Biến tần là gì? Tìm hiểu biến tần từ a-z

Biến tần là gì? Tìm hiểu biến tần từ a-z: cấu tạo, nguyên lý, lỗi,…bài viết rất dài và tổng hợp đầy đủ về biến tần cho anh em. Anh em thắc mắc hoặc thấy mình thiếu chỗ nào, cứ pm nha, mình sẽ tìm hiểu và bổ sung thêm!

Biến tần là gì? Tìm hiểu về biến tần
Biến tần là gì? Tìm hiểu về biến tần

1. Biến tần là gì?


Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.

Nói cách khác:

Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to (rotor).

Bộ Biến tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên.

Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần
Sơ đồ mạch bên trong của một biến tần

2. Biến tần tiếng anh là gì?


Nhiều bạn kỹ thuật, sinh viên khi tìm hiểu về lĩnh vực biến tần – tự động hóa đều từng thắc mắc không biết từ “biến tần” dịch sang tiếng anh là gì và viết như thế nào ?

Hoàng Gia xin giải đáp:  Từ Biến tần, dịch sang tiếng Anh là Inverter.

Để tìm hiểu Biến tần hoạt động như thế nào bằng các tài liệu tiếng Anh, các bạn có thể tìm theo từ khóa “How does an inverter work?” hoặc tìm đọc các tài liệu cũng như bài viết tiếng Việt của Hoàng Gia.

Ngược lại, từ Inverter, dịch sang tiếng Việt thì không chỉ là mỗi Biến tần, mà Inverter là một từ chung bao hàm cả một công nghệ, trong đó biến tần có sử dụng công nghệ này. Inverter có thể hiểu là một công nghệ tiên tiến được nhiều hãng điện tử sử dụng giúp hạn chế tối đa hao phí năng lượng trong các thiết bị điện.

3. Cấu tạo của biến tần


#1. Bộ chỉnh lưu

Phần đầu tiên trong quá trình biến điện áp đầu vào thành đầu ra mong muốn cho động cơ là quá trình chỉnh lưu. Điều này đạt được bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt sóng toàn phần.
Bộ chỉnh lưu cầu đi-ốt tương tự với các bộ chỉnh lưu thường thấy trong bộ nguồn, trong đó dòng điện xoay chiều một pha được chuyển đổi thành một chiều. Tuy nhiên, cầu đi-ốt được sử dụng trong Biến tần cũng có thể cấu hình đi-ốt bổ sung để cho phép chuyển đổi từ điện xoay chiều ba pha thành điện một chiều.
Các đi-ốt chỉ cho phép luồng điện theo một hướng, vì vậy cầu đi-ốt hướng dòng electron của điện năng từ Dòng Xoay chiều (AC) thành Dòng Một chiều (DC).

#2. Tuyến dẫn Một chiều

Tuyến dẫn Một chiều là một giàn tụ điện lưu trữ điện áp Một chiều đã chỉnh lưu. Một tụ điện có thể trữ một điện tích lớn, nhưng sắp xếp chúng theo cấu hình Tuyến dẫn Một chiều sẽ làm tăng điện dung.
Điện áp đã lưu trữ sẽ được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo khi IGBT tạo ra điện năng cho động cơ.

#3. IGBT

Thiết bị IGBT được công nhận cho hiệu suất cao và chuyển mạch nhanh. Trong biến tần, IGBT được bật và tắt theo trình tự để tạo xung với các độ rộng khác nhau từ điện áp Tuyến dẫn Một chiều được trữ trong tụ điện.
Bằng cách sử dụng Điều biến Độ rộng Xung hoặc PWM, IGBT có thể được bật và tắt theo trình tự giống với sóng dạng sin được áp dụng trên sóng mang.
Trong hình bên dưới, sóng hình tam giác nhiều chấm biểu thị sóng mang và đường tròn biểu thị một phần sóng dạng sin.

Nếu IGBT được bật và tắt tại mỗi điểm giao giữa sóng dạng sin và sóng mang, độ rộng xung có thể thay đổi.
PWM có thể được sử dụng để tạo đầu ra cho động cơ giống hệt với sóng dạng sin. Tín hiệu này được sử dụng để điều khiển tốc độ và mô-men xoắn của động cơ.

 #4. Bộ kháng điện xoay chiều

Bộ điện kháng dòng Xoay chiều là cuộn cảm hoặc cuộn dây. Cuộn cảm lưu trữ năng lượng trong từ trường được tạo ra trong cuộn dây và chống thay đổi dòng điện.

