Để thay đổi tần số dòng điện, tốc độ hoặc mô-men động cơ, các kỹ thuật viên thường lắp đặt tủ điều khiển biến tần cho các phụ tải có cơ cấu truyền động như băng tải, cẩu trục, máy nén, máy bơm,... Vậy tại sao tủ điện biến tần lại được sử dụng phổ biến cho các ứng dụng này mà không phải tủ MCC hay tủ PLC. Bạn có thể tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Tủ điện biến tần là gì? Chức năng của tủ biến tần
Biến tần là thiết bị điện có khả năng thay đổi tần số dòng điện, từ đó điều khiển linh hoạt tốc độ và mô-men xoắn của động cơ để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ động cơ. Tủ điều khiển biến tần được sử dụng để điều chỉnh các thông số như tốc độ quay, lưu lượng, áp suất… của động cơ theo tham số cài đặt thông qua biến tần. Nhờ tính năng ổn định điện áp, tủ điện biến tần giúp bảo vệ động cơ trước ngắn mạch và quá tải, ngăn chặn tình trạng sụt áp và bảo vệ các thiết bị khác trong hệ thống.
Ngoài ra, lắp đặt tủ điện biến tần là giải pháp tiết kiệm điện năng tối ưu, nhất là khi kết hợp với cảm biến đầu vào. Người vận hành có thể trang bị thêm một cảm biến áp suất để điều chỉnh máy bơm theo áp suất và một cảm biến tốc độ để điều khiển tốc độ động cơ theo yêu cầu, nhằm mục đích:
- Điều khiển tốc độ động cơ theo nhu cầu tự động hóa và mục đích sử dụng.
- Sử dụng phương thức khởi động mềm để giảm dòng khởi động đột ngột, tránh sụt áp, sau đó giữ động cơ chạy với tốc độ cố định.
- Tiết kiệm năng lượng trong hệ thống khí nén, bơm tăng áp.
- Chuyển đổi công suất tần số 50Hz thành 60Hz để sử dụng các thiết bị, máy móc đặc thù.
Tủ biến tần hiện đang được sử dụng rộng rãi cho các hệ thống HVAC, thang máy, băng tải, dây chuyền hoặc hệ thống năng lượng mặt trời.
Các thành phần cấu tạo tủ điện biến tần
Tủ điện biến tần thường có kết cấu hình khối chữ nhật với 1-2 lớp cánh tủ, tùy theo yêu cầu của khách hàng. Phần vỏ tủ làm từ thép tấm sơn tĩnh điện, độ dày từ 1-2mm, đáp ứng cấp bảo vệ IP43 - IP55.
Bên trong tủ điện được chia thành các khoang ngăn theo chức năng chuyên biệt, dùng để bố trí các thiết bị chính như: biến tần, contactor, aptomat (MCCB/MCB), rơ le, thanh cái và hệ thống công tắc, nút nhấn, đèn báo… Một số dòng tủ điều khiển biến tần hiện đại còn được trang bị thêm màn hình HMI và các module truyền thông cho phép kết nối điều khiển từ xa.
Nguyên lý hoạt động của tủ điện biến tần
Nguyên lý hoạt động cơ bản của tủ điện biến tần là thay đổi tần số điện áp đầu vào thành dòng có tần số và điện áp có thể điều chỉnh.
- Đầu tiên, dòng điện AC đầu vào sẽ được bộ phận chỉnh lưu (bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện) biến đổi thành dòng DC phẳng. Lúc này, hệ số công suất cosφ của biến tần không phụ thuộc vào tải và thường đạt giá trị 0.96.
- Sau đó, hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) thông qua phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) chịu trách nhiệm nghịch lưu điện một chiều thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Ở giai đoạn này, tần số chuyển mạch xung có thể đạt dải tần số siêu âm để giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất cơ học trên lõi sắt.
- Cuối cùng, biên độ và tần số vô cấp ngõ ra có thể được điều chỉnh theo tham số đã cài đặt trong bộ điều khiển để phù hợp với đặc điểm của phụ tải. Đối với tải có momen không đổi, tỉ số điện áp và tần số cũng không đổi. Riêng với tải bơm và quạt, điện áp là hàm bậc 4 của tần số, đặc tính momen là hàm bậc 2 của tốc độ.
