Cấu tạo và nguyên lý hoạt động các bộ phận của biến tần

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CÁC BỘ PHẬN BÊN TRONG BIẾN TẦN

 

 

1. Sơ lược về cấu tạo bên trong của biến tần

Cấu tạo của biến tần không mấy phực tạp với các bộ phận luôn làm việc liên tục và hỗ trợ nhau rất tốt gồm có mạch chỉnh lưu, tụ điện nắn phẳng, mạch nghịch lưu, mạch điều khiển.

Đặc điểm cấu tạo mạch biến tần

Với mạch chỉnh lưu: chuyển đổi AC thành DC vô cùng nhanh chóng do sử dụng bộ phận bán dẫn đó là Diot giúp cho mạch chỉnh lưu này thực hiện nhiệm vụ của mình chính xác.

Tụ điện nắn phẳng: hoạt động dựa trên điện áp DC nhằm nắn phẳng điện áp này sau đó chuyển đổi sang mạch chỉnh lưu.

Mạch nghịch lưu: được sử dụng chủ yếu với mục đích xuất điện áp AC từ điện áp DC. Bộ phận này từ tên gọi đến chức năng đều khác hoàn toàn với bộ chỉnh lưu và thường bộ phận này dùng để cấp điện áp hay tần số biến thiên cho các động cơ. Ngoài ra còn sử dụng thêm bộ phận nhỏ nhằm đóng cắt bán dẫn tốt hơn giúp đóng mở thiết bị dễ dàng.

Mạch điều khiển dùng để điều khiển và kiểm soát làm cho biến tần hoạt động ổn định, đồng thời cài đặt biến tần chính xác với các giá trị hay tốc độ hoạt động nên nhờ có bộ phận này biến tần làm việc hiệu quả hơn.

Chính những bộ phận này mà người dùng sẽ biết được bộ phận bên trong biến tần ra sao mà dùng tốt nhất cho chính công việc của mình và với những thông tin sơ lược này có thể bạn sẽ biết cách điều chỉnh cho biến tần hoạt động một cách ổn định nhất.

2. Nguyên lý hoạt động cơ bản của một biến tần

Biến tần hoạt động dựa trên các bộ phận bên trong liên kết và dựa vào đây bạn sẽ biết chính xác biến tần làm việc ra sao mà dùng hiệu quả nhất cho chính công việc của bạn.

Qua 2 công đoạn biến tần hoạt động cụ thể như sau:

Công đoạn thứ nhất: biến tần 1 pha hay là 3 pha đều sử dụng tốt nên khi cho nguồn điện AC vào được bộ chỉnh lưu và bộ lọc xem xét sau đó biến đổi nguồn điện đó thành nguồn điện 1 chiều DC. Công đoạn này cho thấy rõ bộ chỉnh lưu làm việc có thêm Diot cùng tụ điện hỗ trợ mà công đoạn này thực hiện thành công.

Công đoạn thứ hai: điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi nhanh chóng thành điện áp xoay chiều với 3 pha đối xứng. Thật ra lúc đầu điện áp 1 chiều dược giữ lại ở tụ điện nhưng sau đó điện áp 1 chiều này có dòng định mức quá cao nên cho bộ phận nghịch lưu hoạt động nhằm xử lý bộ bán dẫn, thay đổi dòng điện mau chóng mà còn giảm được tiếng ồn cho động cơ. Thế nên khi sử dụng dựa vào hai công đoạn này bạn sẽ thấy được sự nổi bật của bộ nghịch lưu mà dùng hiệu quả hơn thiết bị biến tần.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của biến tần

3. Các bộ phận của biến tần hoạt động như thế nào

a. Bộ chỉnh lưu hoạt động ra sao?

- Tạo điện áp DC từ lưới điện AC phải dựa vào Diot để cho bộ phận này đưa dòng điện một chiều vào sau đó không cho dòng điện đó chạy về hướng ngược lại. Muốn sử dụng điện áp AC tốt nhất thì cần phải dựa vào đặc tính này để dòng điện áp AC vào đúng hai điểm có trong mạch chỉnh lưu, điện áp đó sẽ đưa sang tải và chạy đúng hướng. Nói một cách khác thì điện áp AC này chuyển đổi theo mạch chỉnh lưu sang điện áp DC và nhờ vậy mà biến tần mới cho ra các đặc tính tốt đem đến lợi ích tuyệt vời cho người sử dụng.

- Nguyên tắc hoạt động của bộ chỉnh lưu: Một số loại đầu vào của AC theo 3 pha thì bộ nối sẽ cùng với Diot liên kết lại tạo thành một mối nối giúp chỉnh lưu sóng của nguồn điện AC nhanh chóng và điều này đã làm cho điện áp đầu ra đúng với yêu cầu mà người dùng mong muốn.

