Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biến tần Schneider
Biến tần Schneider là thiết bị chuyên dùng để thay đổi hoặc điều chỉnh tốc độ của động cơ xoay chiều 3 pha bằng việc thay đổi tần số của các dòng điện xoay chiều 3 pha.
Có 3 phương pháp để thay đổi được tốc độ động cơ :
- Thay đổi số cực động cơ P.
- Thay đổi hệ số trượt s.
- Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào.
Cấu tạo biến tần Schneider
Về cơ bản thì biến tần Schneider bao gồm các bộ phận chính gồm: khối chỉnh lưu đầu vào, khối nghịch lưu, phần điều khiển.
Bộ phận chỉnh lưu – Diode
Bộ phận chỉnh lưu cầu diode được coi tương tự như các bộ chỉnh lưu thường thấy ở trong bộ nguồn. Trong đó, điện áp xoay chiều sẽ được chuyển đổi thành điện áp một chiều. Đối với điện áp sau khi đã được chỉnh lưu qua giàn tụ lọc, để có điện áp phẳng, ổn định DC bus để giúp cung cấp nguồn cho bộ phận IGBT.
Bộ phận nghịch lưu – IGBT
Bộ phận IGBT chuyển mạch nhanh cho hiệu suất cao. Ở trong biến tần, thiết bị IGBT được điều khiển kích mở theo cho trình tự để tạo ra xung với nhiều độ rộng khác nhau từ điện áp DC Bus. Nó được trữ trong tụ điện bằng cách dùng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM và IGBT có thể được kích mở theo đúng trình tự để đầu ra giống với các dạng sóng hình sin được áp dụng trên ở sóng mang.
PWM có thể được sử dụng vào để tạo đầu ra cho động cơ giống với sóng dạng hình sin. Giúp tín hiệu này được dùng để điều khiển tốc độ cũng như mô-men xoắn của động cơ.
Bộ phận điều khiển Schneider
Đối với phần điều khiển sẽ kết nối với các mạch ngoại vi giúp nhận tín hiệu đưa vào IC chính để giúp điều khiển biến tần Schneider theo đúng cấu hình và cài đặt của người dùng.
Bộ phận điều khiển bao gồm:
IC chính để giúp xử lý thông tin cũng như điều khiển hoạt động của biến tần.
Ngõ vào của analog giúp nhận tín hiệu điện áp 4-20mA hoặc điện áp 0-10V.
Ngõ vào số để giúp kích cho biến tần Schneider chạy.
Ngõ ra analog giúp kết nối với thiết bị ngoại vi khác để làm công việc giám sát hoạt động của biến tần Schneider.
Ngõ ra số giúp xuất tín hiệu chạy, cảnh báo…
Nguyên lý hoạt động biến tần Schneider
Nguyên lý cơ bản làm việc của biến tần cũng tương đối đơn thuần. Nguồn điện xoay chiều một pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều bằng phẳng. Thời kỳ này được thực hành bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện.
Đối với điện áp một chiều, sẽ được biến đổi nghịch lưu thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Lúc đầu, điện áp một chiều sẽ được tạo ra được trữ trong giàn tụ điện. Dòng điện áp một chiều này ở mức rất cao.
Tiếp tục, bằng việc thông qua trình tự kích hoạt đóng mở IGBT. Bộ phận IGBT là từ viết tắt của Tranzito lưỡng cực có cổng cách điện hoạt động giống như là một công tắc bật và tắt cực nhanh để giúp tạo dạng sóng đầu ra của biến tần Schneider sẽ tạo ra một điện áp xoay chiều 3 pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung – PWM.
Nhờ vào tiến bộ của công nghệ vi xử lý cũng như công nghệ bán dẫn lực hiện nay. Thì tần số chuyển mạch xung có thể cho dải lên tới dải tần số cao việc này nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ cũng như giảm tổn thất ở trên lõi sắt động cơ.
Một hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi các giá trị biên độ cũng như tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển, khi mà cần tăng hay giảm tốc độ của động cơ. Theo đúng như lý thuyết, giữa tần số và điện áp thì có một quy luật nhất định. Tuỳ theo chế độ điều khiển. Đặc biệt đối với tải có mô men không đổi thì tỉ số điện áp và tần số là không đổi.
Tuy vậy nhưng với tải bơm và quạt thì quy luật này lại là hàm bậc 4. Đối với điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Thì điều này tạo ra đặc tính mô men là 1 hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với các yêu cầu của tải bơm/quạt do chính bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp đó.
Đối với hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì nó sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo đúng công nghệ hiện đại. Chính vì vậy, năng lượng điện tiêu thụ xấp xỉ bằng với năng lượng yêu cầu của hệ thống.
Ngoài ra thì biến tần schneider ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau giúp phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau của thị trường. Ngày nay thì biến tần có khả năng tích hợp cả bộ PID và cả thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau nữa, rất phù hợp cho việc điều khiển cũng như giám sát trong hệ thống SCADA.
