Báo cáo Tự động hóa máy nén lạnh

BÁO CÁO TỰ ĐỘNG HÓA MÁY NÉN LẠNH 
TRƯỜNG ĐH SPKT TPHCM 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
BỘ MÔN CN NHIỆT ĐIỆN LẠNH 
 Mở đầu 
I.Giới thiệu sơ bộ về tự động hóa trong máy nén lạnh.	 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén: 
 III. Các phương pháp khởi động máy nén 
IV. Các mạch điện tự động chính trong máy nén lạnh. 
 V.Sử dụng công nghệ biến tần (inverter) trong điều khiển máy nén lạnh 
 VI. Cơ cấu giảm tải điều chỉnh năng suất lạnh trong máy nén 
VII. kết luận 
03/05/2012 
Group 8 
2 
MỤC LỤC 
MỞ ĐẦU 
Nếu so sánh hệ thống lạnh như một cơ thể sống thì máy nén chính là quả tim của cơ thể sống ấy. Trong hệ thống lạnh, máy nén giữ vai trò quan trọng với: 
  Năng suất lạnh. 
  Suất tiêu hao điện năng. 
  Tuổi thọ. 
  Độ tin cậy và an toàn của hệ thống lạnh 
 Vì vậy, tự động hóa máy nén lạnh đóng vai trò quan trọng nhất đối với tự động hóa hệ thống lạnh nói chung. Tự động hóa máy nén lạnh chính là trang bị cho máy nén các dụng cụ mà nhờ các dụng cụ đó máy nén có thể vận hành một cách tự động, chắc chắn, an toàn với độ tin cậy cao mà không cần sự tham gia trực tiếp của công nhân vận hành. 
MỞ ĐẦU 
3/05/2012 
Group 8 
4 
 Tự động hóa trong máy nén lạnh bao gồm: 
  Điều khiển tự động năng suất lạnh. 
  Điều khiển và bảo vệ động cơ máy nén. 
  Bảo vệ máy nén khỏi các chế độ làm việc nguy hiểm như áp suất đầu đẩy quá cao, áp suất đầu hút quá thấp, hiệu áp suất dầu quá thấp, nhiệt độ đầu đẩy quá cao, nhiệt độ dầu quá cao, lưu lượng khối lượng quá cao, hiệu áp suất dầu quá nhỏ, dòng khởi động, tải khởi động quá lớn, mất pha,không đối xứng pha, 
  Báo hiệu chế độ dừng, làm việc đồng thời báo hiệu, báo động chế độ làm việc bình thường hoặc sự cố. 
 Tuy nhiên, việc trang bị hệ thống tự động hóa cho máy nén cũng cần được tình toán kĩ để đảm bảo hài hòa các lợi ích kinh tế . 
3/05/2012 
5 
Group 8 
I.Giới thiệu sơ bộ về tự động hóa trong máy nén lạnh .  
Máy nén là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống lạnh, vì vậy nó được bảo vệ rất nghiêm ngặt. Khi các điều kiện làm việc không đạt yêu cầu, hệ thống bảo vệ tự động ngắt điện để dừng máy. Cụ thể, máy nén được bảo vệ bởi các thiết bị sau: 
I.1. Mạch khởi động, điều khiển. 
I.2. Bảo vệ áp suất 
 - áp suất cao HP 
 - áp suất dầu OP 
 - áp suất thấp LP 
I.Giới thiệu sơ bộ về tự động hóa trong máy nén lạnh 
I.3. Bảo vệ quá dòng và quá nhiệt (OCR). 
I.4. Bảo vệ khi các điều kiện giải nhiệt không tốt. 
 - Bảo vệ áp suất nước, lưu lượng nước . 
 - Bảo vệ khi bơm nước giải nhiệt dàn ngưng hoặc máy nén ngừng hoạt động. 
 - Bảo vệ khi quạt dàn ngưng không làm việc. 
 - Bảo vệ khi quạt tháp giải nhiệt không làm việc 
05/03/2012 
Group 8 
6 
I.Giới thiệu sơ bộ về tự động hóa trong máy nén lạnh.  
I.5. Bảo vệ khi một số thiết bị khác không làm việc 
Trong một số mạch điện, máy nén sẽ tự động dừng khi một thiết bị nào đó không làm việc, chẳng hạn như quạt dàn lạnh, mô tơ cánh khuấy nước muối, bơm nước lạnh vv.. 
