Biến Tần
Biến Tần Là Gì? Nguyên Lý Hoạt Động Của Biến Tần Như Thế Nào?
Biến tần là một loại thiết bị cực kỳ quan trọng trong nhiều hệ thống kỹ thuật tự động hóa công nghiệp và điều khiển công nghiệp. Chúng giúp điều khiển các loại động cơ điện một cách chính xác và linh hoạt theo nhu cầu sử dụng. Qua đó giúp tăng hiệu quả sản xuất, giúp doanh nghiệp tiết kiệm điện, tiết kiệm chi phí,…
Để hiểu rõ hơn về dòng sản phẩm này, mời bạn đọc tìm hiểu qua bài viết ngắn dưới đây nhé!
Biến tần (inverter) là gì?
Biến tần trong tiếng Anh gọi là Inverter, nó là một thiết bị điện tử có chức năng biến đổi tần số và điện áp của dòng điện xoay chiều hoặc 1 chiều cố định ở đầu vào thành dòng điện xoay chiều có điện áp và tần số có thể điều chỉnh được ở đầu ra.
Nhờ khả năng này mà biến tần có thể cho phép người dùng điều khiển tốc độ của động cơ một cách chính xác và linh hoạt, mở ra nhiều ứng dụng đa dạng trong cuộc sống.
Biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ 1 pha hay 3 pha bằng cách điều khiển tần số và điện áp của nguồn điện cung cấp cho động cơ. Dựa trên công thức sau đây:
Ns = 120f/p
Trong đó:
- Ns: Tốc độ động cơ
- f: Tần số nguồn điện
- p: Số cực của động cơ
Như bạn đã thấy, số cặp cực p là cố định, vì vậy muốn thay đổi tốc độ động cơ chỉ có thể là thay đổi tần số dòng điện.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Về cơ bản, biến tần được cấu thành từ các thành phần chính sau đây:
Bộ phận chính:
- Driver board
- Control board
- Board nguồn
- Contactor Bypass
- DC Bus
- Màn hình biến tần
- Vỏ biến tần
- Quạt làm mát
Trong đó có các mạch điện tử quan trọng như:
- Mạch chỉnh lưu
- Mạch lọc nhiễu
- Mạch nghịch lưu
- Mạch điều khiển

Biến tần hoạt động dựa trên nguyên lý cơ bản sau:
- Chuyển đổi AC thành DC: Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha từ nguồn cung cấp sẽ được biến tần chuyển đổi và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng thông qua các bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Biến tần sẽ lưu trữ điện áp DC này trong các tụ điện mắc nối tiếp gọi là DC bus.

- Điều chế: Nguồn điện một chiều này sẽ được điều chế bằng các mạch điện tử để tạo ra một sóng vuông có tần số và biên độ thay đổi (thường là bộ điều chế PWM).
- Chuyển đổi DC thành AC: Cuối cùng, sóng vuông này sẽ được chuyển đổi trở lại thành điện áp xoay chiều 3 pha có tần số và biên độ điện áp mong muốn thông qua các bộ nghịch lưu là các linh kiện điện tử công suất như IGBT, Mosfet,… Với nền khoa học công nghệ ngày một phát triển, tần số chuyển mạch của các linh kiện công suất này có thể đạt đến tần số siêu âm. Giúp động cơ hoạt động êm ái và đồng thời giảm tổn hao trên lõi sắt từ.

=> Xem thêm: Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của biến tần
Các lợi ích mà biến tần mang lại
Điều khiển tốc độ động cơ chính xác
Bằng cách điều chỉnh tần số điện đầu vào, biến tần giúp điều khiển linh hoạt và nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ. Cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ một cách linh hoạt, mượt mà và liên tục. Đặc biệt , trong các ứng dụng như máy nghiền, băng tải,…
Tiết kiệm năng lượng
Khi động cơ hoạt động có tải thấp, biến tần tự động giảm công suất, giúp tiết kiệm điện năng đáng kể. Đồng thời giúp tăng tuổi thọ động cơ.
Bảo vệ động cơ
Do điều khiển điện áp và tần số tối ưu, biến tần cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn cho động cơ khỏi các vấn đề như quá tải nhiệt điện, lỗi mất pha, quá áp, dưới áp, v.v.
Tăng độ chính xác và chất lượng sản phẩm
Biến tần với phương pháp điều khiển vector có khả năng điều khiển mô-men xoắn độc lập với tốc độ, giúp tăng độ chính xác trong các quá trình sản xuất. Biến tần cũng giúp ổn định tốc độ và mô-men xoắn, đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều, tăng sản lượng.
Giảm tiếng ồn và độ rung
Biến tần giúp giảm thiểu tiếng ồn và độ rung khi động cơ khởi động và dừng. Tạo môi trường làm việc tốt, yên tính cho người lao động.
