Bộ biến tần, còn được gọi là "bộ dịch tần", chuyển đổi năng lượng điện thành các tần số 25 Hz, 50 Hz, 60 Hz, 100 Hz và 400 Hz. Việc chuyển đổi tần số này được thực hiện bằng cách sử dụng bộ biến tần cố định (phương pháp chuyển đổi tần số kép) hoặc bộ biến tần quay (kết hợp động cơ-máy phát điện).

• Bộ biến tần cố định hoạt động bằng cách sử dụng quy trình chuyển đổi hai chiều: bộ biến tần chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều và bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều trở lại thành dòng điện xoay chiều ở tần số mong muốn.
• Bộ biến tần quay có thể chuyển đổi tần số này thông qua sự kết hợp giữa động cơ và máy phát điện, giúp điều chỉnh tốc độ quay của máy phát điện. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng dây đai và puli, hộp số, hoặc động cơ và máy phát điện với các cấu hình cực tính khác nhau để tạo ra tần số đầu ra mong muốn.

Cả hai phương pháp đều có thể chuyển đổi năng lượng hiệu quả từ tần số này sang tần số khác, tùy thuộc vào ứng dụng và yêu cầu cụ thể.

Ví dụ về bộ biến tần:

• Bộ chuyển đổi một pha: Thiết bị này chuyển đổi năng lượng điện từ tần số này sang tần số khác, thường duy trì đầu ra một pha.
• Bộ chuyển đổi tần số cố định: Sử dụng thiết bị điện tử thể rắn, bộ chuyển đổi này chuyển đổi năng lượng điện từ tần số này sang tần số khác mà không cần bất kỳ bộ phận chuyển động nào.
• Bộ điều khiển tần số động: Hệ thống này liên tục điều chỉnh và duy trì tần số của nguồn điện để duy trì công suất đầu ra ổn định bất chấp sự thay đổi tải.
• Bộ biến tần quay: Bộ biến tần này sử dụng kết hợp động cơ-máy phát điện để tự động chuyển đổi năng lượng điện từ tần số đầu vào sang tần số đầu ra khác.

Máy tính và các thiết bị điện tử nhỏ hoạt động trên bộ nguồn chuyển mạch có thể hoạt động ở cả tần số 50Hz và 60Hz. Trong trường hợp này, thứ duy nhất bạn có thể cần là một bộ chuyển đổi phích cắm, vì ổ cắm 50Hz không giống với ổ cắm 60Hz. Lý do là: Vì tần số 60Hz và 50Hz hoạt động ở các tần số khác nhau, bạn không bao giờ nên cắm thiết bị vào nguồn điện sai. Tuy nhiên, nếu thiết bị của bạn hoạt động ở 208V (cả 50Hz và 60Hz), bạn sẽ không gặp vấn đề gì. Nếu không, bạn có nguy cơ làm hỏng thiết bị hoặc gây thương tích. Sau khi đã xả khói ra khỏi thiết bị, bạn không thể lắp lại thiết bị.

Thiết bị ba pha lớn không thể vận hành ở tần số sai, điều này có thể gây hư hỏng sớm hoặc hao mòn. Thiết bị được thiết kế cho tần số 50 Hz không thể vận hành ở tần số 60 Hz. Nếu bạn buộc thiết bị hoạt động ngoài giới hạn thiết kế, các vấn đề sẽ phát sinh. Thiết bị có xu hướng hỏng ngay lập tức (còn nhớ khói không?). Nếu điều này không được thực hiện ngay lập tức, thiết bị sẽ bị hỏng theo thời gian do mỏi và quá nhiệt. Với nền kinh tế toàn cầu tiếp tục phát triển, thiết bị từ các nơi khác trên thế giới ngày càng được sử dụng ở các quốc gia mà nhiều thiết bị của họ không được sản xuất ban đầu. Điều này thường dẫn đến nhu cầu về bộ biến tần (còn được gọi là bộ dịch tần số), giúp thay đổi tần số (và đôi khi là điện áp ) của tiện ích địa phương khi cần, đảm bảo rằng thiết bị tương thích với yêu cầu về công suất của thiết bị bạn đang cố gắng vận hành (còn được gọi là tải). 