 Cấp tự động: 
Trong hệ thống lạnh nói chung và trong máy nén lạnh nói riêng theo mức độ can thiệp của người vận hành máy đối với quá trình làm việc của hệ thống, khả năng tự động được chia ra các cấp sau: 
3/05/2012 
Group 8 
7 
I.Giới thiệu sơ bộ về tự động hóa trong máy nén lạnh 
Cấp tự động 1 : người vận hành thường xuyên theo dõi các thông số làm việc, tự động điều chỉnh năng suất lạnh thủ công. Sử dụng hệ thống báo hiệu và bảo vệ. 
Cấp tự động 2 : kiểm tra theo chu kỳ các thông số làm việc, tự động điều năng suất lạnh, điều khiển từ xa do công nhân vận hành thực hiện, hoặc điều khiển tự động, sử dụng hệ thống báo hiệu và bảo vệ. 
Cấp tự động 3 : điều khiển tự động toàn bộ (đóng máy, cắt máy, điểu chỉnh năng suất lạnh), người vận hành chỉ tiến hành các lần xem xét định kỳ các thiết bị tự động xem chúng còn đảm bảo các thông số kỹ thuật xuất xưởng hay không. 
12/3/2021 
Group 8 
8 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
1. Van điện từ 
Được sử dụng cho máy tổ hợp nhiều cụm khi cần ngừng cung cấp môi chất lạnh cho một dàn lạnh nào đó mà các dàn khác vẫn hoạt động. 
Đóng và mở van bằng cách đóng và ngắt điện cấp cho cuộn dây 
Vị trí lắp đặt :thường đặt sau phin lọc van chặn và trước van tiết lưu 
3/5/2012 
Group 8 
9 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
2. Van một chiều 
3/05/2012 
Group 8 
10 
Trong hệ thống lạnh để bảo vệ máy nén, bơm,người ta thường lắp phía đầu đẩy van 1 chiều. 
V1C chỉ cho môi chất chuyển động theo một chiều nhất định. Đối với máy nén V1C có công dụng: 
Tránh ngập lỏng khi hệ thống lạnh ngừng hoạt động hơi môi chất còn lại trên đường ống đẩy có thể ngưng tụ lại và chảy về đầu đảy máy nén và khi máy nén hoạt động có thể gây ngập lỏng. 
2. Van một chiều 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
4. Van an toàn 
Khi role áp suất cao không hoạt động van an toàn sẽ hoạt động.khi đó lò xo của van sẽ bị nén lại, môi chất đi ra ngoài,máy nén và hệ thống sẽ được bảo vệ 
Van an toàn được sử dụng cho các tổ hợp thiết bị lạnh lớn, được lắp đặt ở thiết bị ngưng tụ, bình cao áp, đầu đẩy máy nén 
1. Cửa vào, 2. Cửa ra, 3. Lò xo, 4. Bu lông điều chỉnh , 5. Mũ van. 
3/05/2012 
Group 8 
12 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
5. Rơ le áp suất thấp 
Khi áp suất phía hút giảm quá mức cho phép thì relay áp suất thấp sẽ tác động ngắt dòng điện cung cấp cho máy nén để bảo vệ máy nén khỏi hư hỏng 
Role áp suất thấp được lắp trên đường hút của máy nén 
3/05/2012 
Group 8 
13 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
6. Role áp suất cao 
Là thiết bị để tránh cho máy nén làm việc ở áp suất quá cao ở phía đầu đẩy, trường hợp mất nước làm mát dàn ngưng, hỏng hóc trục hay van chặn, role tác động ngừng máy nén trước khi van an toàn hoạt động 
Vị trí lắp đặt ở đầu đẩy máy nén 
3/05/2012 
Group 8 
15 
Trong thực, để thuận tiện người ta thường sử dụng dạng tổ hợp gồm 2 relay LP và HP . 
LP và HP hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau, mỗi relay có ống nối lấy tín hiệu riêng. 
Cụm LP thường bố trí nằm phía trái, còn HP bố trí nằm phía phải. Có thể phân biệt LP và HP theo giá trị nhiệt độ đặt trên các thang kẻ, tránh nhầm lẫn. 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
7. Relay nhiệt bảo vệ quá dòng, quá nhiệt( OCR). 
3/05/2012 
Group 8 
18 
 Relay nhiệt được sử dụng để bảo vệ quá dòng hoặc quá nhiệt. Khi dòng điện quá lớn hoặc vì một lý do gì đó nhiệt độ cuộn dây mô tơ quá cao. Relay nhiệt ngắt mạch điện để bảo vệ mô tơ máy nén. 