Tăng độ tin cậy
Hệ thống truyền tốc độ động cơ trên biến tần có thể điều chỉnh đáng tin cậy hơn các phương pháp cơ học truyền thống như sử dụng van, bánh răng, cửa gió hoặc tuabin để kiểm soát tốc độ và lưu lượng.
Khởi động mềm
Biến tần giúp khởi động động cơ từ chậm đến nhanh một cách từ từ. Giúp giảm sốc cơ học (do dòng khởi động cao), giảm hao mòn động cơ, dây đai hoặc bánh răng. Khi biến tần khởi động động cơ chạy (động cơ mang tải), động cơ không bị khởi động đột ngột. Qua đó làm giảm khả năng hư hỏng lớp cách nhiệt hoặc cuộn dây bên trong động cơ.
Quá trình khởi động động cơ bằng biến tần từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải nặng mà vẫn đảm bảo an toàn, hiệu quả.
Hệ số công suất cao
Hệ số công suất cosφ là một đại lượng quan trọng trong hệ thống điện, chỉ ra mức độ hiệu quả sử dụng điện năng. Một hệ thống điện có cosφ càng gần về 1, nghĩa là hệ thống đó đang sử dụng nguồn năng lượng điện rất hiệu quả. Khi tải giảm, hệ số công suất của động cơ rất thấp, đồng nghĩa với việc công suất phản kháng từ động cơ đang tăng.
Có nhiều phương pháp để cải thiện hệ số công suất cosφ của hệ thống, bao gồm:
- Sử dụng các tụ bù điện ba pha hay tủ bù công suất phản kháng để bù trừ công suất cảm kháng của các tải cảm.
- Sử dụng biến tần: Bằng cách điều chỉnh hình dạng sóng dòng điện cung cấp cho động cơ. Biến tần có thể giảm thiểu các thành phần hài (harmonics) gây ra bởi các tải phi tuyến tính, từ đó cải thiện hệ số công suất.
Hiện nay có rất nhiều dòng biến tần có hệ số công suất cao như Yaskawa U1000 (cosφ = 0,98), Yaskawa GA700 (cosφ = 0,95), Yaskawa A1000 (cosφ = 0,95),…
Phục hồi năng lượng trượt
Công suất cơ bản được cung cấp cho Roto bởi Stator được gọi là công suất khe hở không khí Pg. Công suất cơ học được phát triển bởi:
Pm = Pg – sPg

=> Xem thêm: Biến Tần Dùng Để Làm Gì? Tầm Quan Trọng Của Biến Tần Trong Công Nghiệp
Ứng dụng của biến tần trong công nghiệp
Biến tần được ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng ở nhiều ngành công nghiệp và dân dụng khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến:
Ngành dệt may: Điều khiển tốc độ máy dệt, ổn định lực căng sợi, tránh đứt sợi và đảm bảo chất lượng vải.
Ngành giấy: Điều khiển tốc độ máy cán, máy cắt giấy
Ngành thực phẩm:
- Điều chỉnh tốc độ băng tải để phù hợp với quá trình sản xuất, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
- Điều chỉnh tốc độ máy trộn để đạt được độ truyền động đồng nhất của hỗn hợp.
Ngành xây dựng: Điều chỉnh tốc độ máy trộn để đạt được độ đồng đều của hỗn hợp bê tông. Thay đổi lưu lượng và áp suất của máy bơm để đáp ứng nhu cầu sử dụng.
Ngành hóa chất:
- Điều chỉnh tốc độ máy khuấy qua điều chỉnh điện áp và tần số để đạt được độ đồng nhất của các dung dịch hóa chất.
- Thay đổi lưu lượng và áp suất của máy bơm để vận chuyển hóa chất.
Ngành ô tô:
- Điều chỉnh tốc độ băng chuyền để phù hợp với quá trình lắp ráp.
- Điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của máy thử nghiệm để kiểm tra hiệu suất của các bộ phận ô tô.
Ngành xử lý nước thải:
- Điều chỉnh lưu lượng và áp suất của máy bơm để xử lý nước thải hiệu quả.
- Điều chỉnh tốc độ quạt để đảm bảo thông gió tốt cho các bể xử lý.
Năng lượng điện mặt trời: Các Inverter hòa lưới thực hiện biến đổi năng lượng điện từ dòng điện một chiều nguyên khai ra điện 3 pha đồng bộ với lưới điện. Do điện thu được từ các nguồn năng lượng tái tạo là không ổn định, phụ thuộc nhiều vào thời tiết và khí hậu. Vì vậy, để hòa lên lưới điện công nghiệp, đã sử dụng các biến tần tích hợp các bộ lưu điện (ắc quy, UPS, pin, …).