Bộ điện kháng dòng giúp giảm méo sóng hài, tức là nhiễu trên dòng xoay chiều. Ngoài ra, bộ điện kháng dòng Xoay chiều sẽ giảm mức đỉnh của dòng điện lưới hay nói cách khách là giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều. Giảm dòng chồng trên Tuyến dẫn Một chiều sẽ cho phép tụ điện chạy mát hơn và do đó sử dụng được lâu hơn.
Bộ điện kháng dòng Xoay chiều có thể hoạt động như một bộ hoãn xung để bảo vệ mạch chỉnh lưu đầu vào khỏi nhiễu và xung gây ra do bật và tắt các tải điện cảm khác bằng bộ ngắt mạch hoặc khởi động từ.
Có vài nhược điểm khi sử dụng bộ điện kháng, như chi phí tăng thêm, cần nhiều không gian pa-nen hơn và đôi khi là giảm hiệu suất.
Trong các trường hợp hiếm gặp, bộ điện kháng dòng có thể được sử dụng ở phía đầu ra của Biến tần để bù cho động cơ có điện cảm thấp, nhưng điều này thường không cần thiết do hiệu suất hoạt động tốt của công nghệ IGBT.

#5. Bộ điện kháng Một chiều

Bộ điện kháng Một chiều giới hạn tốc độ thay đổi dòng tức thời trên tuyến dẫn Một chiều. Việc giảm tốc độ thay đổi này sẽ cho phép bộ truyền động phát hiện các sự cố tiềm ẩn trước khi xảy ra hỏng hóc và ngắt bộ truyền động ra.
Bộ điện kháng Một chiều thường được lắp đặt giữa bộ chỉnh lưu và tụ điện trên các bộ Biến tần 7,5 kW trở lên. Bộ điện kháng Một chiều có thể nhỏ và rẻ hơn Bộ điện kháng Xoay chiều.
Bộ điện kháng Một chiều giúp hiện tượng méo sóng hài và dòng chồng không làm hỏng tụ điện, tuy nhiên bộ điện kháng này không cung cấp bất kỳ bảo vệ chống hoãn xung nào cho bộ chỉnh lưu.

#6. Điện trở Hãm

Tải có lực quán tính cao và tải thẳng đứng có thể làm tăng tốc động cơ khi động cơ cố chạy chậm hoặc dừng. Hiện tượng tăng tốc động cơ này có thể khiến động cơ hoạt động như một máy phát điện.
Khi động cơ tạo ra điện áp, điện áp này sẽ quay trở lại tuyến dẫn Một chiều.
Lượng điện thừa này cần phải được xử lý bằng cách nào đó. Điện trở được sử dụng để nhanh chóng “đốt cháy hết” lượng điện thừa này được tạo ra bởi hiện tượng này bằng cách biến lượng điện thừa thành nhiệt.
Nếu không có điện trở, mỗi lần hiện tượng tăng tốc này xảy ra, bộ truyền động có thể ngắt do Lỗi Quá áp trên Tuyến dẫn Một chiều.

4. Nguyên lý hoạt động của biến tần


Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96.

Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều đi qua bộ diot cầu chỉnh lưu biến đổi dòng điện xoay chiều (AC thành DC) thành dòng điện một chiều.

Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần

Sau khi chuyển đổi thành dòng điện một chiều, dòng điện sẽ đi qua một tụ lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu ( loại bỏ pha âm ) thành điện áp một chiều bằng phẳng.

Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần

Cuối cùng, điện áp một chiều này được biến đổi nghịch lưu (DC thành AC) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng nhau thông qua transistor lưỡng cực có cổng cách ly bằng phương pháp điều chế độ rộng xung.

Nguyên lý hoạt động của biến tần
Nguyên lý hoạt động của biến tần

Cuối cùng, điện áp một chiều này được biến đổi nghịch lưu (DC thành AC) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng nhau thông qua transistor lưỡng cực có cổng cách ly bằng phương pháp điều chế độ rộng xung.

Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) là là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.

Sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung trong biến tần giúp khiển độ nhanh chậm của động cơ hoặc là sử dụng để điều khiển sự ổn định tốc độ động cơ.

5. Các loại biến tần thường dùng hiện nay


#1. Biến tần AC

Biến tần 1 pha – biến tần 3 pha dùng điện áp AC là loại biến tần phổ biến nhất & được dùng rộng rãi trong công nghiệp . Hầu  như 90% các motor trong nhà máy đều dùng biến tần AC .

#2. Biến tần DC

Để điều chỉnh điện áp đầu vào 1 chiều cho động cơ DC thì biến tần DC là một lựa chọn phù hợp nhất . Đây là loại biến tần dùng cho các ứng dụng đơn giản .

#3. Biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào

Nếu chúng ta có một điện áp 1 pha 220V và có một động cơ 3 pha 220V thì có thể dùng biến tần thay đổi nguồn điện đầu vào để khởi động động cơ .

