VFD là gì? Tìm hiểu những thông tin thú vị về biến tần

Hiện nay VFD được ứng dụng phổ biến trong ngành chế biến thực phẩm, máy chế biến gỗ, máy gia công cơ khi, bơm, quạt, máy dệt… Vậy VFD là gì? Những ưu điểm của VFD là gì? Cùng theo dõi bài viết dưới đây để tìm hiểu về VFD nhé!

VFD là gì?

VFD là tên viết tắt của cụm từ Tiếng anh “Variable Frequency Drive” hay còn được gọi là biến tần. VFD  là một loại ổ đĩa động cơ được sử dụng trong hệ thống truyền động cơ điện. Chúng dùng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ xoay chiều bằng cách thay đổi tần số và điện áp đầu vào của động cơ.

Cấu tạo VFD là gì?

Cấu tạo của VFD bao gồm 4 phần là: Chỉnh lưu, liên kết DC trung gian, nghịch lưu và mạch điều khiển.

Chỉnh lưu

Đây được xem là giai đoạn đầu tiên của biến tần. Chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn AC được cấp từ nguồn điện lưới thành nguồn DC. Phần này có thể là một chiều hoặc hai chiều dựa trên ứng dụng được sử dụng giống như hoạt động bốn góc phần tư của động cơ. Nó sử dụng điốt, SCR, bóng bán dẫn và các thiết bị chuyển mạch điện tử khác.

Liên kết DC trung gian

Nguồn DC từ phần chỉnh lưu được đưa vào liên kết DC. Phần này bao gồm các tụ điện và cuộn cảm để làm trơn chống lại các gợn sóng và lưu trữ nguồn DC. Chức năng chính của liên kết DC trung gian là nhận, lưu trữ và cung cấp nguồn DC.

Nghịch lưu

Phần này bao gồm các công tắc điện tử như bóng bán dẫn, thyristor, IGBT… Nó nhận nguồn DC từ liên kết DC và chuyển đổi thành AC được cung cấp cho động cơ. Nghịch lưu sử dụng các kỹ thuật điều chế như điều chế độ rộng xung để thay đổi tần số đầu ra. Và từ đó sẽ điều khiển tốc độ của động cơ cảm ứng.

Mạch điều khiển

Mạch điều khiển bao gồm một bộ vi xử lý và thực hiện các chức năng khác nhau như điều khiển, cấu hình cài đặt ổ đĩa, điều kiện lỗi và các giao thức truyền thông giao tiếp. Nó nhận tín hiệu phản hồi từ động cơ làm tham chiếu tốc độ hiện tại và theo đó điều chỉnh tỷ lệ điện áp trên tần số để điều khiển tốc độ động cơ.

Nguyên lý hoạt động của VFD là gì?

Đầu tiên, máy biến tần sẽ nhận dòng điện từ nguồn trực tiếp, đó có thể là dòng điện 1 pha hoặc 3 pha… Tiếp theo thì điện này đi vào các tụ điện và nhờ có bộ chỉnh lưu (AC – DC) mà chúng sẽ được chuyển thành nguồn điện 1 chiều bằng phẳng. Để thực hiện được công việc này đòi hỏi nguồn điện đầu vào phải là nguồn có tần số và điện áp cố định. Và thông thường phải là nguồn có 380V và 50Hz. Thực tế, máy biến tần sẽ có khả năng điều chỉnh tần số về mức 0Hz hoặc tăng lên ở mức 400Hz.

Điện áp sau khi được chỉnh lưu về 1 chiều thì sẽ được bộ nghịch lưu (DC – AC) biến đổi thành một loại 3 pha đối xứng xoay chiều thông qua một thiết bị phát xoay chiều được tích hợp. Sau đó, dòng điện tiếp tục đi qua bộ biến đổi IGBT. Và bộ biến đổi này đã được trang bị cổng cách điện, các công tắc nhỏ có khả năng on/off rất nhanh để từ đó tạo ra dạng sóng và đầu ra nguồn điện xoay chiều 3 pha để bắt đầu đưa vào sử dụng.

Ưu điểm khi sử dụng VFD là gì?

Tiết kiệm năng lượng và chi phí

VFD điều chỉnh động cơ bơm thường chạy dưới tốc độ tối đa. Từ đó mà chúng có thể giảm tiêu thụ năng lượng so với động cơ chạy ở tốc độ không đổi trong cùng một khoảng thời gian. Ngoài ra, nó giúp loại bỏ sự cần thiết của các thành phần truyền động cơ học, điều này cũng giúp giảm đi các chi phí tổng thể.

Điều khiển động cơ mềm và hiệu quả

Vận hành động cơ ở tốc độ hiệu quả nhất nhằm mục đích giúp cho ứng dụng của bạn có thể giảm lỗi. Vì thế sẽ tăng mức sản xuất và tăng doanh thu. Ví dụ, các VFD nếu hoạt động một cách trơn tru hơn sẽ cho phép băng tải và dây đai có thể loại bỏ được hiện tượng giật khi khởi động và sẽ cho phép thông lượng cao hơn.

Kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm bảo trì

Đảm bảo kiểm soát động cơ tối ưu sẽ giúp cho thiết bị hoạt động lâu hơn và giảm được thời gian chết do bảo trì. Vì biến tần tối ưu hóa việc kiểm soát tần số và điện áp của động cơ nên VFD sẽ có khả năng bảo vệ tốt hơn cho các động cơ của bạn khỏi các vấn đề như quá tải nhiệt điện, bảo vệ pha, dưới điện áp hoặc quá áp…

Phân loại VFD (Biến tần)

Kích thước

Nếu phân loại theo kích thước thì chúng ta sẽ có các loại biến tần như:

Điện áp đầu vào

Nếu phân loại theo điện áp đầu vào thì biến tần sẽ có các loại như: 115V – 240V, 380V – 400V, 460V – 480V và 560V – 690V.

Cấu hình Bus

Bao gồm 2 loại là:

• Biến tần AC: Được sử dụng một cách rộng rãi hiện nay. Chúng được thiết kế với mục đích để điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều AC.
• Biến tần DC: Có nhiệm vụ kiểm soát sự rẽ nhanh của động cơ điện một chiều.

Phần cứng, phần mềm và dịch vụ

Phân khúc thị trường VFD theo  phần cứng (phần cứng VFD và phần cứng ngoại vi), phần mềm và dịch vụ (bao gồm các hỗ trợ dự án và MRO/phụ tùng và các dịch vụ khác) nhằm mục đích để cạnh tranh tốt hơn so với các sản phẩm khác trên thị trường.

Các hãng sản xuất biến tần VFD phổ biến hiện nay

Dưới đây là một số hãng sản xuất biến tần VFD phổ biến hiện nay:

• Đức: Siemens, Rexroth hay Lenze…

• Đan mạch: Danfoss…
• Nhật bản: Mitsubishi, Toshiba, Yaskawa, Fuji, Omron, Panasonic, Hitachi, Nidec…
• Thụy sỹ: ABB…
• Pháp: Schneider…
• Mỹ: Allen Bradley (rockwell), Emerson, Parker hay Sew-Eurodrive…
• Israel: Unitronics…
• Hàn quốc: LS…
• Đài loan: Delta, Shihlin…

• Trung quốc: INVT, Kinco, Sinovo, Goodwe, Growatt, Inovance, Veichi, Gtake, Frecon, V&T, Powtran, Delixi, Senlan, Zoncn, Sunfar, Sumo…

Trên đây là toàn bộ thông tin về VFD là gì mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng bài viết mang tới cho bạn nhiều kiến thức bổ ích liên quan tới biến tần!