 Relay nhiệt có thể đặt bên trong hoặc bên ngoài máy nén. Trường hợp đặt bên ngoài rơ le nhằm bảo vệ quá dòng thường được lắp đi kèm công tắc tơ. Một số máy lạnh nhỏ có bố trí rơ le nhiệt bên trong ở ngay đầu máy nén. 
1- Dây nối, 2- Chụp nối; 3- Chốt tiếp điểm; 4- Đầu cực 5- Tiếp điểm; 
6- Cơ cấu lưỡng kim; 7- Điện trở; 8- Thân; 9- Vít 
 II. Một số thiết bị thường dùng trong máy nén 
7. Thermostat 
3/05/2012 
Group 8 
20 
Thermostat là một thiết bị điều khiển dùng để duy trì nhiệt độ của phòng lạnh. Cấu tạo gồm có một công tắc đổi hướng đơn cực (12) duy trì mạch điện giữ các tiếp điểm 1 và 2 khi nhiệt độ bầu cảm biến tăng lên, nghĩa là nhiệt độ phòng tăng. Khi quay trục (1) theo chiều kim đồng hồ thì sẽ tăng nhiệt độ đóng và ngắt của Thermostat. Khi quay trục vi sai (2) theo chiều kim thì giảm vi sai giữa nhiệt độ đóng và ngắt thiết bị. 
21 
 III . CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG MÁY NÉN 
 I. Mạch điện khởi động máy nén 1 pha : 
 1. Sử dụng rơ le dòng điện : 
 Cấu tạo đơn giản nhưng hay tạo hồ quang tại tiếp điểm đóng mở nên chỉ sử dụng cho máy nén nhỏ công suất nhỏ hơn ¾ HP 
22 
 III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG MÁY NÉN 
 2. Sử dụng rơ le điện áp : 
 Đơn giản, gọn nhẹ, tiếp điểm làm việc với dòng điện nhỏ nên tuổi thọ cao. Sử dụng cho động cơ lớn hơn 3/4HP. Cuộn dây của ro le phải có điện thế để giữ tiếp điểm nên phải tiêu hao một lượng điện năng sinh nhiệt vô ích 
23 
 III. CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG MÁY NÉN 
 3. Sử dụng rơ le kiểu bán dẫn PTC : 
 Khi mới cấp điện cho động cơ máy nén thì dòng điện khởi động rất lớn. Dòng điện này làm cho đĩa điện trở phát nhiệt nhanh và điện trở của nó đột biến tăng lên, khi động cơ đã đạt 75% định mức thì điện trở của role rất lớn làm ngắt mạch nối giữa cuộn dây S và R. Lúc này rơ le đã hoàn thành một lần khởi động. Do quán tính nhiệt lớn cộng thêm có dòng điện luôn chạy qua rơ le lúc động cơ hoạt động nên rơ le vẫn giữ nguyên trạng thái này suốt quá trình MN làm việc. Do đặc điểm quán tính nhiệt lớn nên sau thời gian 3 phút MN mới có thể khởi động lại được 
24 
 II. Mạch điện khởi động MN 3 pha : 
 - Do động cơ máy nén lạnh cần mô men khởi động lớn để khởi động hệ thống trong điều kiện đầy tải 
 - Ở động cơ thường tải bằng 0 ở lúc bắt đầu khởi động, tải chỉ tăng dần theo tốc độ động cơ. Ngược lại với hệ thống lạnh, khi tắt máy nén thì tải trong hệ thống vẫn cao. Do đó, mô men khởi động của động cơ máy nén lạnh lớn hơn 3,5 lần mô men làm việc, trong khi đó ở động cơ thường chỉ đạt 2,5 lần mô men làm việc. Như vậy, ta phải sử dụng một số biện pháp để khởi động máy nén 
25 
 1. Mạch điện khởi động sao-tam giác : 
 Qua đồ thị trên ta nhận thấy khi khởi động chế độ sao thì mômen khởi động giảm 3 lần so với khởi động trực tiếp. Dòng điện cũng giảm 3 lần, điện áp giảm 3 0,5 lần 
26 
 1. Mạch điện khởi động sao-tam giác : 
 + Dạng 1 : 
MẠCH ĐỘNG LỰC 
MẠCH ĐIỀU KHIỂN 
27 
