Điện trở xả biến tần là thành phần quan trọng giúp bảo vệ biến tần và các thiết bị trong hệ thống truyền động. Nó có vai trò phân tán năng lượng dư thừa sinh ra trong quá trình giảm tốc hoặc dừng đột ngột của động cơ, giúp tránh hiện tượng quá áp và bảo vệ biến tần khỏi các hư hỏng không mong muốn. Đồng thời, nó giúp hệ thống dừng an toàn mà không gây sự cố.
Điện trở xả biến tần là gì?
Điện trở xả biến tần là một loại thiết bị được lắp vào biến tần, thường bao gồm một điện trở công suất và hệ thống van điều khiển để xả năng lượng dư thừa. Khi điện áp DC trong hệ thống biến tần tăng lên quá mức cho phép, van trong hệ thống sẽ mở, cho phép điện trở hấp thụ năng lượng dư thừa và chuyển đổi nó thành nhiệt, từ đó giúp giảm điện áp và ngăn ngừa tình trạng quá áp.
Điện trở xả biến tần là yếu tố không thể thiếu trong các hệ thống có tải nặng hoặc phải thực hiện các chu kỳ khởi động và dừng nhanh và thường xuyên. Nếu không sử dụng đúng, biến tần có thể bị ngắt liên tục hoặc thậm chí hỏng vĩnh viễn, gây tổn thất chi phí.
Nguyên lý hoạt động của điện trở xả biến tần
Trong hệ thống biến tần, quá trình giảm tốc và dừng động cơ thường được thực hiện bằng cách giảm tần số đầu ra. Tuy nhiên, do quán tính cơ học, tốc độ của rô-to không thể giảm ngay lập tức, khiến động cơ hoạt động như một máy phát điện trong trạng thái phanh tái tạo. Năng lượng tái tạo này sẽ gửi lại mạch DC qua bộ chỉnh lưu và được tích tụ, làm tăng điện áp DC. Nếu không có biện pháp xả năng lượng dư thừa, điện áp này sẽ vượt quá mức cho phép, gây hư hỏng cho hệ thống.
Mặc dù tụ điện trong biến tần có thể hấp thụ một phần năng lượng dư thừa, nhưng không đủ để xử lý toàn bộ. Lúc này, điện trở xả giúp hấp thụ phần năng lượng còn lại, biến nó thành nhiệt và đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.
Phân loại điện trở xả biến tần
Tùy theo công suất và yêu cầu ứng dụng, các biến tần có thể tích hợp sẵn module điện trở xả, như biến tần LS IG5, hoặc cần phải lắp thêm module điện trở xả rời. Biến tần công suất dưới 7.5 kW thường đi kèm với module điện trở xả tích hợp sẵn. Biến tần công suất lớn hơn 7.5 kW thường yêu cầu lắp thêm module điện trở xả ngoài để đảm bảo khả năng tản nhiệt và bảo vệ hệ thống.
Các module điện trở xả ngoài có thể được chia thành hai loại chính, mỗi loại có những đặc điểm và ứng dụng riêng:
Điện trở xả dạng vỏ sứ
Điện trở xả dạng vỏ sứ có thiết kế đặc biệt giúp tăng khả năng tản nhiệt và giảm thiểu độ tự cảm ký sinh. Với lớp phủ vật liệu chống cháy, điện trở này bảo vệ dây điện khỏi sự lão hóa và tăng độ bền, chịu được nhiệt độ cao. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu giảm tốc nhanh trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt.
Điện trở xả vỏ nhôm:
Loại điện trở này được bọc trong hợp kim nhôm, giúp tản nhiệt hiệu quả và có thiết kế nhỏ gọn, chắc chắn. Chúng có thể chống lại rung động và điều kiện thời tiết khắc nghiệt, thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao và tính ổn định lâu dài.
Ứng dụng của điện trở xả biến tần
Điện trở xả được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như:
- Hệ thống cầu trục, cổng trục, cần trục và thang máy:
Điện trở xả giúp hệ thống dừng nhanh, đảm bảo an toàn và tăng tuổi thọ của thiết bị. - Máy móc hạng nặng và hệ thống CNC:
Điện trở xả cải thiện độ ổn định và độ chính xác của các thiết bị trong các hệ thống điều khiển chuyển động. - Hệ thống truyền động xe điện:
Trong các hệ thống xe điện, điện trở xả giúp phân tán năng lượng tạo ra trong quá trình phanh tái tạo, từ đó nâng cao hiệu suất năng lượng và kéo dài tuổi thọ pin. - Ngành hàn và hệ thống UPS:
Điện trở xả bảo vệ các thành phần khác trong hệ thống và đảm bảo hoạt động ổn định.
Cách tính toán lựa chọn điện trở xả biến tần cho cầu trục nhà xưởng
Việc lựa chọn điện trở xả phù hợp với công suất của biến tần cầu trục là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống. Nếu điện trở quá nhỏ, nó sẽ dễ bị quá nhiệt và có thể làm hư hỏng biến tần. Ngược lại, nếu điện trở quá lớn, khả năng tản nhiệt sẽ bị giảm, dẫn đến hiệu quả hoạt động không tối ưu.
Xác định công suất điện trở xả biến tần
- Đối với cầu trục nhà xưởng, công suất điện trở xả cần đạt 50% công suất của động cơ.
- Đối với cẩu tháp hoặc cẩu bờ, công suất điện trở xả yêu cầu đạt 70% công suất động cơ.
Tính toán công suất và cách ghép điện trở:
Giả sử cầu trục sử dụng động cơ nâng hạ 7.5 kW và biến tần Jaskawa V1000 7.5 kW. Theo tài liệu của Jaskawa, điện trở xả tối thiểu yêu cầu là 75 ohm. Tuy nhiên, trên thị trường, bạn có thể không tìm được điện trở có đúng giá trị 75 ohm, vì vậy cần phải ghép các điện trở lại với nhau.
Công suất điện trở xả cần đạt khoảng 3.800W, làm tròn thành 4.000W. Với yêu cầu điện trở là 75 ohm, bạn có thể chọn điện trở 100 ohm và ghép chúng lại để đáp ứng công suất và điện trở cần thiết.
Ví dụ cụ thể:
Bạn có thể chọn 4 cây điện trở, mỗi cây có công suất 1.000W và điện trở 100 ohm. Tổng công suất của 4 cây điện trở này là 4.000W, đáp ứng đủ yêu cầu của ứng dụng. Để đạt được điện trở 75 ohm, bạn ghép hai cây điện trở song song, khi đó tổng điện trở còn lại là 50 ohm. Sau đó, ghép nối tiếp hai cụm điện trở song song này lại với nhau, và điện trở tổng sẽ là 100 ohm, phù hợp với yêu cầu của biến tần.
Kết luận
Điện trở xả là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống biến tần, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. Việc chọn lựa và tính toán đúng điện trở xả sẽ giúp bảo vệ thiết bị và kéo dài tuổi thọ của biến tần. Chúc các bạn lựa chọn được điện trở xả phù hợp với ứng dụng của mình.