Những ngành công nghiệp nào cần bộ biến tần:

Các ngành công nghiệp cụ thể có yêu cầu tần số cụ thể, tùy thuộc vào cách chúng được cấp điện. Hệ thống hàng không và vũ khí yêu cầu 400 Hz, vì vậy thiết bị trên mặt đất hoạt động ở tần số 400 Hz cần nguồn điện trên mặt đất cho hệ thống điện của chúng. Ngoài hàng không và quân sự sử dụng tần số 400 Hz, đường sắt cũng sử dụng 25 Hz, 91,66 Hz hoặc 100 Hz để cấp điện cho hệ thống tín hiệu của họ. Các xưởng đóng tàu và cảng yêu cầu chuyển đổi nguồn điện trên bờ. Tàu được đóng ở các quốc gia có tần số 50 Hz sẽ có hệ thống điện 50 Hz. Trong trường hợp này, bạn sẽ cần một bộ biến tần để phù hợp với nhu cầu điện của tàu đang được đóng, sửa chữa hoặc cập cảng. Ngoài ra còn có nhiều tần số cụ thể và/hoặc tần số thay đổi được yêu cầu trong các phòng thí nghiệm và cơ sở thử nghiệm. Khi thiết bị được sản xuất ở một quốc gia được sử dụng ở một quốc gia khác, rất có thể bạn sẽ cần không chỉ một bộ biến tần điện áp mà còn cả một bộ biến tần. Các tần số phổ biến nhất là 50 Hz và 60 Hz, vì chúng được sử dụng trong hầu hết các máy móc thương mại. Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng không liên quan yêu cầu bộ biến tần. Ví dụ, phát điện thủy điện 25Hz. Vậy tại sao lại có nhiều tần số khác nhau như vậy? Lý do rất cơ bản và liên quan đến tốc độ vòng quay (RPM) mà máy phát điện chính quay. 1500 RPM = 50Hz, trong khi 1800 RPM = 60Hz khi sử dụng máy phát điện đồng bộ 4 cực. Với sự toàn cầu hóa ngày càng mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nhu cầu chuyển đổi tần số đã tăng lên, khi ngày càng nhiều công ty đa quốc gia từ các quốc gia 60Hz kinh doanh tại các quốc gia 50Hz, và ngược lại. 

Công nghệ biến tần:

Có hai loại biến tần chính: biến tần quay, được chế tạo bằng động cơ máy phát điện và biến tần bán dẫn (tĩnh), được chế tạo bằng chất bán dẫn và các tầng công suất. Biến tần quay là máy móc thô bạo, không giống như tĩnh, trong khi tĩnh lý tưởng cho các ứng dụng phi công nghiệp. Có một số yếu tố khác cần xem xét khi chọn biến tần. Một là liệu bạn có muốn biến tần duy trì nguồn điện khi lưới điện không còn khả dụng hay không. Trong trường hợp này, biến tần sẽ là nguồn cung cấp điện liên tục, còn được gọi là biến tần (UPS). Nếu biến tần cần loại bỏ sự bất ổn định ở tần số đầu vào, tức là chấp nhận dải tần số kém ở đầu vào và tạo ra tần số và điện áp đầu ra ổn định, thì nên sử dụng bộ điều chỉnh tần số động, có thể gây ra sự bất ổn đáng kể cho hệ thống tiện ích trong khi vẫn tạo ra đầu ra mong muốn.

Ứng dụng của bộ biến tần là gì?

• Mở một nhà máy tại Trung Quốc với thiết bị sản xuất được sản xuất tại Hoa Kỳ (bộ chuyển đổi 50/60Hz).
• Một sân bay nhỏ đã quyết định bổ sung một trung tâm dịch vụ và sửa chữa trực thăng (bộ chuyển đổi 400Hz).
• Các nhà sản xuất Mỹ mua máy móc từ các nhà máy châu Âu (bộ chuyển đổi 50/60Hz).
• Đường sắt quyết định tăng số lượng đường ray vào khu vực mới (bộ chuyển đổi 100/25Hz).