 1. Mạch điện khởi động sao-tam giác : 
 + Dạng 2 : 
MẠCH ĐỘNG LỰC 
MẠCH ĐIỀU KHIỂN 
28 
 1. Mạch điện khởi động sao-tam giác : 
 + Dạng 3 : Kết hợp với van điện từ giảm tải 
29 
 2. Mạch điện khởi động kiểu Part-Winding : 
 Đây là kiểu khởi động được sử dụng rộng rãi ở những loại máy nén của Mỹ, của Đức ( Bitzer ). Người ta thiết kế chia cuộn dây stator làm 2, mỗi cuộn có mối nối Y//Y hay tam giác//tam giác. Cả hai cuộn dây được đặt trong rãnh stator và cách điện với nhau. Ta sẽ khởi động theo thứ tự từng cuộn dây 
30 
 2. Mạch điện khởi động kiểu Part-Winding : 
31 
 2. Mạch điện khởi động kiểu Part-Winding : 
 Khi khởi động bằng sao-tam giác sau khi chuyển sang chế độ tam giác thì dòng điện tăng tức thời một ít 
32 
 2. Mạch điện khởi động kiểu Part-Winding : 
 Sơ đồ khởi động máy nén bằng Part winding. K1A tránh làm việc ngắn hạn lặp lại 
33 
 3. Mạch điện khởi động bằng điện trở : 
 Tác dụng của điện trở là để giảm dòng điện khởi động và dòng điện được giảm xuống 45% so với định mức. Y1 là van điện từ cân bằng áp suất. Timer K2T có thời gian 0,5s 
34 
 3. Mạch điện khởi động bằng điện trở : 
 Tác dụng của điện trở là để giảm dòng điện khởi động và dòng điện được giảm xuống 45% so với định mức. Y1 là van điện từ cân bằng áp suất. Timer K2T có thời gian 0,5s 
35 
 4. Khởi động mềm Soft start : 
 Tăng dần điện áp một cách thích hợp tránh gây dòng đỉnh khi khởi động cũng như giảm mô men khởi động làm tăng tuổi thọ máy nén, tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra các bộ khởi động mềm còn tích hợp chức năng bảo vệ quá tải, quay ngược cho động cơ. 
 Ngoài ra ta có thể khởi động bằng biến tần 
iV. Các mạch điện tự động chính trong máy nén lạnh .  
1 Mạch khởi động sao- tam giác( mạch điều khiển). 
 1.1. Các ký hiệu trên mạch điện . 
  MC, MS và MD – Cuộn dây khởi động từ sử dụng đóng mạch chính, mạch sao và mạch tam giác của mô tơ máy nén. 
  AX - Rơ le trung gian 
  T - Rơ le thời gian 
3/05/2012 
Group 8 
36 
IV. Các mạch điện tự động chính trong máy nén lạnh. 
1.2. Nguyên lý hoạt động. 
3/05/2012 
Group 8 
37 
2. Mạch bảo vệ hiệu áp suất dầu 
Bảo vệ hiệu áp dầu được sử dụng cho những máy nén có hệ thống bôi trơn cưỡng bức bằng dầu. 
Hiệu áp dầu là thông số quan trọng để đánh giá quá trình bôi trơn có đảm bảo hay không. 
Áp suất dầu giảm có thể do nhiều nguyên nhân: bơm dầu bị trục trặc, thiếu dầu trong cacte, do độ rơ giữa các bề mặt quá lớn do các chi tiết đã quá mòn, 
 II.2. Mạch bảo vệ á p suất dầu. 
 II.2. Mạch bảo vệ á p suất dầu. 
Mạch bảo vệ áp suất dầu . 
3. Mạch giảm tải. 
Mạch giảm tải được sử dụng để giảm tải trong các trường hợp sau: 
Khi mới khởi động đang chạy theo sơ đồ sao Y, do dòng khởi động rất lớn nên bắt buộc giảm tải. 
 Khi vận hành do phụ tải lớn, người vận hành muốn giảm tải bằng tay. 
 Lúc chạy bình thường (chế độ tam giác Δ) nhưng áp suất hút quá thấp, hệ thống hoạt động không hiệu qủa nên máy chuyển sang chế độ giảm tải. 
Mạch giảm tải. 