- Nguyên tắc hoạt động của mạch nắn phẳng: Đa phần người dùng sẽ sử dụng tụ điện nhằm nắn phẳng điện áp ở đầu ra.

- Mạch giới hạn dòng điện nhảy vọt: Để xảy ra tình trạng này cần phải dựa vào những nguyên tắc làm việc của mạch chỉnh lưu, thường thì các tải điện trở xuất hiện khi đưa vào ứng dụng thực tế từ người dùng và như vậy tụ điện nắn phẳng sẽ được sử dụng làm tải.

Dòng điện thì dùng để xung kích qua mạch sau đó cho điện áp tức thời nạp thêm vào tụ điện, việc này đã làm cho các Diot chỉnh lưu không bị hư hại nặng nề do sử dụng dòng điện xung kích. Không những vậy điện trở được đưa vào trong mạch nối tiếp nhằm ngăn chặn các dòng điện xung kích trong khoản thời gian rất ngắn khi người dùng cho nguồn điện chính đi vào. Chính vì cho thiết bị hoạt động theo quy trình thế này mà điện trở bị đoản mạch ở hai đầu nối và như vậy sản sinh ra một mạch bỏ qua điện trở. Thế nên mạch này được các kĩ thuật viên gọi là mạch giới hạn dòng điện xung kích.

- Dạng sóng ở đầu vào có tải tụ điện: Nhờ những nguyên tắc của mạch chỉnh lưu mà tụ điện nắn phẳng sẽ được sử dụng làm tải. Thường thì dạng sóng nảy chỉ xuất hiện khi dòng điện đầu vào có điện áp AC cao hơn điện áp DC. Chính điều này mà dạng sóng sẽ bị xoắn và như vậy sóng đầu vào sẽ có sự xuất hiện của tải tụ điện.

Sơ đồ hoạt động bộ chỉnh lưu và nghịch lưu trong biến tần

b. Bộ nghịch lưu làm việc theo nguyên lý gì?

Bộ nghịch lưu này làm việc theo nguyên lý riêng không giống hoàn toàn với bộ chỉnh lưu nhưng cũng mang đến rất nhiều lợi ích cho người dùng nên ở trong biến tần hai bộ phận này giữ vai trò rất lớn.

- Cách biến đổi điện áp DC thành AC: Với bộ nghịch lưu thì liên kết cùng các linh kiện khác để cho biến tần hoạt động ổn định nhất. Với công tắc sử dụng nguồn điện áp DC phải cần có bộ chỉnh lưu này chuyển đổi sang điện áp AC nhanh hơn thông qua chu kì định sẵn của công tắc điện nên hướng đi của dòng điện thay đổi và như vậy đã tạo ra dòng điện xoay chiều. Nhờ cách biến đổi cụ thể từ ứng dụng thực tế của công tắc điện mà người dùng dễ nhận diện tính năng của biến tần và bộ phận bộ nghịch lưu hơn nên chính điều này mà các nhà doanh nghiệp dành sự quan tâm lớn từ thiết bị này cho công việc của mình.

- Bộ nghịch lưu còn giúp thay đổi được tần số qua khoảng cách bật tắt từ chính công tắc điện.

- Bộ chỉnh lưu thay đổi điện áp trung bình bằng cách đổi các tỷ lệ thời gian đóng mở của công tắc điện dựa vào các chu kì cùng phương thức biến đổi xung mà điện áp sẽ cho ra đúng với mong muốn người dùng. Nhờ có bộ phận nghịch lưu này mà tính tiết kiệm điện năng của thiết bị càng cao hơn và tránh hư hỏng nhiều hơn.

- Bộ phận này còn nghịch lưu với điện áp AC 3 pha và người dùng luôn sử dụng các bộ phận bán dẫn để biến đổi các điện áp nhanh hơn nhưng cũng có một vài hạn chế riêng nên người dùng cần phải điều chỉnh hợp lý và dùng đúng công suất của biến tần để bộ nghịch lưu này làm việc hiệu quả nhất.

c. Bộ lọc đảm nhiệm chức năng gì trong biến tần

Bộ lọc đảm nhiệm một chức năng lớn trong thiết bị biến tần này bởi bộ lọc hỗ trợ cùng bộ nghịch lưu và bộ chỉnh lưu để cho dòng điện thích hợp vào thiết bị dễ dàng hơn. Thông qua vộ lọc dòng điên sẽ được bộ phận này soi xét mà đưa vào thiết bị sau đó dòng điện sẽ đi thẳng qua bộ chỉnh lưu và bộ nghịch lưu giữ chức vụ hỗ trợ sau bộ chỉnh lưu nhằm để biến tần có thể thay đổi tần số dòng điện này sang tần số dòng điện khác nhanh hơn. Tuy bộ lọc có chức năng quan trọng nhưng điều đáng nói nhất vẫn là sự liên kết giữa các bộ phận với nhau vô cùng tốt.

