Cấu Tạo và Nguyên Lý Sơ Đồ Chi Tiết Mạch Điện Biến Tần
Với tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay. Công nghệ của biến tần luôn thay đổi từng ngày và ngày càng nhiều chức năng hơn. Vậy cấu tạo bên trong biến tần như thế nào. Nguyên lý làm việc cũng như sơ đồ mạch biến tần ra sao. Hãy cùng tìm hiểu qua bài biết dưới đây.
Biến tần được sử dụng để tạo ra tần số cài đặt linh hoạt. Từ một tần số cố định được cấp ra từ lưới điện như sơ đồ sau của biến tần 3 pha 220 VAC.
Cấu tạo bên trong biến tần
– Mạch Chỉnh lưu: chuyển đổi AC thành DC, sử dụng bộ phận bán dẫn được biết đến với tên gọi Diot.
– Tụ điện nắn phẳng: Hoạt động để nắn phẳng điện áp DC đã được chuyển đổi qua mạch chỉnh lưu.
– Mạch Nghịch lưu: Được sử dụng để xuất ra điện áp AC từ điện áp DC. Thiết bị được gọi là bộ nghịch lưu này khác với bộ chỉnh lưu về tên gọi và chức năng. Được sử dụng đẻ cấp điện áp/tần số biến thiên được tạo ra cho động cơ. Sử dụng các bộ phận đóng cắt bán dẫn (IGBT và bộ phận tương tự) có thể bật và tắt.
– Mạch điều khiển: Kiểm soát điều khiển, cài đặt máy biến tần.
Các đặc tính dạng sóng
Cách thay đổi đầu vào và đầu ra khi sử dụng máy biến tần?
– Dòng điện đầu vào: dạng sóng điện nhìn như tai thỏ (Bao gồm các thành phần có độ dốc cao).
– Dòng điện đầu ra: dạng sóng nhìn như một tập hợp cá đường thẳng (hình chữ nhật). Bao gồm các thành phần tần số cao và các thành phần xung điện áp.
Dạng sóng này được tạo ra từ các hoạt động bật tắc của các bộ phận bán dẫn trong máy biến tần.
1. Nguyên tắc hoạt động của bộ chỉnh lưu trong Biến Tần
Cách tạo ra điện áp DC từ lưới điện AC.
Hãy xem xét nguyên tắc này bằng cách sử dụng ví dụ đơn giản và điện áp AC 1 pha. Để đơn giản cách giải thích chúng ta sử dụng điều khiển tải điện trờ cho ví dụ này:
Thành phần này được sử dụng như một đi ốt
Đi ốt chỉ cho phép dòng điện đi qua một chiều và không đi vào chiều kia theo hướng sử dụng điện áp.
Sử dụng đặc tính này khi điện áp AC được đưa vào A và B trong mạch chỉnh lưu, điện áp cũng đưa qua tải theo cùng hướng.
Nói cách khác điện áp AC được chuyển đổi (chỉnh lưu) thành điện áp DC.
Nguyên tắc hoạt động của bộ chỉnh lưu trong Biến Tần
Đối vời đầu vào AC 3 pha, bộ nối 6 đi ốt được sử dung để chỉnh lưu sóng từ nguồn điện AC. Và tạo ra điện áp đầu ra như được thể hiện trong biểu đồ dưới đây.
Nguyên tắc hoạt động của mạch nắn phẳng
Người ta dùng tụ điện để nắn phẳng điện áp đầu ra như sơ đồ sau:
Mạch giới hạn dòng điện nhảy vọt
Dòng điện xung kích qua mạch, điện áp tức thời được dùng để nạp cho tụ điện. Các nguyên tắc phía sau máy chỉnh lưu được giải thích bằng tải điện trở. Nhưng trong các ứng dụng thực tế, một tụ điện nắn phẳng sẽ được sử dụng làm tải.
Để ngăn đi ốt chỉnh lưu không bị hư hại do dòng điện xung kích. Điện trở được đưa và trong mạch nối tiếp để chặn dòng điện xung kích trong thời gian ngắn sau khi nguồn điện được bật lên.
Do hoạt động theo mục đích này. Điện trờ bị đoản mạch qua hai đầu nối của nó để sản sinh ra một mạnh bỏ qua điện trờ.
Mạch này được nhắc đến là mạch giới hạn dòng điện xung kích.
Nếu mạch giới hạn dòng điện xung kích được sử dụng. Giá trị đỉnh dòng điện có thể được giảm để ngăn mô đun bộ chỉnh lưu bị hư hại.
Dạng sóng dòng điện đầu vào có tải tụ điện.
Các nguyên tắc phía sau máy chỉnh lưu được giải thích bằng tải điện trở. Nhưng trong các ứng dụng thực tế, một tụ điện nắn phẳng sẽ được sử dụng làm tải.
