Tủ điện biến tần là gì? Chức năng và phân loại

Tin Trung

• Tin tức
• Th12 30, 2024
• 763 lượt xem

Tủ điện biến tần được sử dụng trong điều khiển động cơ, hệ thống lạnh, cấp nước, băng chuyền sản xuất,…. Loại tủ điều khiển này có ưu điểm gì so với những tủ điều khiển khác như MCC hay PLC? Cùng tìm hiểu với BTB Electric qua bài viết sau.

Tủ điện biến tần là gì?

Tủ điện biến tần là tủ điều khiển sử dụng biến tần cho động cơ, điều chỉnh các thông số lưu lượng, tốc độ quay, áp suất,… theo thông số cài đặt. Trong đó biến tần ổn định điện áp, bảo vệ phụ tải khi quá tải, sụt áp. Tủ biến tần hiện đang được sử dụng cho hệ thống dây chuyền sản xuất, bảo quản trong nhà máy, nhà xưởng công nghiệp.

Bên trong tủ điện biến tần bố trí: biến tần, contactor, MCCB, MCB, rơ le, thanh cái, dây dẫn, công tơ, công tắc, đèn báo, phím bấm,… Dòng tủ điện điều khiển này có dạng hình khối chữ nhật, bên trong chia khoang ngăn cách theo chức năng các thiết bị.

Chức năng của tủ điện điều khiển biến tần

Tủ biến tần có chức năng điều khiển động cơ hoạt động theo yêu cầu và có tính năng tự động hóa. Có thể cài đặt thêm cảm biến áp suất để điều chỉnh phụ tải theo áp suất và cảm biến tốc độ để điều khiển tốc độ quay của động cơ.

Bộ biến tần trong tủ có chức năng chuyển đổi công suất tần số 50Hz thành 60Hz. Khi sử dụng tủ biến tần trong hệ thống khí nén, hệ thống bơm tăng áp giúp tiết kiệm năng lượng, đặc biệt khi kết hợp cảm biến đầu vào. Mặt khác, sử dụng phương thức khởi động mềm bằng biến tần giúp tránh sụt áp hệ thống, giữ động cơ chạy với tốc độ ổn định.

Nguyên lý làm việc của tủ biến tần

Tủ điện biến tần có 3 thành phần chính: bộ phận nghịch lưu, chỉnh lưu và CPU điều khiển. Nguyên lý hoạt động của tủ biến tần là thay đổi tần số điện áp đầu vào. 

Nguồn điện xoay chiều đầu vào sẽ được tủ chỉnh lưu thành nguồn 1 chiều nhờ bộ phận chỉnh lưu. Khi đó hệ số công suất cosφ của biến tần tối thiểu 0.96, không phụ thuộc vào tải. Sau đó IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) sẽ chỉnh độ rộng xung để điện áp 1 chiều được nghịch lưu thành điện áp xoay chiều đối xứng 3 pha. Cuối cùng, điện áp 3 pha sẽ được điều chỉnh biên độ và tần số vô cấp theo tham số được cài đặt trong bộ điều khiển để điện áp xoay chiều ở đầu ra thay đổi theo giá trị tương ứng với phụ tải.

Bên cạnh đó, tủ biến tần còn được tích hợp nhiều bộ điều khiển để tương thích hợp các loại phụ tải, đặc biệt có cả bộ xác định pha phụ tải PID. 

Lợi ích khi sử dụng tủ biến tần

Tủ biến tần với biến tần là thành phần chính có khả năng thay đổi tần số của dòng điện và điện áp cung cấp cho động cơ điện. Từ đó tốc độ của động cơ thay đổi, giảm điện năng tiêu thụ. Sử dụng tủ điều khiển biến tần đem lại những lợi ích sau:

• Động cơ vận hành mượt mà hơn.
• Tần số được điều chỉnh từ 0Hz đến 50Hz, giúp động cơ khởi động từ từ mà không bị rung.
• Ổn định điện áp đầu vào khi điện áp nguồn thay đổi do quá áp.
• Chống chập điện và cháy nổ động cơ.
• Nâng cao tuổi thọ động cơ, chống mài mòn đạn bạc động cơ.
• Giảm dòng khởi động động cơ, không gây sụt áp đột ngột.
• Giảm chi phí vận hành hệ thống nhờ tiết kiệm điện năng.