Nhờ các bộ linh kiện bán dẫn công suất mà hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần hiện đại rất lớn. Ngoài ra, biến tần ngày nay còn được tích hợp nhiều kiểu điều khiển, đi kèm bộ PID để phù hợp với các tải khác nhau, cũng như nhu cầu điều khiển và giám sát thông qua hệ thống SCADA.
Các loại tủ điện biến tần
Tủ điện biến tần được phân loại phổ biến nhất là theo ứng dụng. Với tiêu chí này, tủ điều khiển biến tần gồm các loại:
- Tủ điều khiển bơm: Điều khiển bơm cấp nước luân phiên hoặc liên tục, bơm hỗ trợ, bơm tăng áp hoặc điều chỉnh áp suất, lưu lượng bơm…
- Tủ điều khiển máy nén: Ổn định áp suất máy nén, điều khiển động cơ hoạt động ổn định và tự động dừng khi đạt ngưỡng.
- Tủ điều khiển băng tải: Điều chỉnh tốc độ băng tải, tích hợp cân định lượng.
- Tủ điều khiển quạt: Điều khiển cảm biến áp suất, nồng độ không khí hoặc tốc độ thông gió tầng hầm, quạt AHU.
- Tủ điều khiển cẩu trục: Điều chỉnh tốc độ và vị trí nâng hạ theo thông số cài đặt.
- Tủ điều khiển lò dầu: Điều khiển động cơ khởi động - dừng đúng quy trình, tự động hóa sinh nhiệt, cảnh báo khi quá nhiệt.
Lợi ích khi sử dụng tủ điện biến tần
Ngoài khả năng thay đổi tốc độ và momen xoắn của động cơ, việc lắp đặt tủ điện biến tần còn đem lại nhiều lợi ích như:
- Giúp động cơ khởi động và vận hành mượt mà, êm ái.
- Phương pháp khởi động mềm bằng biến tần giúp giảm dòng khởi động động cơ, hạn chế tình trạng sụt áp đột ngột.
- Giảm thiểu tình trạng bạc đạn của động cơ bị mài mòn, từ đó gia tăng tuổi thọ động cơ.
- Tần số động cơ được điều chỉnh dễ dàng từ 0-50Hz, giúp động cơ khởi động từ từ mà không bị rung lắc.
- Ổn định điện áp cung cấp cho động cơ cả khi điện áp nhà máy thay đổi.
- Bảo vệ an toàn, chống cháy nổ động cơ.
- Tiết kiệm điện năng, giảm hóa đơn tiền điện, từ đó tiết kiệm được chi phí vận hành.
Ứng dụng của tủ điện biến tần
Tủ điện biến tần là giải pháp tối ưu cho các ứng dụng yêu cầu điều khiển động cơ chính xác, ổn định, tự động và tiết kiệm năng lượng. Cụ thể, tủ điều khiển biến tần thường được sử dụng cho một số trường hợp:
- Động cơ cần tăng giảm tốc độ thường xuyên, trong các hệ thống thang máy, cẩu trục, băng tải.
- Khu vực thường xuyên bị sụt áp lưới điện.
- Hệ thống động cơ cần khởi động mềm để giảm dòng khởi động.
- Hệ thống cần tiết kiệm điện năng hoặc yêu cầu tự động hóa trong điều khiển động cơ.
Tương ứng, tủ điện biến tần được ứng dụng trong một số lĩnh vực:
- Trong sinh hoạt: Tủ biến tần điều khiển máy bơm sinh hoạt, quạt hút cầu thang, máy bơm chữa cháy, bơm tăng áp…
- Trong sản xuất công nghiệp: Điều khiển và bảo vệ động cơ cho dây chuyền sản xuất xi măng, sắt thép, chế biến thực phẩm, dệt may, xử lý nước…
Lưu ý khi lắp đặt và vận hành tủ điện biến tần
IGBT trong biến tần có khả năng sinh nhiệt lượng lớn trong quá trình hoạt động, vì vậy, việc lắp đặt và vận hành tủ điện biến tần cần lưu ý một số vấn đề quan trọng sau:
- Vị trí lắp đặt tủ điện biến tần phải tránh các nguồn nhiệt, nguồn ẩm, bụi bẩn, rung động mạnh, nhiễu điện từ và tia lửa điện. Ưu tiên lắp đặt tủ điện loại này trong phòng sạch, có hệ thống tản nhiệt tốt.
