Biến tần 1 pha được coi là giải pháp tối ưu để kiểm soát tốc độ động cơ, tiết kiệm điện và bảo vệ thiết bị trong hệ thống. Tùy vào nhu cầu sử dụng và tài chính lắp đặt, bạn có thể chọn loại biến tần phù hợp từ sóng vuông đến sóng sin chuẩn. Trong bài viết này, Etinco sẽ cùng bạn tìm hiểu về cấu tạo, ứng dụng và hướng dẫn lắp đặt của biến tần 1 pha.
Định nghĩa về biến tần 1 pha
Biến tần 1 pha là thiết bị điện tử có khả năng chuyển đổi điện một chiều (DC) thành điện xoay chiều (AC) ở ngưỡng điện áp và tần số nhất định. Thông thường, biến tần 1 pha được sử dụng trong hệ thống chỉ cần dòng điện nhỏ, tuy nhiên cũng có loại được dùng trong ngành điện để điều chỉnh tải AC lớn.
Biến tần 1 pha tương đối dễ lắp đặt và vận hành, chi phí đầu tư lại thấp và có thể cung cấp lượng điện lớn trong một không gian nhỏ nên dòng biến tần này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong chiếu sáng, hệ thống điện năng lượng mặt trời, hệ thống HVAC và các ứng dụng công nghiệp khác.
Cấu tạo biến tần 1 pha
Biến tần 1 pha được cấu tạo từ 3 bộ phận chính gồm mạch chỉnh lưu, mạch nghịch lưu và mạch điều khiển.
- Mạch chỉnh lưu: Sử dụng 6 diode để chuyển đổi dòng điện xoay chiều từ nguồn 3 pha thành dòng điện một chiều.
- Mạch nghịch lưu: Tạo điện áp xoay chiều từ điện áp một chiều, cung cấp điện áp và tần số cho động cơ. Bộ mạch này sử dụng 6 IGBT mắc nối tiếp để điều khiển quá trình bật/tắt.
- Mạch điều khiển: Có chức năng kiểm soát dòng điện và các tham số khác của biến tần.
Ngoài ra, biến tần 1 pha còn tích hợp một số bộ phận khác như bộ điện kháng xoay chiều, bộ điện kháng một chiều, điện trở xả (điện trở hãm), bàn phím điều khiển, màn hình hiển thị và module truyền thông. Các thành phần này có vai trò mở rộng khả năng điều khiển và tối ưu hóa hoạt động của biến tần.
Nguyên lý làm việc của biến tần 1 pha
Nguyên lý hoạt động của biến tần 1 pha trải qua 2 công đoạn:
- Công đoạn 1: Thông qua bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện, nguồn điện 1 pha hoặc 3 pha sẽ được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện 1 chiều phẳng. Điện đầu vào sẽ ở mức điện áp và tần số cố định 380V 50Hz.
- Công đoạn 2: Điện áp 1 chiều ở bước trên sẽ được chuyển thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ban đầu, điện áp 1 chiều sẽ được lưu trữ trong tụ điện. Sau đó qua quá trình tự kích hoạt, bộ biến đổi IGBT sẽ tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Các dạng sóng trên biến tần 1 pha
Dạng sóng vuông
Biến tần 1 pha thông qua phương pháp PWM tạo ra điện áp đầu ra dạng sóng vuông có thể điều chỉnh linh hoạt tần số và điện áp. Loại sóng này thường được sử dụng cho các ứng dụng công suất thấp như thiết bị nhỏ và hệ thống chiếu sáng LED.
Mặc dù sóng vuông trong biến tần khá tiết kiệm chi phí do ít thành phần hơn các loại biến tần khác, tuy nhiên nếu dùng lâu dài có thể gây nhiễu, hư hỏng động cơ, tổn thất điện năng cũng lớn hơn.
Dạng sóng hình sin chuẩn
Dạng sóng sin chuẩn (Pure Sine Wave) là điện áp đầu ra lý tưởng của biến tần, mô phỏng chính xác dạng sóng điện lưới thông thường (50Hz/60Hz). Loại này thường được sử dụng cho các ứng dụng công suất cao như xe điện, thiết bị y tế, điều khiển động cơ công nghiệp.
So với dạng sóng vuông, dạng sóng hình sin chuẩn trong biến tần yêu cầu thiết kế và thành phần phức tạp hơn, tương ứng giá thành cũng cao hơn, bù lại dạng sóng này giúp động cơ hoạt động êm ái hơn, ít tổn hao nhiệt, tăng hiệu suất và giảm nhiễu điện từ nên đây vẫn là lựa chọn tối ưu đối với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao
Dạng sóng hình sin đã chỉnh sửa
Dạng sóng sin chỉnh sửa (Modified Sine Wave) là giải pháp trung gian giữa sóng vuông và sóng sin chuẩn, thường được sử dụng trong các biến tần giá rẻ. Loại này có dạng xung bậc thang (step wave) mô phỏng gần đúng sóng sin thực tế. Dẫu hiệu quả không thể so sánh với sóng sin chuẩn nhưng sóng sin chỉnh sửa lại phù hợp với các ứng dụng có công suất vừa phải như máy bơm và quạt, giúp tiết kiệm chi phí.