Cùng các ứng dụng như cẩu trục, thang máy, máy nén khí, hệ thống HVAC,… Biến tần giúp thay thế cho việc sử dụng cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công nghiệp.
Các hãng biến tần tốt nhất hiện nay
Biến tần Yaskawa
Yaskawa Electric là một trong những tập đoàn hàng đầu thế giới trong lĩnh vực sản xuất và cung cấp các sản phẩm trong lĩnh vực truyền động điện, robot công nghiệp. Với trụ sở chính tại Kitakyushu, Fukuoka, Nhật Bản, Yaskawa đã có hơn một thế kỷ kinh nghiệm trong việc phát triển và sản xuất các giải pháp tự động hóa tiên tiến.
Sản phẩm chủ lực
- Biến tần Yaskawa
- Robot công nghiệp
- Servo motor
Biến tần Siemens
Siemens là một tập đoàn công nghiệp hàng đầu thế giới, có lịch sử lâu đời (170 năm) và danh tiếng trong lĩnh vực sản xuất, cung cấp các giải pháp tự động hóa công nghiệp, bao gồm cả biến tần. Với sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và kinh nghiệm lâu năm, Siemens đã trở thành một trong những nhà cung cấp biến tần đáng tin cậy nhất trên thị trường.
Các dòng sản phẩm biến tần Siemens nổi bật
- Sinamics V20
- Sinamics G120
- Sinamics S120
Biến tần Nidec
Nidec là một trong những tập đoàn hàng đầu thế giới về sản xuất động cơ điện và các thiết bị truyền động. Đến năm 2017, Nidec hoàn tất thủ tục mua lại Control Techniques, chính thức phát triển một ngành mới là sản xuất biến tần.
Với sự đa dạng về sản phẩm, từ các động cơ siêu nhỏ đến các động cơ công nghiệp lớn, Nidec đã khẳng định vị thế của mình trong lĩnh vực tự động hóa.
Một số dòng sản phẩm biến tần Nidec nổi bật bao gồm:
- Nidec C300
- Nidec F300
- Nidec F600
- Nidec H300
- Nidec M600
Biến tần V&T
Công ty TNHH Công nghệ Truyền động V&T là một trong những hãng sản xuất biến tần hàng đầu tại Trung Quốc. Thành lập vào năm 2006, V&T đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một thương hiệu uy tín trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa.
Các sản phẩm chủ lực bao gồm:
- Biến tần V&T
- Servo Drive và Động cơ Servo
- PLC (Programmable Logic Controller)
Ngoài các hãng trên, cũng có các nhiều hãng nổi tiếng khác như LS, Fuji, Mitsubishi,… Bạn đọc có thể xem thêm bài viết các hãng biến tần nổi tiếng nhất hiện nay để biết thêm chi tiết
Các loại biến tần thông dụng
Biến tần có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau, dưới đây là 3 loại biến tần theo điện áp nguồn vào.
Biến tần 1 pha 220V
Đây là loại biến tần có khả năng điều chỉnh tần số và điện áp của dòng điện xoay chiều một pha, biến đổi từ nguồn 1 pha 220V thành nguồn ba pha có tần số và điện áp điều chỉnh được. Nhờ đó, chúng ta có thể điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ 3 pha một cách linh hoạt.
Loại biến tần này thường được sử dụng ở các khu vực không có điện ba pha để sử dụng.
Biến tần 3 pha 220V
Biến tần 3 pha 220 V là một giải pháp hiệu quả để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ ba pha.
Nó được sử dụng để điều chỉnh tần số và điện áp của dòng điện 3 pha, biến đổi từ nguồn điện lưới thành nguồn có tần số và điện áp điều chỉnh được.
Biến tần 3 pha 380V
Tương tự, biến tần ba pha 380V dùng để thay đổi tần số và điện áp của điện xoay chiều ba pha, biến đổi từ nguồn lưới điện 3 pha 380V tạo ra dòng điện ba pha có tần số và điện áp điều chỉnh được.
=> Xem thêm: Các loại biến tần trên thị trường
Mua biến tần chính hãng ở đâu?
Công ty Cổ phần Công nghệ Nam Phương Việt (NPV) là nhà phân phối của các dòng sản phẩm biến tần từ các hãng lớn như: Biến tần Yaskawa, Biến tần Siemens, Biến tần V&T,… tại Việt Nam.
Với hơn 14 năm phát triển, NPV nhận được sự tin tưởng, hợp tác của Quý khách hàng trên toàn quốc. Chúng tôi chuyên cung cấp sản phẩm và phát triển giải pháp dẫn đầu thị trường Việt Nam trong lĩnh vực Tự động hóa, thiết kế – thi công – lắp đặt Tủ bảng điện & Thang máng cáp.
Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ Hotline 0903 803 645.