Tương tự nếu chúng ta có điện áp 1 pha 220V mà muốn điều khiển động cơ 3 pha 380V có công suất lớn hơn 2.2Kw thì cần làm các bước sau đây :

  • Mua một biến áp 220V sang 380V – tần số 50Hz , tuỳ theo công suất mà chúng ta chọn loại dòng 10-20 A
  • Mua một biến tần 3 pha 380V có công suất lớn hơn công suất động cơ khoảng 20%

Đầu tiên cấp nguồn 220V cho biến áp , từ biến áp ra 380V chúng ta cấp cho biến tần  .Biến tần sẽ có 3 chân đầu vào L1-L2-L3 chúng ta kết nối nguồn 220V vào chân L1/R và L3/T còn chân L2 không sử dụng .

Với cách làm này chúng ta đã có thể điều khiển Motor có công suất lớn với nguồn 220V để điều khiển motor 380V .

Đối với các motor 3 pha nguồn 220V có công suất dưới 2.2Kw thì chúng ta chỉ cần dùng biến tần 1 pha 220V ra 3 pha 220V thì có thể dùng trực tiếp mà không cần sử dụng tới máy biến áp .

#4. Biến tần chỉnh độ rộng xung

Biến tần điều chỉnh độ rộng xung (PWM) là loại biến tần phức tạp nhất. Nó cũng cho phép Motor điện hoạt động hiệu quả hơn. PWM thực hiện điều này thông qua việc sử dụng các bóng bán dẫn. Các bán dẫn chuyển đổi dòng điện một chiều ở các tần số khác nhau và do đó cung cấp một loạt các xung điện áp cho động cơ động cơ điện. Mỗi xung được chia thành từng phần để phản ứng với điện kháng của động cơ điện và tạo ra dòng điện thích hợp trong động cơ điện.

#5. Biến tần Vector – biến đổi độ rộng xung

Biến tần vector dòng biến đổi độ rộng xung là một loại biến tần mới. Chúng sử dụng một loại hệ thống điều khiển thường kết hợp chặt chẽ với động cơ điện một chiều. Các biến tần có một bộ vi xử lý, chúng được kết nối với động cơ điện thông qua một vòng điều khiển kín. Điều này cho phép bộ xử lý có thể kiểm soát chặt chẽ hơn hoạt động của động cơ điện.

6. Các thương hiệu biến tần lớn hiện nay


#1. Biến tần của hãng Mitsubishi

Biến tần của hãng Mitsubishi
Biến tần của hãng Mitsubishi

#2. Biến tần của hãng Fuji

Biến tần của hãng Fuji
Biến tần của hãng Fuji

#3. Biến tần của hãng LS

Biến tần của hãng LS
Biến tần của hãng LS

#4. Biến tần của hãng INVT

Biến tần của hãng INVT
Biến tần của hãng INVT

7. Công dụng của biến tần


  • Biến tần có thể thay đổi tốc độ động cơ dễ dàng, bởi vậy dòng khởi động của động cơ sẽ không vượt quá 1.5 lần so với dòng khởi động truyền thống bằng sao-tam giác, (4~6) lần dòng định mức.
  • Nhờ dễ dàng thay đổi tốc độ cho nên có thể tiết kiệm điện năng cho các tải thường không cần phải chạy hết công suất.
  • Có thể giúp động cơ chạy nhanh hơn, thông thường là 54-60Hz, bình thường là 1500v/p với 50Hz, khi có biến tần thì 1800v/p với 60Hz, giúp tăng sản lượng đầu ra cho máy, tăng tốc độ cho các quạt thông gió.
  • Biến tần thường có hệ thống điện tử bảo vệ quá dòng, bảo vệ cao áp và thấp áp, tạo ra một hệ thống an toàn khi vận hành.
  • Quá trình khởi động từ tốc độ thấp giúp cho động cơ mang tải lớn không phải khởi động đột ngột, tránh hư hỏng phần cơ khí, ổ trục, tăng tuổi thọ động cơ.
  • Nhờ nguyên lý làm việc chuyển đổi nghịch lưu qua diode và tụ điện nên hệ số cosphi đạt ít nhất là 0.96, công suất phản kháng từ động cơ rất thấp, gần như được bỏ qua, do đó giảm được dòng đáng kể trong quá trình hoạt động, giảm chi phí trong lắp đặt tủ tụ bù, giảm thiểu hao hụt đường giây.
  • Tiết kiệm điện 20-30 phần trăm so với hệ thống khởi động truyền thống.

8. Ứng dụng của biến tần


Do ưu điểm vượt trội nên biến tần được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là trong công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến không thể thiếu biến tần: Bơm nước, quạt hút/đẩy, máy nén khí, băng tải, thiết bị nâng hạ, máy cán kéo, máy ép phun, máy cuốn/nhả, thang máy, hệ thống HVAC, máy trộn, máy quay ly tâm, cải thiện khả năng điều khiển của các hộp số, thay thế cho việc sử dụng cơ cấu điều khiển vô cấp truyền thống trong máy công tác,…

Ứng dụng của biến tần
Ứng dụng của biến tần

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng cung cấp biến tần. Các hãng đều có nhiều dòng biến tần đáp ứng được nhiều loại ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp. Tuy nhiên có sự khác nhau ở một số tính năng cao cấp, chất lượng, độ bền cũng như chênh lệch về giá bán,…

9. Hướng dẫn cài đặt biến tần


#1. Các thông số cơ bản khi cài đặt biến tần

Cài đặt thông số thì chỉ cần vài thông số là có thể khởi động được.