V.Sử dụng công nghệ biến tần (inverter) trong điều khiển máy nén lạnh: 
V.1. Giới thiệu sơ lược về biến tần. 
 - Nói một cách tổng quát 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. 
12/3/2021 
Group ll 
42 
  -  Nguyên lý hoạt động của biến tần nói chung:    - Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, 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. 
12/3/2021 
Group ll 
43 
12/3/2021 
Group ll 
44 
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.       Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. 
12/3/2021 
Group ll 
45 
V.2. Phân loại biến tần. 
Biến tần được phân họ dựa trên nguyên lý chuyển đổi công suất điện vào với tần số lưới thành công suất điện ra với tần số phù hợp theo yêu cầu cấp cho tải. Ta có hai họ biến tần sau : 
-         Biến tần gián tiếp: Điện lưới xoay chiều được chuyển thành điện một chiều qua phần chỉnh lưu trên thanh cái một chiều sau đó điện một chiều này lại được chuyển thành điện xoay chiều cấp cho tải qua nghịch lưu. 
      -      Biến tần trực tiếp: Điện lưới xoay chiều được trực tiếp biến đổi thành điện xoay chiều tần số khác để cấp cho tải (không cần qua khâu trung gian là điện một chiều). 
12/3/2021 
Group ll 
46 
Ưu điểm của biến tần trực tiếp và gián tiếp: 
 - 	Biến tần trực tiếp có thể trao đổi với lưới điện một cách liên tục, nhất là đối với các động cơ lớn và cực lớn từ hàng trăm Kw đến Mw. 
 - 	 Ngoài ra tổn hao ở biến tần trực tiếp cũng ít hơn vì phụ tải chỉ nôi với nguồn qua một phần tử đóng ngắt, không phải qua hai phần tử và khâu trung gian như biến tần gián tiếp. 
 - 	Sơ đồ van và qui luật điều khiển ở biến tần trực tiếp sẽ phức tạp hơn biến tần gián tiếp. 
12/3/2021 
Group ll 
47 
V . 2.1. Biến tần gián tiếp. 
 1. Giới thiệu sơ lược về bộ biến tần gián tiếp. 
 Biến tần gián tiếp hay còn gọi là biến tần có khâu trung gian một chiều, dùng bộ chỉnh lưu biến đổinguồn xoay chiều thành nguồn một chiều, sau đó lại dùng bộ nghịch lưu biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều. 
 Khâu trung gian một chiều đóng vai trò một khâu tích luỹ năng lượng dưới dạng nguồn áp dùng tụ địên hoặc nguồn dòng dùng cuộn cảm tạo ra một khâu cách ly nhất định giữa phụ tải và nguồn điện áp lưới. 
12/3/2021 
Group ll 
48 
„ Biến tần gián tiếp được cấu tạo từ bộ chỉnh lưu, khâu lọc trung gian và bộ nghịch lưu. 
Tuỳ thuộc khâu trung gian một chiều làm việc ở chế độ nguồn dòng hay nguồn áp biến tần chia làm 3 loại chính: 
„  Biến tần nguồn dòng dùng chỉnh lưu có điều khiển cùng với cuộn cảm tạo nên nguồn dòng cung cấp cho nghịch lưu nguồn dòng song song.Hệ thống tụ chuyển mạch được cách ly với tải qua hệ thống diode cách ly .Dòng ra nghịch lưu có dạng xung hình chữ nhật, điện áp ra có dạng tương đối Sin nếu phụ tải là động cơ 
12/3/2021 
Group ll 
49 
 Biến tần nguồn áp dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào một chiều điều khiển được. Điện áp một chiều cung cấp( dùng chỉnh lưu có điều khiển hoặc chỉnh lưu không điều khiển) sau đó điều chỉnh nhờ bộ biến đổi xung áp một chiều. 
12/3/2021 
Group ll 
50 
 2. Cấu tạo guyên lý hoạt động bộ biến tần gián tiếp. 
 -	Bộ biến tần gián tiếp là bộ biến đổi nguồn điện xoay chiều có V1, f1 là hằng số thành nguồn điện xoay chiều có Vr, fr biến đổi, qua khâu trung gian một chiều. Tần số đầu ra được xác định bởi nhịp đóng mở của các thiết bị nghịch lưu. Thiết bị biến tần gián tiếp gồm ba khâu cơ bản: 
12/3/2021 
Group ll 
51 
 Khâu chỉnh lưu : biến đổi nguồn xoay chiều sang một chiều. 
