàn công nghệ điện và điện tử toàn cầu đại diện cho các thành tựu kỹ thuật, sáng kiến, chất lượng, sự tin cậy và tính quốc tế. Siemens chính thức có mặt tại Việt Nam vào năm 1993, có ba văn phòng tại Hà Nội, Đà Nẵng, và thành phố Hồ Chí Minh.

Ngoài ra, còn một số hãng biến tần có thị phần ít hơn như Emerson, Keb, Vacon, Lenze, GE Funuc, Control Technique, Telemecanique, Allen…

Biến tần xuất xứ Nhật Bản

Một số dòng biến tần có xuất xứ Nhật Bản nổi tiếng với chất lượng tốt, hoạt động bền bỉ, đặc biệt có chức năng chuyên dụng, tuy nhiên giá thành khá cao, có thể kể đến các thương hiệu như Yaskawa, Mitsubishi, FuJi, Panasonic, Hitachi, Toshiba…

Biến tần xuất xứ Hàn Quốc

Hãng biến tần xuất xứ Hàn Quốc phổ biến tại Việt Nam hiện nay là LS. Biến tần này có giá thành tương đối thấp so với các dòng biến tần xuất xứ Nhật Bản và châu Âu.

Biến tần xuất xứ Trung Quốc

Việt Nam là thị trường tiêu thụ và nhập khẩu rất nhiều dòng biến tần đến từ Trung Quốc với giá thành và chất lượng khác nhau, với sự phát triển của công nghệ hiện đại và sự đầu tư vào nghiên cứu phát triển, chất lượng biến tần Trung Quốc ngày nay thậm chí được đánh giá không thua kém các hãng khác. Một số dòng được sử dụng tại thị trường Việt Nam có thể kể đến như INVT, Inovance, Veichi, Sinee, Gtake…với giá thành từ trung bình đến rất rẻ, nhưng để chọn được dòng biến tần chất lượng tốt, uy tín và giá cả hợp lý thật sự là bài toán nan giải với người sử dụng.

Biến tần INVT được đánh giá là dòng biến tần Trung Quốc chất lượng cao được sử dụng nhiều nhất tại thị trường Việt Nam với uy tín đã được chứng minh trong suốt hơn 14 năm qua. Hiện nay, biến tần INVT được tin dùng trên 80 quốc gia, có 9 nhà máy, 12 trung tâm R&D, 850 kỹ sư nghiên cứu và phát triển. Tại Việt Nam, Hoàng Gia Automation là nhà phân phối chính thức của INVT tại khu vực miền Bắc.

Ví dụ minh họa cho Tác dụng của biến tần

Để hiểu rõ hơn, chúng ta sẽ đi vào từng trường hợp cụ thể để thấy biến tần có những lợi ích như thế nào

Trường hợp 1 : Với bơm quạt:

Khi không sử dụng biến tầnBạn không thể thay đổi tốc độ động cơ và cần phải điều chỉnh luồng không khí bằng cách sử dụng một van điều tiết (van on-off). Ngay cả khi bạn làm giảm luồng không khí, lượng điện sử dụng sẽ không thay đổi đáng kể.	Khi sử dụng biến tần :Tốc độ động cơ có thể được tự do thay đổi. Đối với quạt và máy bơm, tác dụng tiết kiệm điện rất lớn.

Trường hợp 2 : Với băng tải:

Khi không lắp biến tầnBăng tải khởi động và dừng đột ngột làm cho vật trên băng tải bị đổ hoặc rơi.	Khi lắp biến tầnQuá trình khởi động và dừng êm nên vật không bị đổ.

Trường hợp 3 : Lưới điện thay đổi tần số:

Khi không sử dụng biến tầnBạn không thể thay đổi tốc độ động cơ và phải điều chỉnh tốc độ bằng cách sử dụng một Puly. Mất một lực để di chuyển, tốn thời gian và không khoa học.	Khi sử dụng biến tầnChúng ta có thể chuẩn hóa máy, dùng cho cả hai nguồn điện tần số 50Hz và 60Hz