Bàn phím cài đặt của một loại biến tần 1 pha
Bàn phím cài đặt của một loại biến tần 1 pha

#2. Cài thông số chọn cách RUN/STOP

Trên bàn phím hay thông qua chân điều khiển bên ngoài (24V + S1).

Tài liệu biến tần thường là tiếng Anh nên tìm thông số có cụm từ thường là (Main run source selection), (Operation Method) hoặc (Drive Mode – Run/Stop Method) tùy mỗi loại biến tần có cách ghi khác nhau nói chung ai hiểu tiếng anh thì rất dễ.

Trong đó có các 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.

#3. Thời gian tăng tốc ( Acceleration time 1) và thời gian giảm tốc (Deceleration time 1)

Thời gian tăng tốc là thời gian khi ta nhấn RUN thì motor sẽ chạy từ 0Hz ~ 50HZ nói chung là lúc chạy tốc độ tối đa. thường mặc định là 10 giây, tùy ứng dụng sẽ có thời gian khác nhau. 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, là lúc nhắn STOP sẽ cho motor ngừng tự do.

#4. Chọn lựa cách thức thay đổi tần số

Thông số này thường mô tả tùy mỗi hãng là (Main frequency source selection), (Frequency setting Method), (Frequency Command). 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.

#5. Cài giới hạn tần số

Cụm từ thường là (Frequency upper limit), (Maximum Frequency),  Là thông số cho phép động cơ chạy nhanh nhất với đơn vị là Hz, giả sử khi số này cài là 40Hz thì động cơ chạy tối đa là 40Hz, n=60×40/2 = 1200 Vòng/Phút. có thể cài bao nhiêu cũng được trong phạm vi thông dụng là (1-60Hz) đối với động cơ thường.

Nói chung chỉ với bốn thông số này là bạn có thể sử dụng được biến tần rồi, còn có rất nhiều thông số để cài đặt, khi đã biết đến đây các thông số khác trong quá trình sử dụng vận hành, chiến đấu với các ứng dụng thực tế, mò từ từ sẽ hiểu thêm về các thông số còn lại.

10. Lưu ý khi lắp đặt biến tần


  • Kiểm tra từng bộ phận, thành phần của thiết bị để đảm bảo là thiết bị không bị hư hỏng khi vận chuyển.
  •  Không được nối các chân U/T1, V/T2, W/T3 của biến tần trực tiếp tới nguồn cấp.
  • Chỉ những người có chuyên môn về thiết bị mới được phép lắp đặt, đấu dây và bảo trì thiết bị.
  • Mặc dù động cơ đã dừng, nhưng điện tích vẫn tích lũy trên mạch điện có thể gây nguy hiểm cho người vận hành
  • Nếu biến tần không được sử dụng từ 3 tháng trở lên thì nhiệt độ bảo quản không được cao hơn 30°C. Khuyến cáo là không nên cho biến tần ngừng vận hành hoặc lưu kho nhiều hơn 1 năm vì có thể gây ra điện phân của tụ điện.
  • Đảm bảo là mã số seri in trên bao đóng gói phải trùng với mã số seri in trên thiết bị
  • Đảm bảo là điện áp cung cấp nằm trong khoảng cho phép được chỉ định in trên thiết bị.
  • Lắp đặt thiết bị theo sách hướng dẫn sử dụng.
  • Trước khi cấp nguồn, phải đảm bảo là tất cả các thiết bị bao gồm: nguồn cấp, động cơ, board điều khiển và bàn phím phải được kết nối chính xác.
  • Khi đấu dây biến tần, phải đảm bảo đấu dây đúng các chân ngõ vào “R/L1, S/L2, T/L3” và các chân ngõ ra ”U/T1, V/T2, W/T3” để tránh gây hư hỏng cho biến tần.
  • Sau khi cấp nguồn, có thể lựa chọn ngôn ngữ và cài đặt nhóm thông số bằng bàn phím (KPC-CC01).
  • Sau khi cấp nguồn, phải cho biến tần chạy thử với tốc độ thấp sau đó tăng dần từ từ để đạt được tốc độ mong muốn. Điều này rất quan trọng vì nếu tăng tần số lên Max ngay từ ban đầu, Biến tần có nguy cơ bị hư hỏng nếu Động cơ gặp sự cố hoặc hệ thống được thiết kế quá sát hoặc trên tải.

11. Các Phương Pháp Điều Khiển Biến Tần


Máy biến tần đa năng duy nhất được dùng trong các lĩnh vực công nghiệp vào những năm 1980 là dạng máy biến tần điều khiển v/f.

