Tìm hiểu về công nghệ và lợi ích của biến tần

Ngày càng nhiều sản phẩm đã ứng dụng công nghệ biến tần nhằm mục đích tiết kiệm điện. Nguyên lý hoạt động của công nghệ biến tần thế nào thì ít ai biết được.

Gần đây, ngày càng nhiều sản phẩm như điều hòa, tủ lạnh, quạt máy… đã ứng dụng công nghệ máy biến tần nhằm mục đích tiết kiệm điện. Thế nhưng, nguyên lý hoạt động của công nghệ máy biến tần thế nào thì ít ai biết được hay quan tâm.

Máy biến tần là gì?

Để tìm hiểu kỹ về công nghệ máy biến tần , chúng tôi có hỏi han Tiến sĩ Trần Văn Thịnh, ông đương nhiệm Viện Điện – thuộc ĐH Bách khoa Hà Nội giải thích rằng: Máy biến tần là thiết bị thường được dùng để điều chỉnh cho tốc độ hoạt động của động cơ. Trên thực tế, máy biến tần được áp dụng phổ biến nhất là trong công nghiệp. Ngoài lợi ích về mặt điều khiển, nó còn được trang bị nhiều tính năng khác như khởi động mềm, hãm phanh hoạt động, đảo chiều dòng điện, điều khiển thông minh…Thông qua nhiều trường hợp, việc sử dụng máy biến tần còn mang lại những lợi ích kinh tế, đặc biệt hơn cả là giúp tiết kiệm điện.

Hiện nay có rất nhiều hãng, nhà máy chuyên sản xuất máy biến tần, chúng có nhiều loại khác nhau, thí dụ như: Loại 1 pha, 3 pha và một số loại mang nhiều dải công suất khác nhau

Nguyên lý hoạt động của máy biến tần

Đầu tiên, chúng ta quan tâm đến nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha, chúng được biết đến nhờ có khả năng chỉnh lưu và lọc thành cho nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này hoạt động nhờ vào bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, các hệ số công suất cosphi cho hệ máy biến tần đều có giá trị nhưng chúng không phụ thuộc vào tải và phải đạt giá trị ít nhất bắt buộc là 0.96.

Điện áp một chiều này được biến đổi theo chiều nghịch lưu để từ đó sinh ra điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Giai đoạn này thường được thực hiện bởi 1 hệ thống có tên viết tắt là IGBT (hay còn hiểu là transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng một phương pháp điều chế độ rộng xung viết tắt là PWM.

Nhờ tiến bộ và đột phá của công nghệ vi xử lý thông minh và hệ thống bán dẫn lực hiện nay, và tần số chuyển mạch xung có thể đạt tới dải tần số siêu âm nhằm tránh gây ra tiếng ồn cho động cơ, hoạt động êm tru và hơn nữa là giảm tổn thất trên thanh lõi sắt của động cơ.

Một sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến tần

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha sở hữu đầu ra có khả năng thay đổi giá trị của biên độ và điều chỉnh tần số vô cấp tuỳ vào từng bộ điều khiển. Theo lý thuyết, công nghệ giải thích rằng giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định chúng đều phụ thuộc vào chế độ điều khiển.

Đối với bộ phận tải có mô men không đổi, tỉ số giữa điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy, đối với tải bơm và bộ phận cánh quạt, quy luật này được xếp vào hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Từ đây, chúng tạo ra đặc tính mô men và đây là hàm bậc hai của tốc độ. Nó phù hợp với yêu cầu của tải bơm cùng với cánh quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Mặt khác, các loại máy biến tần được cho là đã tích hợp rất nhiều tính năng điều khiển khác nhau và sắp xếp có trình tự sao cho phù hợp với hầu hết các loại phụ tải khác loại. Máy biến tần cũng tích hợp thêm cả bộ điều khiển vi xử lý được xếp theo tỉ lệ PID và chúng rất thích hợp với đánh giá chuẩn của những truyền thông khác nhau, ngoài ra chúng cũng phù hợp cho công việc điều khiển và giám sát chuỗi hệ thống quản lý và cũng như giám sát điện năng của SCADA.

Lý giải lý do máy biến tần giúp tiết kiệm điện

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các máy biến tần thường đạt ở mức rất cao rất cao. Bởi vì khi ta sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn, công suất dùng để chế tạo những sản phẩm theo công nghệ hiện đại. Từ đó, năng lượng mà chúng ta tiêu thụ cũng xấp xỉ ngang bằng với mức năng lượng yêu cầu của hệ thống. Bộ biến tần giúp chúng ta tiết kiệm 44% điện năng tiêu thụ.

>> XEm thêm: http://linhmau.com/vi/n97/Mot-so-luu-y-khi-su-dung-may-bien-tan.html

Qua các phép tính toán cùng với các dữ liệu thực tế, các chuyên gia cho rằng khi chúng ta bỏ tiền cho các chi phí thực tế thì một động cơ sơ cấp thường đạt công suất khoảng 100 kW, thời gian mà chúng ta thu hồi vốn đầu tư cho một máy biến tần là dao động từ 3 đến 6 tháng. Hiện nay, Việt nam đã có một số xí nghiệp tin tưởng và sử dụng máy biến tần này vì họ đã đón nhận kết quả rõ rệt.