 Bộ lọc: để giảm bớt độ nhấp nhô của áp và dòng ở đầu ra của bộ chỉnh lưu. 
Khâu nghịch lưu: biến đổi điện áp một chiều để đặt vào động cơ (Thiết bị nghịch lưu có thể là Thyristor hoặc transistor công suất) 
12/3/2021 
Group ll 
52 
12/3/2021 
Group ll 
53 
Biến tần nguồn áp dung thyristor. 
 Nhóm chỉnh lưu gồm 6 Thyristor T7 đến T12 vừa làm chức năng biến đổi dạng điện áp từ xoay chiều thành một chiều vừa có nhiệm vụ điều chỉnh giá trị điện áp V0. Bộ lọc phẳng gồm các cuộn kháng ĐK và tụ C0. Phần chỉnhlưu của nhóm nghịch lưu là các Thyristor T1-T6. Chúng được mở theo thứ tự T1-T2----T6. Cách nhau 1/6 chu kỳ áp ra. Như vậy tại mọi thời điểm có hai Thyristor mở, một nối với cực dương và một nối với cực âm của điện áp V0. Kết quả điện áp dây đầu ra đưa vào động cơ có dạng như sau. 
12/3/2021 
Group ll 
54 
12/3/2021 
Group ll 
55 
Điện áp đầu ra bộ biến tần gián tiếp. 
12/3/2021 
Group ll 
56 
Bằng cách thay đổi khoảng thời gian mở Thyristor ta thay đổi được thời gian chu kỳ của điện áp ra, nghĩa là điều chỉnh được tần số ra. 
Tụ C1-C6 để chuyển mạch giữa các Thyristor Giả sử trong một khoảng nào đó T1 và T2 mở, tụ C1 được nạp từ nguồn với cực tính như hình vẽ. Khi cho xung mở T3 tụ C1 phóng qua T1 và T3 tạo ra dòng điện khóa T1 hỗ trợ cho T3 mở. Các diode D1-D6 ngăn tác dụng của các tụ chuyển mạch với phụ tải, làm cho áp trên tải không bị ảnh hưởng bởi sự phóng nạp của tụ. 
12/3/2021 
Group ll 
57 
Các diode D7-D12 tạo một cầu ngược, có tác dụng mở đường cho dòng điện phản kháng từ phía động cơ chạy về tụ C0. Dòng điện này xuất hiện do sự lệch pha giữa dòng và áp động cơ. Vậy tụ C0 có nhiệm vụ chứa năng lượng phản kháng vì động cơ là một tải đơn giản đối với bộ nghịch lưu mà có tác động một cách khác nhau với từng điều hòa của dạng sóng điện áp. 
Đối với bộ nghịch lưu áp dạng sóng này gần như chữ nhật. 
12/3/2021 
Group ll 
58 
Biến tần dòng dùng Thyristor. 
Cầu chỉnh lưu điểu khiển gồm 6 Thyristor T7-T12 cầu biến tần gồm 6 thyristor T1-T6. Mỗi Thyristor được nối tiếp qua một Diode và trong mỗi nửa cầu có 3 tụ điện. 
 Cầu chỉnh lưu thông qua điện cảm ĐK san bằng cung cấp cho cầu biến tần dòng điện Id. Ở mọi thời điểm có hai Thyristor dẫn điện các Thyristor được điều khiển mở theo thứ tự 1,2,....,6,1, mỗi thyristor dẫn trong khoảng 120 độ. 
12/3/2021 
Group ll 
59 
12/3/2021 
Group ll 
60 
 Dòng điện ra có dạng gần như bậc thang. Điện áp ra có dạng hình sin nhưng mang các đinh nhọn tại các thời điểm chuyển mạch. Ta biết rằng các diode nối ngược ở bộ nghịch lưu áp ngăn cản điện áp liên lạc một chiều đổi cực tính và cho dòng điện ngược chạy qua. Khi vượt quá tốc độ có thể động cơ trở thành máy phát. Do đổi cực tính điện áp góc mở có thể làm bộ biến tần làm việc ở chế độ nghịch lưu và trả năng lượng về nguồn. 
12/3/2021 
Group ll 
61 
Biến tần dòng dung Transistor. 
Bộ nghịch lưu dòng Transistor cũng sử dụng 6 Transistor và 6 diode. Nhưng trong sơ đồ nghịch lưu dòng các diode được mắc nối tiếp với các Transistor và các diode này có nhiệm vụ ngăn dòng ngược bảo vệ cho tất cả các transistor. 