Sau này, các phương pháp điều khiển Vector không cảm biến (tốc độ) được giới thiệu vào năm 1990 với mục đích tăng mô men xoắn trong phạm vi điều khiển tần số thấp hiệu quả hơn điều khiển V/F.

Công suất máy biến tần tăng lên đột ngột do các cải tiến và công nghệ phần cứng và công nghệ lý thuyết điều khiền bao gồm các chất bán dẫn.

Kiểm soát Vector bằng phản hồi tốc độ (Encoder) được áp dụng lần đầu đối với các động cơ vào năm 1990 đối với các lĩnh vực cần tối điều khiển tốc độ chính xác cao.

Các phương pháp điều khiển máy biến tần điển hình được nêu trong bảng dưới đây, chủ yếu là các phương pháp liên quan tới điều khiển tốc độ.

Theo nghĩa rộng, hãy nhớ rằng công suất và độ chính xác tăng lên khi bạn chuyển dần sang phía bên phải của bảng biểu ở dưới phương pháp điều khiển, tuy nhiên sự linh hoạt và hiệu quả kinh tế sẽ giảm xuống.

Đối với phương pháp điều khiển không dùng cảm biến tốc độ dưới đây là một trong các phương pháp được Mitsubishi Electric phát triển.

Phương pháp điều khiển Đặc tính V/F Điều khiển Vector không dùng cảm biến Điều khiển Vector dùng cảm biến
Điều khiển theo từ thông Điều khiển vector thực
Phạm vi điều khiển tốc độ 1:10(6Hz đến 60Hz, Điện lưới) 1:120(0.5Hz đến 60Hz, điện lưới) 1:200(0.3Hz đến 60Hz, điện lưới) 1:1500(1 vòng/phút đến 1500 vòng/phút, điện lới, máy phát)
Độ nhạy 10 đến 20 (rad/s) 20 đến 30 (rad/s) 120 (rad/s) 300 (rad/s)
Điều khiển tốc độ
Điều khiển momen xoắn Không Không
Điều khiển vị trí Không Không Không
Sơ lược Với đa số các dạng phương pháp điều khiển máy biến tần phổ biến, điện áp và tần số được duy trì kiểm soát ở các giá trị không đổi Để giải quyết vấn đề giả momen xoắn ở tốc độ thấp trong điều khiển V/F. phương pháp này được sử dụng nhằm điều chỉnh điện áp đầu ra bằng các phép tính vector cho dòng điện động cơ. Ở các động cơ không có Encoder, hoạt động điều khiển đạt được thông qua việc tính điện áp/dòng điện và hằng số của động cơ. Phương pháp này chia dòng điện động cơ thành các phần theo từ thông và các phần do momen xoắn tạo ta và sử điều khiển từng phần độc lập. Phương pháp này cho phép momen xoắn và vị trí được điều khiển ở độ chính xác cao và độ nhạy cao.
Đa năng  Phương pháp này cực kỳ linh hoạt đối với các động cơ tiêu chuẩn có ít bộ phận điều khiển Phương pháp này cần một động cơ bất biến, tuy nhiên cấu tạo mạch tương đối đơn giản do có ít bộ phận điều khiển Phương pháp này cần có một hằng số của động cơ và điều chỉnh độ lợi Phương pháp này cần có một động cơ gắn encoder và điều khiển độ lợi
Động cơ có thể sử dụng Động cơ thường Động cơ thường Động cơ thường Động cơ có điều khiển vector chuyên dụng, gắn encoder phản hồi

12. Các lỗi thường gặp trong biến tần


#1. Các Lỗi Chung Của Các Loại Biến Tần

a. Biến tần chạy bình thường một lúc rồi dừng

Trước hết kiểm tra xem đèn trạng thái “RUN” có còn sáng không? Nếu tắt thì có thể xảy ra những nguyên nhân sau:

– Tín hiệu lệnh chạy của biến tần bị ngắt (dây điều khiển bị đứt hoặc bị lỏng dây ở terminal điều khiển)
– Biến tần báo lỗi, nếu có lỗi thì biến tần sẽ dừng, hiển thị lỗi và đèn “TRIP” sẽ sáng lên.

Cách khắc phục:

– Kiểm tra dây điều khiển lệnh chạy của biến tần, siết lại terminal điều khiển
– Tham khảo bảng mã lỗi để khắc phục
– Liên hệ nhà cung cấp để được hỗ trợ tốt nhất
Nếu đèn “RUN” vẫn còn sáng thì có thể do:
– Tốc độ chạy của biến tần bị giảm về 0
– Motor bị kẹt cơ khí hoặc bị hư hỏng
– Board điều khiển bị lỗi

b. Biến tần không hiển thị đèn sau khi cấp nguồn

Nguyên nhân của trường hợp này có thể là: Điện áp cung cấp cho biến tần không phù hợp, cầu chỉnh lưu bị hỏng, hoặc có thể do điện trở sạc tụ và nguồn switching bị hư hỏng. Bạn nên kiểm tra như sau:

+ Dùng đồng hồ đo giá trị điện áp nguồn cấp xem có phù hợp với điện áp định mức của biến tần hay không, nếu không thì hãy xử lý và cấp nguồn lại cho phù hợp.
+ Kiểm tra xem đèn ”CHARGE” có sáng hay không, nếu đèn tắt thì phần lớn là do lỗi ở cầu chỉnh lưu hoặc điện trở sạc tụ, còn nếu đèn sáng thì có thể do nguồn cấp switching có vấn đề

c. Tại sao gắn biến tần motor chạy rất nóng?