- Hệ thống tản nhiệt của tủ điện biến tần phải đảm bảo lưu lượng gió tản nhiệt lớn hơn 1.5 lần lưu lượng gió biến tần thoát ra.
- Đảm bảo khoảng cách của các biến tần trong tủ điện theo khuyến cáo từ nhà sản xuất để hạn chế tình trạng quá nhiệt.
- Xác định rõ nguồn cấp, điện áp và tần số tương thích với tủ biến tần. Đồng thời lựa chọn chủng loại, công suất của biến tần phù hợp với tải (tải nhẹ dùng cho bơm, quạt, tải nặng là các động cơ, băng chuyền, cẩu trục).
- Trang bị đầy đủ các cơ chế bảo vệ quá tải, quá nhiệt, ngắn mạch cho tủ biến tần.
- Tuân thủ nghiêm túc sơ đồ đấu nối của nhà sản xuất và có kế hoạch kiểm tra, bảo trì tủ biến tần định kỳ.
- Trường hợp tủ điện biến tần gặp sự cố, chỉ có người có chuyên môn, kiến thức về điện, về biến tần nói riêng mới được kiểm tra, sửa chữa.
- Lựa chọn biến tần đến từ các thương hiệu nổi tiếng hoặc các đơn vị phân phối uy tín trong nước.
Etinco tự hào là nhà phân phối chính hãng biến tần LS đa dạng các dòng G100, H100, S100, L100, M100 và iS7, phù hợp với tất cả các tải thông dụng nhất. Chúng tôi cam kết nhập khẩu biến tần chính hãng từ nhà máy, không thông qua trung gian nên đảm bảo chất lượng đồng nhất và mức giá, hệ số chiết khấu ưu đãi nhất thị trường. Đặc biệt, chúng tôi còn sở hữu đội ngũ chuyên gia kỹ thuật điện dày dặn kinh nghiệm, đáp ứng được nhu cầu tư vấn và lựa chọn biến tần phù hợp với các loại tủ điện chuyên biệt.
Quý khách có nhu cầu tư vấn và chọn mua biến tần cho tủ điều khiển biến tần, vui lòng gọi 0904 99 88 77 hoặc liên hệ qua email kd@etinco.vn.
Một số câu hỏi về tủ điện biến tần
Câu hỏi 1: Tủ điện biến tần có tuổi thọ bao lâu?
Trả lời: Tuổi thọ trung bình của tủ biến tần có thể lên đến 10 năm, nhưng tụ điện cần được kiểm tra sau 5-7 năm và từ 2-3 năm phải thay quạt tản nhiệt một lần.
Câu hỏi 2: Tại sao tủ điện biến tần đang chạy lại ngừng đột ngột?
Trả lời: Trước hết cần kiểm tra biến tần trong tủ điều khiển còn sáng đèn hiển thị trạng thái RUN không? Nếu đèn này tắt, có thể lệnh chạy của biến tần đã bị ngắt (dây điều khiển bị lỏng hoặc bị đứt) hoặc biến tần báo lỗi, có thể kiểm tra đèn Alarm để xác định lỗi.
Trường hợp đèn RUN vẫn sáng, khả năng cao tốc độ của biến tần đã về 0, motor bị kẹt/ hỏng hoặc Board điều khiển đang có lỗi.
Câu hỏi 3: Tại sao cần trang bị hệ thống tản nhiệt tốt cho tủ điện biến tần?
Trả lời: Tủ điện biến tần chứa biến tần là thiết bị sinh nhiệt lớn trong quá trình hoạt động. Nếu không có hệ thống tản nhiệt tốt, biến tần rất dễ bị quá nhiệt, gây hỏng hóc tụ điện, IGBT và các linh kiện điện tử nhạy cảm khác.