12/3/2021 
Group ll 
62 
12/3/2021 
Group ll 
63 
V.2.2 Biến tần trực tiếp. 
Biến tần trực tiếp là thiết bị biến đổi trực tiếp nguồn xoay chiều có tần số f1 sang nguồn xoay chiều có tần số fr (tần số thay đổi). 
12/3/2021 
Group ll 
64 
Nguyên lý hoạt động của bộ biến tần trực tiếp: 
Bộ biến tần trực tiếp gồm hai nhóm chuyển mạch nối song song ngược. Cho xung mở lần lượt hai nhóm chỉnh lưu trên ta sẽ nhận được dòng điện xoay chiều chạy qua tải. 
 Ở mỗi pha ở đầu ra (a, b, c) được cấp điện bởi hai nhóm Thyristor. Nhóm T tạo ra dòng điện chạy thuận và nhóm N tạo ra dòng chạy ngược. 
Để hạn chế dòng ký sinh chạy qua hai Thyristor của nhóm T và nhóm N đang dẫn, người ta dung các cuộn kháng ĐK1 và ĐK6. 
12/3/2021 
Group ll 
65 
12/3/2021 
Group ll 
66 
Khi điều khiển theo nhóm thì mỗi nhóm được mở trong nửa chu kỳ điện áp đầu ra. Xét sự làm việc pha a Trong khoảng thời gian t1: nhóm T1 mở, còn trong khoảng t2 thì nhóm N4 mở. Các Thyristor trong cùng một nhóm chuyển mạch cho nhau nhờ điện áp lưới (chuyển mạch tự nhiên). Mỗi Thyristor mở 1/3 chu kỳ của điện áp lưới. Thay đổi số Thyristor mở trong mỗi nhóm ta sẽ thay đổi được thời gian của chu kỳ điện áp đầu ra T2= t1 + t2 do đó thay đổi được tần số đầu ra của biến tần. 
12/3/2021 
Group ll 
67 
12/3/2021 
Group ll 
68 
Để tạo ra điện áp ba pha ở đầu ra ta điều khiển các nhóm Thyristor mở theo thứ tự T1-N2-T3-N4-T5-N6-T1 mỗi nhóm cho mở 1/3 chu kỳ của điện áp ra. Nếu điện áp ra được lọc phẳng hoàn toàn thì bằng cách điều khiển như trên ta được đồ thị điện áp ra ở ba pha (hệ thống điện áp ba pha ở đầu ra bộ biến tần trực tiếp). 
Nhận xét: 
• Hiệu suất cao vì tổn thất năng lượng không đáng kể, không cần dùng 
tụ chuyển mạch. 
• Chỉ cho tần số fr <f1 tức < 0. 
• Làm việc ở chế độ tĩnh nên thuận tiện đối với những cơ cấu cần di 
chuyển nhiều. 
V.3. Tính năng chuyên dụng của biến tần trong máy nén lạnh. 
Biến tần được thiết kế để điều khiển các máy nén một cách thông minh và linh hoạt nhằm tối ưu hóa khả năng làm lạnh với áp suất và nhiệt độ đặt cho máy làm lạnh nước và các ứng dụng khác của máy nén trong HVAC. Các tính năng chính chuyên cho máy nén gồm: 
  Thay thế tổ hợp máy bằng một máy nén: Biến tần điều khiển tất các các máy nén ở những dải tốc độ được tối ưu đảm bảo điều chỉnh linh hoạt  chế độ vận hành tối ưu của máy nén theo nhu cầu phụ tải. Vì vậy mà một máy nén lớn có thể được dùng thay cho tổ hợp của 2 hay 3 máy nén có công suất nhỏ hơn. Ta cũng có thể dùng tính năng điều khiển tổ hợp để điều chỉnh tốc độ của một máy nén và điều khiển chạy/dừng của hai máy nén khác theo nhu cầu phụ tải. 
  Đặt chế độ vận hành theo nhiệt độ: Biến tần tính nhiệt độ của môi chất làm lạnh dựa trên áp suất đo và điều chỉnh hoạt động của máy nén qua bộ điều khiển PID được tích hợp sẵn. Nhiệt độ cũng có thể được đặt để điều chỉnh chế độ vận hành cho máy nén giống như áp suất. 