– Nguyên nhân
+ Thông số motor cài đặt không đúng
+ Đấu dây motor không đúng
+ Motor chạy ở tần số quá thấp (dưới 30 Hz)

– Cách khắc phục

+ Xem kỹ thông số motor trên nhãn và cài đặt lại
+ Xem lại motor cách đấu dây motor và điện áp biến tần cung cấp cho motor có đúng không
+ Tăng tần số chạy của motor. Có thể tăng tỉ số truyền cơ khí…

#2. Các lỗi thường gặp ở biến tần ABB các khắc phục và sửa chữa

a – F0002: Lỗi quá áp DC

Lỗi này hay xảy ra khi hiện tượng tải có quán tính. Một số chức năng điều khiển có yêu cầu gắn điện trở xả. Hoặc giá trị điện trở xả chọn không phù hợp công suất và giá trị.

Phương án xử lý:

  • Kiểm tra chức năng điều khiển của biến tần
  • Kiểm tra điện trở xả đã đúng yêu cầu
  • Cài đặt lại biến tần cho phù hợp.

b – F0016: Lỗi nối đất biến tần hoặc motor

Lỗi xảy ra khi điện trở cách ly motor hoặc biến tần nằm dưới mức cho phép.

Phương án xử lý:

  • Kiểm tra lại điện trở cách ly motor
  • Kiểm tra cáp kết nối motor, độ dài cáp kết nối
  • Liên hệ văn phòng Song Nguyên để kiểm tra biến tần còn hoạt động tốt hay không.

c – F0035: Lỗi ngõ ra biến tần

Lỗi xảy ra do 2 nguyên nhân sau:

  • Dây ngõ ra motor bị ngắn mạch
  • Hư hỏng IGBT biến tần do ngắn mạch ngõ ra.

Cách khắc phục:

  • Kiểm tra đấu nối dây motor.
  • Kiểm tra mạch điều khiển biến tần
  • Thay thế IGBT bị hư hỏng.

d – F1005: Thông số cài đặt biến tần bị sai

  • Cài đặt lại thông số động cơ cho phù hợp

e – F0009: Lỗi quá nhiệt motor

Lỗi này xảy ra do 2 nguyên nhân sau:

  • Motor thường xuyên hoạt động ở dòng điện gần bằng định mức.
  • Board điều khiển biến tần bị lỗi trong quá trình sử dụng.

#3. Các lỗi thường gặp ở biến tần Siemens cách khắc phục và sửa chữa

a. F0001 – Quá dòng

Nguyên nhân:

– Ngắn mạch đầu ra.

– Chạm đất.

– Công suất động cơ ngoài dải.

– Cài đặt chưa phù hợp.

Cách khắc phục:

– Chiều dài cáp không được vượt quá giới hạn.

-Kiểm tra cáp, động cơ có ngắn mạch hay chạm đất không.

– Kiểm tra điện trở stato của động cơ (P0350) có phù hợp không.

– Kiểm tra trục động cơ có bị kẹt hay quá tải.

b. F0002 – Quá áp

Nguyên nhân:

– Điện áp DC trên DC – link quá ngưỡng cho phép.

– Chạm đất.

Khắc phục:

– Tăng thời gian giảm tốc P1121, P1135.

– Khắc phục lỗi chạm đất nếu có chạm đất.

– Kiểm tra chế độ hãm và các thông số liên quan: điện trở hãm nếu có.

c. F0003 – Thấp áp

Nguyên nhân:

– Nguồn chính bị lỗi.

– Sock tải.

– Lỗi phần cứng.

Khắc phục:

– Kiểm tra điện áp nguồn cấp, chất lượng nguồn cấp.

– Khắc phục lỗi phần cứng.

d. F0004 – Biến tần quá nhiệt

Nguyên nhân:

– Hệ thống làm mát hoạt động kém.

– Nhiệt độ môi trường quá cao.

– Nhiệt độ thực tế của biến tần R0037 cao hơn nhiệt độ đặt trong thông số P0292.

Khắc phục:

– Kiểm tra quạt làm mát.

– Tần số mang phải cài đặt trong dải cho phép.

