Giải thích cấu tạo của biến tần, tác dụng khi lắp điện trở xả và hướng dẫn chọn điện trở xả phù hợp. Chúng ta thấy trên thực tế một số ứng dụng khi lắp biến tần cần phải gắn thêm điện trở xả, một số khác không cần vậy khi nào thì chúng ta cần lắp và lắp thì sẽ được lợi gì ???
Trước tiên, hãy cùng Hoàng Vina tìm hiểu lại cấu tạo bên trong biến tần:
Nguồn điện AC sau khi chỉnh lưu qua Diode qua biến tần sẽ thành nguồn DC 1 chiều tại Bus DC [Vị trí để gắn thêm điện trở xả] sau đó được nghịch lưu qua khối công suất IGBT để biến đổi thành nguồn AC cung cấp cho động cơ.
Do vậy : Khi điện áp một chiều trên Bus DC cao hơn mức bảo vệ thì Biến tần sẽ báo lỗi OV[lỗi quá áp]
Trong quá trình dừng động cơ, biến tần ngừng cấp điện cho động cơ tuy nhiên theo quán tính, động cơ vẫn quay và trở thành máy phát điện. Năng lượng điện được sinh ra này sẽ đổ trở lại biến tần, về cơ bản tới các tải thường thì biến tần đã có điện trở xả nội có khả năng triệt tiêu năng lượng dư thừa này.
Tuy nhiên với các tải quán tính lớn hoặc yêu cầu thời gian dừng nhanh thì điện trở nội không đáp ứng được, bắt buộc phải lắp thêm điện trở xả bên ngoài để triệu tiêu năng lượng dư thừa từ điện năng sang nhiệt năng. Điện trở xả sẽ tự làm mát với môi trường xung quanh.
Các ứng dụng tiêu biểu phải lắp điện trở xả: Cẩu trục, máy quay li tâm, Động cơ máy CNC, máy cắt có cơ cấu tời sử dụng biến tần + điện trở xả ….và tất cả các ứng dụng có thời gian dừng nhanh.
– Khi cần tìm điện trở xả cho biến tần, việc đầu tiên chúng ta cần làm là Download cuốn sách hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần đó [User Manual]. Thông thường các nhà sản xuất biến tần đã tính toán chính xác giá trị điện trở và công suất của điện trở tương ứng cho mỗi mã biến tần, ta chỉ cần tra cứu.
– Lưu ý: Không nên đoán mò hoặc ước lượng vì mỗi Hãng, mỗi dòng biến tần có một cách tính điện trở xả khác nhau, vì vậy việc ước lượng hoặc áp dụng từ Hãng này cho Hãng khác là không đúng kỹ thuật, dẫn tới hậu quả là biến tần hỏng, điện trở cháy, thời gian dừng không đáp ứng được.
– Tra cứu giá trị điện trở và công suất của điện trở tương ứng với biến tần của mình đang sử dụng.
Ví dụ biến tần mình đang sử dụng là VFD015B21A thuộc dòng biến tần VFD-B, công suất 1.5Kw, điện áp cung cấp 1 pha 220Vac, Hãng sản xuất là Delta Electronics thì điện trở cần lắp cho nó là 300W 100R, giá trị điện trở nhỏ nhất cho phép là 82R.
Trong thực tế, vì có rất nhiều Hãng biến tần, Dòng biến tần, Mã biến tần khác nhau nên số lượng điện trở xả tương ứng sẽ vô cùng nhiều. Nhà sản xuất và các công ty phân phối không thể nào sản xuất và bán được tất cả các điện trở 1R, 2R, 3R, 4R ….6000R và công suất 1W,2W,3W ….6000W được, nhà sản xuất chỉ sản xuất các cấp điện trở thông dụng, và giá trị khác phải đặt hàng sản xuất
Vì vậy, để có thể chọn được điện trở phù hợp khách hàng phải chọn điện trở theo một trong các cách sau
Cách 1: Ghép nối các điện trở với nhau [Ghép nối tiếp hoặc ghép song song]
Cách 2: Chọn giá trị điện trở xả và giá trị công suất một cách tương đối theo qui tắc dưới đây.
– Cách chọn giá trị điện trở R:
Yêu cầu giá trị điện trở bắt buộc phải lớn hơn giá trị điện trở nhỏ nhất cho phép [Tra trong sách hướng dẫn của nhà sản xuất]
Qui tắc 1: Giá trị điện trở càng nhỏ gần giá trị Min thì thời gian dừng càng nhanh. Lý do là khi giá trị điện trở nhỏ, I = U/R dòng điện xả sẽ lớn và khi đó công suất xả sẽ lớn hơn, biến tần sẽ dừng được động cơ nhanh hơn.