Đọc thêm về: Tủ điện MCC – Thông số kỹ thuật, cấu tạo và ứng dụng

Các loại tủ điện biến tần thông dụng

Tủ điện biến tần có nhiều loại, tương ứng với ứng dụng thực tế trong hệ thống:

• Tủ bơm cấp nước dùng biến tần: Điều khiển bơm nước liên tục hoặc bơm luân phiên, bơm theo lượt, bơm hỗ trợ, điều khiển áp suất bơm, điều khiển nguồn cấp nước,…
• Tủ máy nén khí dùng biến tần: Điều khiển động cơ trục chính hoạt động ổn định và ngừng khi áp suất đạt ngưỡng cài đặt.
• Tủ điều khiển băng tải dùng biến tần: điều khiển tốc độ băng tải phù hợp, có thể kèm cân định lượng.

• Tủ điều khiển lò dầu dùng biến tần: Điều khiển khởi động – dừng thiết bị đúng quy trình, tự động hóa sinh nhiệt, có chế độ cảnh báo khi phát hiện sinh nhiệt bất thường, dấu hiệu cháy xém,…
• Tủ áp suất cầu thang dùng biến tần: Sử dụng cảm biến áp suất và cảm biến chênh lệch áp suất để điều khiển trong trường hợp hỏa hoạn, ngăn khói và khí độc xâm nhập vào buồng thoát hiểm.
• Tủ thông gió dùng biến tần: Cảm biến áp suất, nồng độ không khí, độ ẩm, tốc độ gió trong khu vực điều khiển, phát tín hiệu khi thấy lưu lượng thông gió hoặc chỉ số nồng độ bất thường.
• Tủ điều khiển cân định lượng dùng biến tần: Điều khiển, định lượng băng tải, vít tải, máy trộn,… trong sản xuất dược phẩm, thực phẩm.

Xem thêm: Tủ điện điều khiển PLC – Cấu tạo, chức năng và ứng dụng

Ứng dụng của tủ biến tần

Tủ biến tần được sử dụng cho động cơ, máy móc, dây chuyền sản xuất trong các trường hợp:

• Động cơ cần tăng – giảm tốc độ thường xuyên.
• Cơ sở sản xuất tại khu vực thường xuyên bị sụt áp, điện áp không ổn định.
• Các hệ thống động cơ cần khởi động mềm, thay đổi điện áp và tần số dòng điện đầu vào.
• Nguồn điện công suất không đủ để trực tiếp khởi động động cơ, máy móc.

Hiện nay, tủ biến tần đã được ứng dụng trong rất nhiều hệ thống điện dân dụng và công nghiệp:

• Dây chuyền sản xuất, công xưởng, nhà máy sản xuất nhỏ đến lớn đang hướng tới tự động hóa quy trình điều khiển.
• Hệ thống vận hành cần duy trì tốc độ ổn định như hệ thống quạt khí, quạt gió, tiếp thức ăn – nước uống trong chăn nuôi.
• Hệ thống máy bơm công nghiệp, máy bơm chữa cháy, đài phun nước, bơm tăng áp, quạt thông gió cầu thang,…
• Hệ thống cấp nước có điều áp, hệ thống khí nén, hệ thống điều tốc băng tải, hệ thống điều khiển PID, hệ thống phòng lạnh,…

Những lưu ý khi lắp đặt tủ biến tần

Khi hoạt động, biến tần sinh nhiệt do các linh kiện bên trong, đặc biệt là IGBT sinh ra rất nhiều nhiệt. Vì vậy để biến tần hoạt động ổn định, khi lắp đặt tủ biến tần cần lưu ý:

• Không gian các khoang và không gian lắp đặt tủ thông thoáng, tản nhiệt tốt.
• Ưu tiên lắp tủ biến tần trong phòng sạch, có điều hòa.
• Lắp đặt hệ thống tản nhiệt đảm bảo lưu lượng gió tản nhiệt lớn hơn 1.5 lần lưu lượng gió biến tần thải ra.
• Không lắp biến tần chồng chéo lên nhau, đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa các biến tần theo khuyến nghị từ nhà sản xuất.
• Lựa chọn chủng loại, công suất biến tần phù hợp với ứng dụng (tải nhẹ dùng cho bơm và quạt, tải năng dùng cho động cơ và băng chuyền, cẩu trục).
• Lựa chọn thương hiệu biến tần chất lượng cao như ABB, Siemens, Mitsubishi, Invt, Hitachi,… có cấp bảo vệ IP cao.
• Cài đặt và nhận dạng các tham số động cơ cho biến tần.

Tủ điện biến tần với khả năng điều khiển tự động hóa, kiểm soát điện áp đầu vào đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất, nông nghiệp và thương mại. Tham khảo thêm thông tin về các loại tủ điện khác tại: Tủ điện là gì? Phân loại tủ điện dân dụng và công nghiệp.