Dạng sóng dòng điện đầu vào trong trường hợp này chỉ xảy ra khi diện áp AC cao hơn điện áp DC. Điều này dẫn đến dạng sóng bị xoắn như trình bày trong biểu đồ và không phải sóng hình sin.
Có thể bạn quan tâm:
Ý Nghĩa Mã Số Các Relay Bảo Vệ Theo ANSI
[Thiết Bị Tự Động Hóa] Contactor – Công Tắc Tơ
Tìm Hiểu Chung Về Khí Cụ Điện Công Nghiệp / PLCTECH
5 Nhóm Thiết Bị Chính Trong Tủ Điện Công Nghiệp
[ Phân Biệt Nhanh ] RCCB và ELCB
2. Nguyên tắc hoạt động của bộ nghịch lưu trong Biến Tần
Cách biến đổi điện áp DC thành AC.
Hãy xem xét nguyên tắc này qua ví dụ đơn giản về điện áp AC 1 pha.
Mô tả ví dụ sau:
Bốn công tắc, S1 đến S4 được nối với nguồn điện áp DC. Trong đó các công tắc S1 và S4 được ghé với nhau và các công tắc S2 và S3 cũng tương tự. Khi các cặp công tắc được bật, tắt, dòng điện đi qua đèn như trong biểu đồ dưới đây:
Dạng sóng dòng điện:
Khi các công tắc S1 và S4 được bật lên, dòng điện đi qua đèn theo hướng A.
Khi các công tắc S2 và S3 được bật lên, dòng điện đi qua đèn theo hướng B.
Nếu hoạt động của các công tắc này lặp lại theo một chu kỳ định sẵn. Hướng đi của dòng điện sẽ thay đổi qua lại để tạo ra dòng điện xoay chiều.
Bạn có thể thay đổi tần số như thế nào ?
Tần số thay đổi khi bạn thay đổi khoảng thời gian BẬT và TẮT các công tắc S1 và S4.
Vú dụ, nếu bạn BẬT công tắc S1 và S4 trong 0,5 giây và sau đó BẬT công tắc S2 và S5 trông 0,5 giây liên tục qua lại thì bạn sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều ngược hướng dòng điện đó trong 1 giây, tương đương với tần số 1 Hz.
Nói cách khác tần số thay đổi khi thời gian thay đổi.
Bạn có thể thay đổi điện áp bằng cách nào?
Điện áp (trung bình) có thể được thay đổi bằng cách: Thay đổi tỷ lệ thời gian BẬT/TẮT các công tắc bằng cách thay đổi thời gian chu kỳ t0. Sang thời gian chu kỳ ngắn hơn để BẬT/TẮT điện áp.
Tần số cho các xung ngắn này được nhắc điến dưới dạng tần số sóng mang.
Ví dụ, nếu tỷ lệ thời gian BẬT/TẮT của các công tắc S1 và S4 bị giảm một nửa. Thì điện áp (trung bình) đầu ra trời thành điện áp AC tương đương với E/2, hoặc một nửa điện áp DC,E.
Để hạ thấp điện áp (trung bình), hãy hạ tỷ lệ thời gian BẬT và để nâng điện áp (trung bình) hãy nâng tỷ lệ thời gian BẬT.
Độ rộng xung tỷ lệ BẬT/TẮT sẽ được điều khiển để thay đổi điện áp. Phương thức điều khiển dạng này được nhắc đến dưới dạng điều biến độ rộng xung (PWM) và hiện nay thường được sử dụng trong các máy biến tần và bộ phận điện tử khác.
Cách nghịch lưu với điện áp AC 3 pha?
Cấu tạo cơ bản của mạch biến tần 3 pha và điện áp AC 3 pha được trình bày dưới đây. Nếu bạn thay đổi thứ tự của sáu công tắc được BẬT/TẮT, kết quả sẽ thay đổi U-V, V-W và W-U. Cách này được sử dụng để thay đổi chiều quay của động cơ.
Lưu ý rằng trong thực tế các bộ phận bán dẫn được sử dụng thay cho các công tắc để biến đổi điện áp, cho phép các công tắc BẬT/TẮT ở tốc độ rất cao.
——————–***——————–
>> Xem thêm tài liệu Điện – Tự Động Hóa: https://plctech.com.vn/category/tai-lieu/
>> Kiến Thức ngành Điện – Tự Động Hóa: https://plctech.com.vn/category/tin-tuc/
>> Tham khảo thêm các khóa học tại Trung Tâm:
| · Đào tạo PLC Mitsubishi | · Đào tạo thiết kế màn hình HMI |
Mọi tư vấn về Tự động hóa, vui lòng liên hệ với chúng tôi:
TRUNG TÂM TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP PLCTECH
Hà Nội: Số 11 Ngõ 2E Dịch Vọng – Cầu Giấy
HCM: 97 Đường Số 3 – Hiệp Bình Phước – TP. Thủ Đức
SĐT/Zalo: 0987 635 127
Website: https://plctech.com.vn/
Fanpage: https://www.facebook.com/PLCTechHN/