Bộ lọc trong biến tần

d. Module công suất IGBT là gì

IGBT là một bộ phận thể hiện công suất bán dẫn, đây là một linh kiện không thể thiếu trong biến tần. Thiết bị này cho ra hiệu suất cao do làm việc nhanh chóng, chuyển mạch với độ chính xác cao. Trong thiết bị biến tần, IGBT được đóng mở theo trình tự nhằm tạo xung với độ rộng khác nhau để cho tuyến dẫn 1 chiều được giữ lại ở tụ điện. Khi cho IGBT hoạt động các biến độ rộng xung hình sóng dạng sin hay hình sóng mang. Nếu cho thiết bị này bật tắt ở mỗi điểm giao giữa các sóng thì độ rộng xung sẽ bắt đầu thay đổi.

IGBT biến tần

e. Điện trở hãm là gì

Bộ phận này là bộ phận hỗ trợ cho biến tần làm việc đúng nhiệm vụ và đúng chức năng hơn. Không chỉ thế khi có sự xuất hiện của lượng điện thừa thì điện trở này sẽ nhanh chóng “đốt cháy hết” các lượng điện thừa đó thông qua phương pháp sử dụng nhiệt. Nếu như không sử dụng điện trở này thì khi có hiện tượng tăng tốc xảy ra bộ truyền động cơ sẽ không ngắt dòng điên dẫn đến lỗi quá áp trên tuyến dẫn 1 chiều. Vì vậy mà điện trở hãm rất cần thiết và quan trọng với biến tần.

Điện trở hãm

Nhờ có các bộ phận này mà bạn hiểu hơn về cấu tạo lẫn cách thức hoạt động của từng bộ phận để bạn điều chỉnh và sửa chữa tốt nhất thiết bị của mình nhằm sử dụng trong các ứng dụng cụ thể khác nhau một cách hiệu quả hơn.

4. Đặc tính dòng điện vào và ra của biến tần

Dạng sóng xuất hiện ở biến tần dựa vào dòng điện đầu vào và đầu ra.

Dòng điện đầu vào: dạng sống điện này có hình dáng giống tai thỏ.

Dòng điện đầu ra: dạng sóng nhìn như một tổ hợp hình chữ nhật và nhiều đường thẳng tạo thành thêm thành phần các tần số cao cùng thành phần xung điện áp.

Dạng sóng này được tạo ra từ các hoạt động bật tắc ở bộ phận bán dẫn trong máy biến tần.

Biểu đồ dạng sóng các dòng điện của biến tần

5. Các phương pháp điều khiển của biến tần

Phương pháp điều khiển của biến tần dựa vào phương pháp Vector không cảm biến nhằm tăng các mô – men xoắn nhanh hơn trong phạm vi điều khiển ở tần số thấp.

Khi cho công suất làm việc của máy biến tần tăng lên đột ngột thì công nghệ cải tiến có chất bán dẫn làm cho phương pháp điều khiển Vector này phản hồi lại tốc độ rất nhanh do áp dụng vào các lĩnh vực trong ngành công nghiệp với độ chính xác cao nên người dùng dễ nhìn thấy thiết bị biến tần làm việc ổn định.

Có thể nói biến tần sử dụng phương pháp này nhằm mục đích điều khiển tốc độ làm việc của các bộ phận có trong biến tần hoạt động nhanh hơn, chuẩn xác hơn, độ chính xác cao và thiết bị hoạt động linh hoạt hơn.

Chế độ điều khiển vector vòng kín bên trong biến tần

 

 Xem thêm: Top 5 biến tần được sử dụng phổ biến tại Việt Nam

---

 Tham khảo giá biến tần Danfoss tại đây: Bảng giá biến tần Danfoss mới nhất

 

6. Tầm quan trọng của các thiết bị trong biến tần

Những bộ phận có bên trong thiết bị biến tần rất quan trọng bởi vì mỗi một bọ phận giữ nhiệm vụ khác nhau nhưng đều luôn hỗ trợ cho nhau tốt nhất nhằm cho biến tần hoạt động ổn định và mang đến sự tiện lợi lẫn các ưu điểm nổi bật cho người dùng sử dụng hiệu quả hơn.

Ngoài điều này ra thì các bộ phận bên trong thiết bị biến tần có thể thay thế và điều chỉnh sao cho phù hợp nhất với tính chất công việc mà người dùng cần. Mỗi bộ phận có hình dáng, kích thước và cách làm việc khác nhau nhưng bổ trợ cho nhau liên tục khi người dùng cho biến tần này hoạt động. Thế nên ở bất kì biến tần nào cũng luôn có sự xuất hiện của các bộ phận này đó là bộ chỉnh lưu, bộ lọc, bộ nghịch lưu.

7. Lợi ích khi hiểu được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần

Đầu tiên là về phần cấu tạo bởi tất cả mọi thiết bị nào cũng có cấu tạo cụ thể để mà người dùng biết được thiết bị đó cần bộ phận gì để thay thể, điều chỉnh ra sao mới thích hợp và quan trọng độ bền có hay không? Chính những câu hỏi như thế mà biến tần này phải có cấu tạo chắc chắn qua các bộ phận lắp đặt bên trong biến tần luôn liên kết chặt chẽ với nhau mang đến lợi ích lớn như là dễ điều chỉnh và thay thế linh kiện, làm cho thiết bị biến tần dễ lắp đặt hơn, độ bền và tuổi thọ cao hơn.

Không chỉ về phần cấu tạo không mà cả cách hoạt động của biến tần cũng mang đến nhiều lợi ích cho người dùng như là dễ đưa vào ứng dụng cụ thể, tiết kiệm điện năng lại cao, tích hợp cùng các thiết bị khác mau chóng, làm việc cùng hệ thống điện với các thiết bị điện khác ổn định. Với những lợi ích này mà biến tần càng được các nhà doanh nghiệp dành cho sự quan tâm đặc biệt và đưa vào sử dụng rộng rãi hơn.

Hiểu rõ để sử dụng biến tần tốt hơn

8. Khi cấu tạo bị sai lệch sẽ gây ra vấn đề gì cho hoạt động của biến tần

Khi cấu tạo của biến tần bị sai lệch có rất nhiều nguyên nhân có thể do bộ phận bị hư hỏng dẫn đến tình trạng làm việc của biến tần bị kém và như vậy công việc của người sử dụng bị trì trệ hoặc là các nhà sản xuất đã quên mất linh kiện cần thiết của biến tần này dẫn đến việc đưa vào lắp đặt sử dụng khó khăn và biến tần không đem đến được các lợi ích vốn có cho người dùng.

Cấu tạo sai thì chắc chắn biến tần sẽ dễ hư hỏng hơn hoặc do người sử dụng thay thế linh kiện không đúng theo sách hướng dẫn sử dụng thiết bị này nên mới dẫn đến tình trạng khó khăn trong việc biến tần hoạt động. Vậy nên người dùng biến tần cần phải hết sức lưu ý khi phát hiện ra biến tần bị lỗi hay là bị bất kì vấn đề gì dẫn đến hoạt động chậm, nguy hiểm hơn là hư hỏng nên người dùng cần khắc phục ngay để tránh việc đáng tiếc xảy ra.

Thật ra thiết bị biến tần được nhà sản xuất làm theo tiêu chuẩn nên theo quá trình sản xuất máy sẽ cài đặt một vài tính năng nổi bật để bạn sử dụng tốt hơn nhưng bạn đưa vào sử dụng cho các ứng dụng riêng của mình cũng có thể điều chỉnh lại để phù hợp với tính chất công việc của bạn hơn. Để cho biến tần hoạt động đúng nguyên lý thì tùy thuộc vào quá trình thiết bị hoạt động ra sao, có thiếu đi bước nào hay không mà người dùng điều chỉnh lại biến tần để thiết bị chạy theo đúng yêu cầu của bạn.

Nói tóm lại, bài viết này giúp cho mọi người nhìn nhận biến tần là một thiết bị rất quan trọng để dùng trong các ứng dụng khác nhau, ngoài ra cấu tạo lẫn nguyên lý hoạt động bên trong của biến tần thể hiện rõ trong bài viết sẽ làm cho bạn thấy được tính năng của mỗi bộ phận và điều chỉnh dễ dàng hơn khi vấn đề xảy ra với các bộ phận đó. Vậy nên bạn muốn biết thông tin gì về biến tần hay đặt mua thiết bị này sử dụng chỉ cần tìm đến công ty uy tín Nghĩa Đạt thì các thắc mắc của bạn sẽ được giải đáp nhanh chóng.

NGHIA DAT TECH
 

 

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP NGHĨA ĐẠT

Địa chỉ: 41F/5A Đường Đặng Thùy Trâm, Phường 13, Quận Bình Thạnh, Tp.HCM

Hotline: (028) 668 21 468

0913 98 08 48 (Mr. Vũ)

0931 11 55 18 (Ms. Thảo)

0931 77 88 71 (Ms. Trang)

0937 88 41 45 (Ms. Ngân)

0931 77 88 30 (Ms. Dung)