  Giảm số lần khởi động và dừng máy: Đặt số lần chạy/dừng tối đa trong một khoảng thời gian cho phép kéo dài tuổi thọ của máy . 
  Khởi động nhanh: Biến tần có khả năng mở van bypass để máy nén có thể khởi động không tải. Biến tần có khả năng cấp momen khởi động lớn trong thời gian ngắn (110% momen định mức trong 60s). 
VI. Cơ cấu giảm tải điều chỉnh năng suất lạnh trong máy nén : 
 Cơ cấu tiảm tải máy nén york 
Cơ cấu giảm tải thực hiện giảm tải cho 2 xy lanh, giảm tải bằng áp lực dầu kết hợp với van điện từ. 
12/3/2021 
Group ll 
73 
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu giảm tải và van điện từ 
Van điện từ có tác dụng là một van 3 ngã: một ngã nối đến bộ giảm tải, một ngã nối với đường dầu đi ra từ bộ lọc tinh, ngã còn lại thì thông về cacte máy nén. Khi máy nén đang hoạt động bình thường ta không cấp điện cho van điên từ, kim van điện từ đóng kín đường dầu thông với cacte, dầu đi từ bộ lọc tinh qua van điện từ và tác động vào piston giảm tải đẩy thanh truyền đi vào làm 2 vòng cam trên 2 xylanh giảm tải xoay đồng thời làm cho các chốt nâng hạ xuống và như thế máy nén làm việc có tải. Khi cần giảm tải thì người ta sẽ cấp điện cho van điện từ lúc này kim van được lõi từ hút lên và mở thông đường dầu về cacte dẫn đến làm giảm áp lực dầu tác động vào piston giảm tải, thanh truyền bị đẩy ra ngoài bởi lực lò xo làm vòng cam xoay ngược lại các chốt nâng dược đẩy lên mở cưỡng bức lá van hút và máy làm việc ở chế độ giảm tải. 
Giảm tải cho 2 xilanh nên có thể điều chỉnh năng suất lạnh từ 100% xuống 50%. 
Cơ cấu giảm tải trong máy nén trục vít 
 Hệ thống giảm tải 
Đối với máy nén trục vít sử dụng 3 van điện từ: 
Van Điện Từ 
	+ Máy nén trục vít sử dụng 3 van điện từ. 
	+ Van điện từ điều khiển vị trí của cơ cấu giảm tải để tăng, giảm công suất làm việc của máy. 
 Cơ Cấu Giảm Tải 
	Có cấu tạo gồm một piston, một lò xo, một khoang giảm tải với 5 lỗ để thực hiện giảm tải thông qua việc điều chỉnh lượng môi chất hồi về khoang hút. 
 Nguyên lý hoạt động 
Ban đầu khi khởi động thì van điện từ 1(VĐT 1) mở, VĐT 2 và VĐT 3 đóng, dầu từ khoang cacte qua VĐT 1 đến cơ cấu giảm tải, áp lực của dầu lớn thắng được lực đẩy của lò xo nên ép piston đè kín lên các lỗ trên khoang giảm tải, lúc này máy hoạt động đầy tải. Khi cần giảm tải, tùy theo mức độ cần giảm mà có thể mở VĐT 2, VĐT 3 hoặc cả hai. Lúc này, dầu theo VĐT 2 và VĐT 3 hồi về cacte, lò xo thắng được áp lực dầu nên đẩy piston trượt ra ngoài để hở dần các lỗ (1-5 lỗ) làm thông khoang hút và khoang nén. Càng nhiều lỗ bị hở thì máy nén được giảm tải càng nhiều, vì thế mà ta có thể điều chỉnh vô cấp năng suất lạnh của máy phụ thuộc vào độ hở của các lỗ. 
Đối với máy nén trục vít năng suất lạnh có thể điều chỉnh từ 100% xuống đến 10% vô cấp và tiết kiệm được công nén. 
VI. Kết luận  
Vai trò của máy nén lạnh là không thể phủ nhận trong việc phát triển các ngành công nghiệp. Hướng phát triển hiện nay là làm sao để chế tạo các máy nén có công suất lớn hơn với kích thước nhỏ hơn. Vì vậy, các hệ thống điều khiển phải đảm bảo tốt chức năng vận hành tự động, hạn chế tối thiểu các can thiệp của con người nhưng vẫn có thể bảo vệ được máy nén khi sự cố xảy ra.