– Kiểm tra nhiệt độ môi trường có nằm trong giới hạn cho phép không,

– Giảm tải và làm mát.

e. F0005

Nguyên nhân:

– Biến tần quá tải.

– Công suất động cơ lớn hơn công suất biến tần.

– Khả năng quá tải đã đạt 100%.

Khắc phục:

– Kiểm tra chu trình làm việc, thời gian tăng tốc, giảm tốc.

– Kiểm tra công suất động cơ có phù hợp không.

f. F0011 – Động cơ quá nhiệt

Nguyên nhân:

– Động cơ bị quá tải

Khắc phục:

– Chu trình làm việc phải chính xác.

– Độ bù điện áp quá cao hoặc điểm đặt tần số quá thấp.

– Kiểm tra điều kiện làm mát động cơ.

g. F0012– Mất tín hiệu cảm biến nhiệt độ của biến tần.

Nguyên nhân: Đứt dây cảm biến nhiệt động cơ.

h. F0015 – Mất tín hiệu cảm biến nhiệt động cơ

Nguyên nhân: Hở mạch hoặc ngắn mạch cảm biến nhiệt của động cơ.

i. F0020 – Mất pha đầu vào

Nguyên nhân: Một trong ba pha đầu vào bị mất.

Khắc phục: Kiểm tra dây nối của 3 pha đầu vào.

k. F0021– Lỗi chạm đất

Nguyên nhân: Lỗi xảy ra nếu tổng dòng điện ba pha cao hơn 5% dòng định mức của biến tần. Lôi này chỉ xảy ra trên biến tần có 3TI. Kích thước từ D tới F.

l. F0022

Nguyên nhân: Lỗi này là lỗi phần cứng do các nguyên nhân:

– DC – link quá dòng – ngắn mạch IGBT.

– Ngắn mạch bộ hãm.

– Chạm đất.

Khắc phục:

– Tải đột ngột thay đổi hay bị kẹt cơ khí.

– Thời gian tăng tốc quá ngắn.

– Nếu ở chế độ điều khiển vector thì tối ưu hóa thông số chưa hợp lý.

– Nếu dung phanh điện trở thì điện trở quá thấp.

m. F0023– Lỗi đầu ra

Nguyên nhân do một đầu ra không được kết nối.

n. F0024– Quá nhiệt bộ chỉnh lưu

Nguyên nhân:

– Thông gió không đủ.

– Quạt không hoạt động.

– Nhiệt độ làm việc quá cao.

Khắc phục:

– Kiểm tra quạt làm mát, quạt phải hoạt động khi biến tần chạy.

– Tần số mang phải được thiết lập về giá trị mặc định.

– Nhiệt độ môi trường phải nằm trong dải cho phép.

n. F0030– Quạt bị lỗi

Khắc phục: Thay quạt mới.

#4. Các lỗi thường gặp ở biến tần Yaskawa các khắc phục và sửa chữa

a. Báo lỗi CF

Nguyên nhân

–  Tải quá lớn

–  Mômen giới hạn quá nhỏ

–  Tham số motor cài đặt chưa đúng

Khắc phục

–  Kiểm tra tải

–  Cài đặt giới hạn mômen ở tham số L7-01 và L7- 04

–  Kiểm tra tham số cài đặt cho motor

Nếu đã kiếm tra như trên mà không được, bạn hãy liên hệ với chúng tôi.

b. Báo lỗi LF

Nguyên nhân

–   Dây kết nối giữa motor và biến tần tiếp xúc không tốt

–   Dây kết nối giữa motor và biến tần bị đứt

–   Motor quá nhỏ(nhỏ hơn 5% dòng định mức biến tần)

Khắc phục

–   Kiểm tra nguồn cung cấp cho motor từ biến tần

–   Kiểm tra các dây nối từ biến tần đến motor

c. Báo lỗi oC

Nguyên nhân

–   Ngắn mạch hoặc lỗi tiếp đất đầu ra biến tần

–   Tải quá nặng

–   Giá trị thời gian tăng tốc hoặc thời gian giảm tốc quá nhỏ

–   Tham số cài đặt motor hoặc đường đặc tuyến bị sai

Khắc phục

–  Kiểm tra dây kết nối đầu ra từ biến tần

–  Kiểm tra bánh răng hộp số máy kéo

–  Kiểm tra phanh máy kéo đã mở chưa

–  Kiểm tra cài đặt đường đặc tuyến

d. Báo Lỗi oH hoặc oH1

Nguyên nhân

–   Nhiệt độ phòng máy quá nóng

–   Quạt giải nhiệt biến tần bị ngưng

–   Quạt giải nhiệt biến tần bị bụi bám quá nhiều

Khắc phục

–   Làm mát phòng máy

–   Kiểm tra quạt giải nhiệt biến tần

–   Vệ sinh quạt giải nhiệt biến tần

 e. Báo lỗi oL1

Nguyên nhân

–   Motor tải quá nặng

–   Thời gian tăng tốc/giảm tốc quá ngắn

–   Cài đặt dòng định mức motor bị sai

Khắc phục

–    Kiểm tra máy kéo

–    Kiểm tra tham số thời gian tăng tốc/giảm tốc

–    Kiểm tra cài đặt dòng định mức trong biến tần

Câu hỏi chủ đề biến tần


#1. Biến tần thay đổi tốc độ động cơ bằng cách nào ?

