Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM BIẾN TẦN LÀ GÌ? Biến tần Fuji Electric nhật bản (HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam) Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều 3 pha. Đây là công thức về tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha, để thay đổi được tốc độ động cơ chúng ta có 3 phương pháp: 1 thay đổi số cực động cơ P, 2 thay đổi hệ số trượt s, và thay đổi tần số của điện áp đầu vào. Và BIẾN TẦN là thiết bị dùng để thay đổi tần số của của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ -> Qua đó thay đổi tốc độ động cơ theo công thức trên
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
BIẾN TẦN LÀ GÌ?
Biến tần Fuji Electric nhật bản
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi và điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều
3 pha thông qua việc thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều 3 pha.
Đây là công thức về tốc độ động cơ xoay chiều 3 pha,
để thay đổi được tốc độ động cơ chúng ta có 3
phương pháp: 1 thay đổi số cực động cơ P, 2 thay đổi
hệ số trượt s, và thay đổi tần số của điện áp đầu vào.
Và BIẾN TẦN là thiết bị dùng để thay đổi tần số của
của nguồn cung cấp xoay chiều 3 pha đặt lên động cơ -> Qua đó thay đổi tốc độ động cơ theo
công thức trên
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
1. Nguyên lý hoạt động của biến tần
Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, Đầu tiên, nguồn
điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công
đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Điện đầu vào có thể là một pha
hoặc ba pha, nhưng nó sẽ ở mức điện áp và tần số cố định
Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối
xứng. Mới đầu, điện áp Một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện. Điện áp một chiều
này ở mức rất cao. Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ biến đổi IGBT (IGBT là
từ viết tắt của Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống như một công tắc bật và
tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) của Biến tần sẽ tạo ra một điện áp Xoay
chiều ba pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển
mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất
trên lõi sắt động cơ.
Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Biến tần Fuji Electric
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp
tuỳ theo bộ điều khiển (khi cần tăng hoặc giảm tốc độ của động cơ). Theo lý thuyết, giữa tần số
và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không
đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc
4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ
phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện
bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ
bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp
hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và thích hợp với
nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và giám sát trong hệ thống
SCADA
.
Sơ đồ mạch bên thực tế tương ứng với sơ đồ khối của biến tần Fuji Electric
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
Biến tần Fuji Lift được dùng phổ biến trong ngành thang máy ở Việt Nam
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
2. Các bộ phận cơ bản của biến tần
Thông qua quá trình hoạt động của biến tần, ta có thể rút ra cấu tạo biến tần gồm mạch
chỉnh lưu, mạch một chiều trung gian (DC link), mạch nghịch lưu và phần điều khiển (hình vẽ)
2.1 Bộ chỉnh lưu (Diot)
Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho động cơ
là quá trình chỉnh lưu. Điều này đạt được bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt sóng toàn
phần.
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn, trong đó
dòng điện xoay chiều một pha được chuyển đổi thành một chiều. Tuy nhiên, cầu đi-ốt được sử
dụng trong Biến tần cũng có thể cấu hình đi-ốt bổ sung để cho phép chuyển đổi từ điện xoay
chiều ba pha thành điện một chiều.
Các đi-ốt chỉ cho phép luồng điện theo một hướng, vì vậy cầu đi-ốt hướng dòng electron
của điện năng từ Dòng Xoay chiều (AC) thành Dòng Một chiều (DC).
Hình ảnh thực tế DIOT trong biến tần Fuji Electric
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
2.2 Tuyến dẫn Một chiều (DC Bus)
Tuyến dẫn Một chiều là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp Một chiều đã chỉnh lưu. Một tụ
điện có thể trữ một điện tích lớn, nhưng sắp xếp chúng theo cấu hình Tuyến dẫn Một chiều sẽ
làm tăng điện dung. Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo
ra điện năng cho động cơ.
2.3 Bộ nghịch lưu (IGBT)
Thiết bị IGBT được công nhận cho hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh. Trong biến tần,
IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp Tuyến dẫn
Một chiều được trữ trong tụ điện.
Bằng cách sử dụng Điều biến Độ rộng Xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật và tắt theo
trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang.
PWM có thể được sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ giống hệt với sóng dạng sin. Tín hiệu
này được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
Hình ảnh thực tế các IGBT trong biến tần Fuji Electric
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
2.4. Bộ kháng điện xoay chiều (AC Reactor)
Bộ điện kháng dòng Xoay chiều là cuộn cảm hoặc cuộn dây. Cuộn cảm lưu trữ năng lượng
trong từ trường được tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dòng điện.