Các loại biến tần 1 pha
Biến tần độc lập
Biến tần độc lập được thiết kế để hoạt động mà không cần nguồn điện bên ngoài. Loại này thường được sử dụng trong hệ thống năng lượng mặt trời tại nhà do có khả năng chuyển đổi năng lượng từ các tấm pin mặt trời thành điện năng dùng cho gia đình.
Biến tần độc lập có thể cấp điện cho hầu hết các thiết bị gia dụng như điều hòa, tủ lạnh, máy bơm, động cơ nên thích hợp để sử dụng ở những khu vực có nguồn điện ngoài lưới điện, ví dụ vùng sâu, vùng xa hay ngoài hải đảo. Dù vậy, thiết bị này phải được được kết nối với pin lưu trữ năng lượng để sử dụng khi mặt trời không chiếu sáng. Ngoài ra, biến tần độc lập cũng có thể tạo ra năng lượng từ gió và thủy điện.
Biến tần hòa lưới
Biến tần hòa lưới sử dụng nguồn điện lớn hơn (như lưới điện) để cấp điện cho tòa nhà, công trình xây dựng. Loại này có cấu trúc phức tạp hơn biến tần độc lập, thường được ứng dụng trong hoạt động thương mại hoặc công nghiệp lớn, số ít được dùng cho điện dân dụng.
Ứng dụng công nghiệp của biến tần 1 pha
Biến tần 1 pha được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hoạt động thương mại và công nghiệp, bao gồm:
- Hệ thống điện mặt trời: Biến tần DC chuyển đổi năng lượng từ tế bào quang điện của năng lượng mặt trời thành điện năng xoay chiều có thể sử dụng được, cung cấp điện năng cần thiết cho gia đình hoặc doanh nghiệp nhỏ trong thời gian mất điện.
- Bộ lưu điện liên tục (UPS): UPS được kết nối với pin và được cấp nguồn bởi bộ biến tần 1 pha. Nhờ đó, nguồn điện được duy trì liên tục, các thiết bị điện không bị gián đoạn hoạt động, kể cả ở khu vực có nguồn điện không ổn định như cuối đường dây.
- Xe điện: Biến tần 1 pha cung cấp nguồn điện liên tục cho động cơ xe điện, cho phép xe chạy trong thời gian dài mà không cần phải sạc lại, giúp tiết kiệm chi phí so với các dòng xe khác.
Xem thêm: Biến tần trung thế: Cấu tạo, phân loại và ứng dụng
Các thông số quan trọng khi cài đặt biến tần
Mỗi biến tần đòi hỏi quy trình cài đặt khác nhau, tuy nhiên có 4 thông số quan trọng cần lưu ý khi cài đặt biến tần.
Thông số chọn cách RUN/STOP
Trên bàn phím hay thông qua chân điều khiển bên ngoài (24V + S1), tìm thông số trong tài liệu hướng dẫn có cụm từ Main run source selection, Operation Method hoặc Drive Mode – Run/Stop Method tùy thuộc vào mỗi loại biến tần, sau đó lựa chọn như sau:
- 0: Keypad: Run/Stop trên bàn phím.
- 1: External Run/Stop control: Run/Stop bên ngoài.
- 2: Communication: Run/Stop qua cổng RS485.
Thời gian tăng tốc (Acceleration time 1) và thời gian giảm tốc (Deceleration time 1)
Thông số này quyết định trực tiếp tới khả năng hoạt động trơn tru của máy hiện tại và sau này.
Thời gian tăng tốc là thời gian khi nhấn RUN thì động cơ sẽ chạy từ 0Hz ~ 50HZ trong khoảng mặc định là 10 giây. Thời gian giảm tốc là thời gian khi nhấn STOP đến khi động cơ ngừng hẳn.
Trong biến tần có thông số cài đặt bỏ qua chế độ Deceleration, đó là Fee Run, tức là khi nhấn STOP, động cơ sẽ ngừng tự do.
Xem chi tiết tại: Hướng dẫn cách cài đặt biến tần
Cách thức thay đổi tần số
Thông số này ở biến tần của mỗi hãng sẽ có tên gọi khác nhau như Main frequency source selection, Frequency setting Method, Frequency Command nhưng nhìn chung sẽ bao gồm các lựa chọn sau:
- 0: Keypad: Thay đổi tần số bằng nút lên và xuống trên bàn phím.
- 1: Potentiometer on keypad: Thay đổi tần số bằng núm vặn.
- 2: External AVI analog signal Input: Thay đổi tần số bằng tín hiệu biến trở hoặc 0-10VDC.
- 3: External ACI analog signal input: Thay đổi tần số bằng bằng tín hiệu 4-20mA.
- 4: Communication setting frequency: Thay đổi tần số bằng RS485.
- 5: PID output frequency: Thay đổi tần số bằng tín hiệu hồi tiếp PID.
Giới hạn tần số
Thông số này cho phép động cơ chạy nhanh nhất với đơn vị Hz. Giả sử khi cài là 40Hz thì động cơ chạy tối đa là 40Hz, n=60×40/2 = 1200 Vòng/Phút. Trong phạm vi thông dụng là 1-60Hz, người vận hành có thể tự do cài giới hạn tần số cho động cơ thường.
Trên đây là thông tin chi tiết về biến tần 1 pha gồm định nghĩa, cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của thiết bị được Etinco tổng hợp. Để tìm hiểu thêm các kiến thức liên quan đến biến tần, bạn có thể truy cập: https://etinco.vn/tin-tuc/.