Với công thức : n= 60f/p

Trong đó :

n : tốc độ động cơ

f: tần số thay đổi

p : số cặp cực

Trong đó chúng ta thấy p là một hằng số thông thường bằng 2 thì để thay đổi tốc độ của motor thì chỉ cần thay đổi tần số đầu vào . Biến tần giải quyết được vấn đề này thay đổi từ 0-50 Hz hoặc thậm chí cao hơn với các máy công cụ .

#2. Tại sao phải sử dụng biến tần?

Công thức về tốc độ động cơ xoay chiều
Công thức về tốc độ động cơ xoay chiều

Từ công thức trên chúng ta thấy để thay đổi được tốc độ động cơ có 3 phương pháp:

1.    Thay đổi số cực động cơ P

2.    Thay đổi hệ số trượt s

3.    Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào

Trong đó 2 phương pháp đầu khó thực hiện và không mang lại hiệu quả cao. Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số là phương pháp hiệu quả nhất. Biến tần là thiết bị dùng để thay đổi tần số của nguồn cung cấp đặt lên động cơ qua đó thay đổi tốc độ động cơ.

Biến tần có thể thay đổi tần số từ 0Hz đến 400Hz (một số dòng biến tần điều chỉnh tới 590Hz hoặc cao hơn). Chính vì vậy có thể làm cho động cơ chạy nhanh hơn bình thường so với chạy tần số 50Hz.

#3. Phân biệt biến tần 1 pha, biến tần 3 pha

Biến tần 1 pha - Biến tần 3 pha
Biến tần 1 pha – Biến tần 3 pha

Trên hình là loại biến tần 1 pha 220vac sang 3 pha 220vac, điều khiển cho động cơ 3 pha loại công suất nhỏ.

Nhìn cũng không có ghì ghê gớm đâu. Đầu tiên sẽ nói về đấu nối dây cơ bản.

  • L1, L2, L3 là nguồn cấp 3 pha 220VAC hoặc 1 pha 220VAC cấp vào dây L1, L3.
  • T1, T2, T3 là dây nối vào động cơ 3 pha. Nếu động cơ có 6 dây thì ta đấu tam giác rồi mới đấu vào biến tần.

Về cơ bản thì giờ có thể cấp nguồn lên nhấn nút Run/STOP trên bàn phím là có thể chạy và dừng được rồi. Muốn tăng giảm tốc độ thì chỉnh biến trở trên bàn phím thôi.

Còn các chân còn lại thì sao? Đó là các chân điều khiển sẽ được mô tả qua sơ đồ sau.

Đọc đến đây nhiều người sẽ hoang mang không biết mình đang nói đến là biến tần nào đây, nhưng xin thưa với các bạn là tất cả các hãng đều giống nhau, chỉ khác các ký hiệu chân, còn về sơ đồ thì gần như nhau hết.

Sơ đồ đầu dây của biến tần
Sơ đồ đầu dây của biến tần

Đối với chân AGND, ACI, AVI, 10V là các chân ngõ vào analog dùng để thay đổi tần số, tốc độ motor thay vì sử dụng núm vặn trên bàn phím. Các tín hiệu này có thể là 4-20mA (AGND + ACI), 0-10VDC (AGND + AVI), biến trở (AGND + AVI + 10V).

Đối với cụm (Multi-function input) là chân kích RUN va STOP cho phép chạy motor thay gì bấm trên bàn phím. thông thường chân S1, S2, S3, S4, S5 sẽ được quy định tùy chỉnh trong cài đặt phần mềm, Chạy thuận (24V+ S1), Chạy ngược (24V + S2), Emergency Stop (24V + S3), hai chân còn lại có thể chọn làm chân chọn tốc độ, ví dụ kích vào chân S4 thì chạy 30Hz, Chân S5 là 20Hz, nói chung là tùy chọn chức năng hết, và biến tần của hãng nào cũng có các chân như vậy, chỉ khác ký hiệu thôi.

Đối với chân RA và RB là chân ngõ ra tiếp điểm relay, có thể cài là tín hiệu khi biến tần RUN, STOP hoặc báo lỗi, tùy chọn.

Đối với chân AO và AGND là tín hiệu ngõ ra analog 0-10VDC thường để kết nối với 1 bộ hiển thị ngoài báo tốc độ motor chạy, hoặc làm tín hiệu điều khiển khác.

Đối với chân RS485 thì thường kết nối với máy tính, PLC, HMI để điều khiển, đọc và cài đặt các thông số từ xa.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *