Biến tần 3 pha: Khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách ứng dụng trong thực tế

1. Biến tần 3 pha là gì?
- Biến tần 3 pha là thiết bị dùng nguồn điện đầu vào 3 pha 220V hoặc 3 pha 380V. Biến tần 3 pha làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ. Từ đó điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp mà không cần dùng đến các hộp số cơ khí.
- Biến tần 3 pha được sử dụng rộng rãi và phổ thông hơn với dòng biến tần 1 pha. Bởi nó có thể điều khiển hầu hết các loại động cơ điện không đồng bộ 3 pha, động cơ đồng bộ, động cơ tần số thay đổi, động cơ servo không đồng bộ (ASM), động cơ spindle, động cơ truyền động trực tiếp,…

2. Cấu tạo và tham số biến tần 3 pha
Bên trong biến tần 3 pha có các bộ phận với chức năng nhận điện áp đầu vào. Dòng máy này có tần số cố định để điều khiển được tốc độ của động cơ. Cấu tạo biến tần 3 pha bao gồm:
- Mạch chỉnh lưu: đây là bộ phận giúp máy chuyển đổi AC thành DC, được sử dụng ở bộ phận bán dẫn, thường được gọi là Diot.
- Tụ điện nắn phẳng: bộ phận này giúp chúng ta có thể nắn phẳng điện áp DC, từ đó biến đổi qua mạch chỉnh lưu.
- Mạch nghịch lưu: nhờ vào công nghệ PWM điện áp AC được tạo thành từ điện áp DC. Bộ phận này dùng để đóng cắt bán dẫn, còn gọi là công nghệ băm xung, và có thể bật cũng như tắt dễ dàng hơn.
- Mạch điều khiển: giúp kiểm soát điều khiển máy cũng như cài đặt chương trình chạy cho biến tần 3 pha.

3. Nguyên lý hoạt động của biến tần 3 pha
Nguồn điện xoay chiều 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng qua bộ chỉnh lưu cầu Diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cos (phi) của hệ biến tần 3 pha đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96.

Điện áp một chiều này biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp PWM (điều chế độ rộng xung).

Hiện nay, nhờ tiến bộ của công nghệ bán dẫn lực và công nghệ vi xử lý, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha đầu ra có thể đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa điện áp và tần số có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển.

Tỉ số điện áp – tần số là không đổi với tải có momen không đổi. Tuy nhiên với tải bơm và quạt, quy luật này là hàm bậc 4.

Góp phần tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ thích hợp với yêu cầu của quạt/ tải bơm do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

4. Cách sử dụng biến tần 3 pha
Cách dùng biến tần 3 pha rất đơn giản. Bạn hoàn toàn có thể chạy máy biến tần 3 pha với các cách như sau:

- Cách thứ 1 là chạy đa cấp tốc độc. Các cấp tốc độ( tần số) được cài đặt trước trong máy biến tần. Biến tần sẽ chạy ở tần số này ứng với giá trị đầu vào được cấp cho biến tần.

- Cách thứ 2 là điều khiển biến tần qua truyền thông, qua các mạng truyền thông RS 485, 422, Modbus RTU, ASCII. Hoặc điều khiển bằng các chuẩn truyền thông dạng phức tạp khác. Thiết bị điều khiển máy biến tần công nghiệp thường là các bộ điều khiển như HMI, PLC, các card điện khiển…

- Cách thứ 3 là sử dụng biến trở dạng chiết áp (3 chân, dạng xoay volume) để điều chỉnh tần số của biến tần.

Phương pháp căn bản nhất là dùng bàn phím có sẵn ở biến tần 3 pha để điều khiển. Bao gồm phím lên xuống (hoặc núm xoay) để thay đổi tần số của biến tần. Các nhóm nút bao gồm RUN (cho biến tần chạy), STOP (dừng biến tần), FOR (chạy tới), REV (chạy lùi). Tùy theo mỗi loại biến tần mà bố trí bàn phím này sẽ khác nhau.

5. Giá biến tần 3 pha bao nhiêu?

Giá biến tần 3 pha sẽ phụ thuộc vào nguồn điện đầu vào là 3 pha 220v hay 3 pha 380V. thường nhật biến tần 3 pha sẽ có giá thấp nhất xấp xỉ từ 3 đến 4 triệu trở lên.

6. Ứng dụng của biến tần 3 pha trong cuộc sống
Biến tần 3 pha được áp dụng khá nhiều trong lĩnh vực công nghiệp nặng, máy móc bởi các khả năng như:
- Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 15 kW đến trên 600kW với các tốc độ khác nhau.
- Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, năng suất máy móc, năng suất chuyền, băng tải.
- Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống máy nén khí, quạt gió, bơm nước,… cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi.
- Khởi động và dừng chuẩn xác động cơ trên hệ thống băng chuyền.
- Biến tần điện trở công suất nhỏ từ 0,18 – 14 kW có thể sử dụng để điều khiển những máy công tác như cưa gỗ, xao chè, khuấy trộn, nâng hạ…