Ưu điểm của việc lắp giá trị điện trở nhỏ này là thời gian dừng nhanh, có thể đạt tới 0.01s gần như là dừng ngay lập tức, tuy nhiên vì dòng điện lớn nên tuổi thọ của biến tần và điện trở sẽ không được cao bằng việc lắp điện trở có giá trị lớn hơn.
Qui tắc 2: Giá trị điện trở càng lớn hơn so với giá trị điện trở Min thì thời gian dừng động cơ càng lớn hơn, lý do cũng tương tự như phía trên đã giải thích, I=U/R sẽ nhỏ, công suất xả nhỏ, động cơ buộc phải dừng lâu hơn
Ưu điểm của việc lắp này là dòng điện xả nhỏ, tăng được tuổi thọ cho biến tần và điện trở xả. Nếu yêu cầu không cần dừng quá nhanh thì công ty Tự Động Hóa Toàn Cầu khuyến cáo khách hàng nên lắp điện trở theo giá trị tiêu chuẩn hoặc lớn hơn một chút.
– Cách chọn giá trị công suất:
Giá trị công suất là giá trị đặc trưng cho khả năng chịu đựng của điện trở xả. Vì vậy nếu giá trị công suất càng lớn thì điện trở xả chịu được công suất càng lớn, càng bền.
--> Nên chọn điện trở có công suất lớn hơn hoặc bằng giá trị công suất nhà sản xuất khuyến cáo dùng. Đặc biệt chú ý không chọn loại điện trở có công suất giá trị nhỏ hơn vì khi đó điện trở dễ bị cháy.
Ngoài các bước trên thì khách hàng cũng phải chú ý thêm là hiện tại thị trường đang có 2 loại điện trở xả chính là điện trở xả vỏ sứ và điện trở xả vỏ nhôm. Mỗi loại có đặc điểm, ưu điểm và hạn chế khác nhau.
Điện trở xả vỏ nhôm:
- Ưu điểm: Tản nhiệt tốt, kích thước nhỏ gọn hơn điện trở xả vỏ sứ xanh, dải công suất có sẵn rộng từ 80W tới 3000W
- Nhược điểm: Giá thành cao
Điện trở xả vỏ sứ:
- Ưu điểm: Giá thành rẻ, công suất lớn
- Nhược điểm: Tản nhiệt kém hơn và kích thước lớn hơn so với điện trở xả vỏ nhôm, dải công suất của điện trở vỏ sứ có sẵn cũng thường lớn trên 1000W, các cấp công suất nhỏ nhu cầu và ít bán
- Bảng tham khảo thông số lựa chọn điện trở cho biến tần.
| Loại biến tần 3 pha 380V | |||
| Công suất biến tần | Điện trở | Công suất điện trở | Số lượng |
| 0,75 kW | 400Ω | 260W | 1 |
| 1,5 kW | 400Ω | 390W | 1 |
| 2,2 kW | 150Ω | 390W | 1 |
| 4/5.5 kW | 150Ω | 520W | 1 |
| 5.5/7.5 kW | 100Ω | 1040W | 1 |
| 7.5/11 kW | 50Ω | 1040W | 1 |
| 11/15 kW | 50Ω | 1040W | 1 |
| 15/18.5 kW | 40Ω | 1560W | 1 |
| Loại biến tần 3pha 220V | |||
| 1,5 kW | 130Ω | 260W | 1 |
| 2,2 kW | 80Ω | 260W | 1 |
| 4 kW | 50Ω | 400W | 1 |
| 5.5 kW | 35Ω | 550W | 1 |
Các loại biến tần có công suất cao hơn vui lòng liên hệ Mr Long 0948956835 để được tư vấn.
2. Cách tính toán giá trị điện trở, công suất trở khi phải mắc nối tiếp hoặc song song nhiều điện trở [Các điện trở có giá trị bằng nhau]:
* Với trường hợp lắp song song nhiều điện trở:
– Công suất tổng = Tổng công suất các điện trở [ PTổng = P1 + P2 + … + Pn ].
– Điện trở tổng = Giá trị 1 điện trở / Tổng số điện trở [ RTổng = R / n ].
* Với trường hợp lắp nối tiếp nhiều điện trở:
– Công suất tổng = Tổng công suất các điện trở [ PTổng = P1 + P2 + … + Pn ].
– Điện trở tổng = Tổng công suất các điện trở [ RTổng = R1 + R2 + … + Rn ].
Trong đó:
+ PTổng: Công suất tổng.
+ RTổng: Điện trở tổng.
+ n: Tổng số điện trở được sử dụng.
Chọn điện trở xả căn cứ vào 2 yếu tố sau:
1, Chọn công suất điện trở xả [W]: Công suất điện trở được chọn phải đảm bảo tính năng kỹ thuật và kinh tế. Vì vậy khi biến tần xả nhiều điện thì ta chọn công suất lớn ngược lại khi biến tần xả ít thì chọn công suất nhỏ để đảm bảo vấn đề kinh tế.
Biến tần xả nhiều hay ít thì phụ thuộc vào tải của mỗi ứng dụng. Ví dụ với tải nâng hạ cầu trục, vận thăng… [ tải thế năng] động cơ sẽ làm việc như một máy phát điện khi hạ tải và khi hãm thời gian hạ tải lâu nên cần chọn công suất lớn [1/2 hoặc 2/3 công suất động cơ]. Hoặc tải có quán tính lớn thời gian hãm dài ví dụ máy quay li tâm, máy vắt, máy bện nhiều lô, các máy truyền động có bánh đà … Thì cần chọn điện trở có công suất lớn. Ngược lại thì chọn điện trở có công suất nhỏ.
2, Chọn giá trị điện trở [Ohm]: Giá trị điện trở được quy định bởi thiết kế dòng hãm của từng loại biến tần và từng hãng biến tần. Thông số này đọc trong tại liệu các hãng biến tần đều có bảng tra. Các hãng biến tần đều đưa ra giá trị min của điện trở [ tức là liên quan dòng hãm max của biến tần ]. Vì vậy chọn giá trị điện trở phải lớn hơn hoặc bằng giá trị min của bảng tra. Thông thường các hãng biến tần đều điều khiển xả bẳng nguyên lý PWM nên giá trị điện trở có thể chọn bằng 1,5 đến 2 lần giá trị min của biến tần thì vẫn luôn luôn đảm bảm bảo cho quá trình hãm. Đối với biến tần xả ít có thể chọn giá trị điện trở cao hơn. [ Theo kinh nghiệm của chúng tôi thì không có hãng sản xuất biến tần nào ghi trong tài liệu thông số điện trở [Ohm] Max.] Vì vậy chúng ta không cần thiết phải chọn chính xác giá trị điện trở một cách máy móc].
Nguyên nhân phải dùng điện trở xả – Khi động cơ làm việc ở chế độ hãm [ hãm động năng, hãm tái sinh] thì động cơ sẽ trở thành máy phát điện. Năng lượng điện này sẽ không đưa được về lưới điện do biền tần có bộ chỉnh lưu. Vì vậy điện áp DC Bus của biến tần sẽ tăng cao hơn mức cho phép. Nếu DC tăng quá cao biến tần sẽ báo lỗi hoặc làm hỏng linh liện, động cơ không hãm được. Để điện áp DC không lên cao thì các nhà sản xuất biến tần có lắp thêm bộ hãm. [ Bộ hãm có thể lắp trong biến tần hoặc bên ngoài biến tần]. Bộ hãm có tác dụng đưa điện DC ra điện trở nhằm mục đích ổn áp DC Bus.
-Ta tưởng tượng điện trở xả chính là cái phụ tải. Khi điện áp trên bus DC của biến tần lên cao thì biến tần sẽ cấp điện ra điện trở. Vì vậy nếu ta chọn thông số điện trở [ Ohm ] quá lớn thì biến tần xả chậm một số trường hợp xả không hết thì biến tần vẫn còn báo lỗi, hoặc có thể ảnh hưởng đến thiết bị và tuổi thọ của nó, nếu chọn [Ohm ] điện trở quá nhỏ xả quá nhanh gây ra tình trạng quá dòng hãm của biến tần gây cháy nổ biến tần sau đó cháy điện trở xả. Khi chọn công suất [ W ] của điện trở quá nhỏ không đủ công suất xả thì điện trở sẽ quá tải, quá nhiệt điện trở và điện trở sẽ cháy. Vì vậy việc lựa chọn điện trở xả phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất của động cơ, tải của động cơ, hãng biến tần…. khi lựa chọn điện trở xả thì cần xem xét các yếu tố trên và tuân theo chỉ dẫn của nhà sản xuất biến tần.