Bộ điện kháng dòng giúp giảm méo sóng hài, tức là nhiễu trên dòng xoay chiều. Ngoài ra,
bộ điện kháng dòng Xoay chiều sẽ giảm mức đỉnh của dòng điện lưới hay nói cách khách là
giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều. Giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều sẽ cho
phép tụ điện chạy mát hơn và do đó sử dụng được lâu hơn.
Một số hình ảnh thực tế về cuộn kháng AC Reactor
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Bộ điện kháng dòng Xoay chiều có thể hoạt động như một bộ hoãn xung để bảo vệ mạch
chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu và xung gây ra do bật và tắt các tải điện cảm khác bằng bộ ngắt
mạch hoặc khởi động từ.
Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng, như chi phí tăng thêm, cần nhiều không
gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất.
Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dòng có thể được sử dụng ở phía đầu ra của
Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhưng điều này thường không cần thiết do hiệu
suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT.
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
2.5 Bộ điện kháng Một chiều (DC Reactor)
Bộ điện kháng Một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn Một chiều.
Việc giảm tốc độ thay đổi này sẽ cho phép bộ truyền động phát hiện các sự cố tiềm ẩn trước khi
xảy ra hỏng hóc và ngắt bộ truyền động ra.
Bộ điện kháng Một chiều thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các bộ Biến
tần 7,5 kW trở lên. Bộ điện kháng Một chiều có thể nhỏ và rẻ hơn Bộ điện kháng Xoay chiều.
Bộ điện kháng Một chiều giúp hiện tượng méo sóng hài và dòng chồng không làm hỏng tụ
điện, tuy nhiên bộ điện kháng này không cung cấp bất kỳ bảo vệ chống hoãn xung nào cho bộ
chỉnh lưu.
Một số hình ảnh thực tế về cuộn kháng DC Reactor
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
2.6 Điện trở Hãm (Braking resistor)
Tải có lực quán tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động cơ cố chạy
chậm hoặc dừng. Hiện tượng tăng tốc động cơ này có thể khiến động cơ hoạt động như một máy
phát điện. Khi động cơ tạo ra điện áp, điện áp này sẽ quay trở lại tuyến dẫn Một chiều. Lượng
điện thừa này cần phải được xử lý bằng cách nào đó. Điện trở được sử dụng để nhanh chóng
“đốt cháy hết” lượng điện thừa này được tạo ra bởi hiện tượng này bằng cách biến lượng điện
thừa thành nhiệt.
Một số hình ảnh thực tế về điện trở xả - Braking resistor
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Tủ sách chia sẻ kiến thức về Điện công nghiệp và Tự động hóa
HaoPhuong.com – NHÀ PHÂN PHỐI THIẾT BỊ ĐIỆN CÔNG NGHIỆP, TỰ ĐỘNG HÓA HÀNG ĐẦU VIỆT NAM
Nếu không có điện trở, mỗi lần hiện tượng tăng tốc này xảy ra, bộ truyền động có thể ngắt
do Lỗi Quá áp trên Tuyến dẫn Một chiều.
3. Ứng dụng biến tần trong công nghiệp
Một số hình ảnh thực tế ứng dụng biến tần
(HaoPhuong.com – Nhà phân phối thiết bị điện công nghiệp hàng đầu Việt Nam)
Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần - động cơ là bạn có thể điều chỉnh vô cấp tốc
độ động cơ. Tức là thông qua việc điều chỉnh tần số bạn có thể điều chỉnh tốc độ động cơ thay
đổi theo ý muốn trong một dải rộng.
Sử dụng bộ biến tần bán dẫn, cũng có nghĩa là bạn mặc nhiên được hưởng rất nhiều các tính
năng thông minh, linh hoạt như là tự động nhận dạng động cơ; tính năng điều khiển thông qua
mạng; có thể thiết lập được 16 cấp tốc độ; khống chế dòng khởi động động cơ giúp quá trình
khởi động êm ái (mềm) nâng cao độ bền kết cấu cơ khí; giảm thiểu chi phí lắp đặt, bảo trì; tiết
kiệm không gian lắp đặt; các chế độ tiết kiệm năng lượng,…
Bạn sẽ không còn những nỗi lo về việc không làm chủ, khống chế được năng lượng quá trình
truyền động bởi vì từ nay bạn có thể kiểm soát được nó thông qua các chế độ bảo vệ quá tải, quá