Điện tử công nghiệp

Bảng giá trị điện trở xả lắp cho biến tần theo từng công suất

Việc chọn giá trị điện trở xả (Braking Resistor) đúng cách là yếu tố sống còn để bảo vệ bộ phận hãm (Braking Unit) và mạch DC Bus của biến tần. Nếu chọn sai, bạn sẽ gặp lỗi Overvoltage (Quá áp DC Bus) hoặc làm nổ linh kiện công suất.

Dưới đây là hướng dẫn kỹ thuật chuyên sâu để tính toán và lựa chọn điện trở xả cho biến tần.

1. Nguyên lý cần hiểu

Khi động cơ giảm tốc hoặc hãm tải (tải thế năng, quán tính lớn), nó sẽ biến thành một máy phát điện và trả năng lượng ngược về biến tần. Điện áp trên tụ điện DC Bus sẽ tăng cao. Điện trở xả có nhiệm vụ tiêu tán năng lượng dư thừa này dưới dạng nhiệt.

Trở kháng (đơn vị Ohm) là thông số quan trọng nhất, quyết định cường độ dòng điện xả từ tụ điện DC Bus qua điện trở. Việc chọn sai giá trị $R$ có thể dẫn đến hai kịch bản nguy hiểm: nổ bộ hãm (Braking Unit) hoặc biến tần liên tục báo lỗi quá áp.

1.1. Mối quan hệ giữa Trở kháng và Dòng xả (Ibr)

Theo định luật Ohm, dòng điện hãm được tính bằng công thức:

Ibr = UDC/R

Trong đó UDC là điện áp ngưỡng kích hoạt hãm (thường là 670V – 750V cho biến tần 3 pha 380V).

  • Nếu R quá nhỏ: Dòng xả Ibr sẽ vượt quá dòng định mức của IGBT hãm (Braking Unit). Điều này gây hỏng hóc tức thì hoặc làm nổ linh kiện công suất do quá dòng.

  • Nếu R quá lớn: Dòng xả Ibr quá nhỏ, không đủ để tiêu tán năng lượng phản hồi từ động cơ. Kết quả là điện áp DC Bus vẫn tiếp tục tăng cao, biến tần sẽ báo lỗi OV (Overvoltage) và dừng máy để bảo vệ tụ điện.

1.2. Xác định giá trị Trở kháng tối thiểu (Rmin)

Mỗi hãng biến tần (Yaskawa, Mitsubishi, Inovance, ABB…) đều quy định một giá trị điện trở tối thiểu mà bộ hãm nội tại có thể chịu đựng được.

  • Quy tắc bắt buộc: Luôn chọn Rthực tế > Rmin của nhà sản xuất.

  • Cách tra cứu: Bạn hãy lật mặt sau của biến tần hoặc xem trong chương “Braking Resistor Selection” của cuốn Manual đi kèm.

1.3. Công thức tính toán Trở kháng tối ưu theo mô-men hãm

Nếu bạn muốn tính toán chính xác dựa trên yêu cầu vận hành (đặc biệt là tải nâng hạ):

z7642181881587 dd19f36b44e5f266c72b29c36e46a22e

(Trong đó n là hiệu suất của động cơ và biến tần, thường lấy khoảng 0.85 – 0.9).

1.4. Lời khuyên kỹ thuật khi chọn R

  1. Ưu tiên dải an toàn: Thông thường, chúng ta chọn giá trị R lớn hơn Rmin khoảng 10% – 20% để tăng biên độ an toàn cho linh kiện bán dẫn, giúp hệ thống vận hành mát hơn mà vẫn đảm bảo hiệu quả hãm.

  2. Đối với biến tần công suất lớn (>30kW): Thường không có sẵn bộ hãm (Braking Unit) bên trong. Bạn phải mua thêm bộ Braking Unit rời (ví dụ dòng DBU của Inovance). Khi đó, giá trị $R$ phải chọn khớp với thông số của bộ Braking Unit rời này chứ không phải của biến tần.

  3. Kiểm tra dây dẫn: Trở kháng thấp đồng nghĩa với dòng điện cao. Hãy đảm bảo dây dẫn từ biến tần ra điện trở xả có tiết diện đủ lớn và chiều dài không quá 5m để tránh nhiễu và sụt áp.

Ví dụ thực tế:

Với biến tần 7.5kW (380V), hãng thường khuyến nghị Rmin= 60R

  • Nếu bạn chọn 40R: Nguy cơ cháy Braking Unit rất cao.

  • Nếu bạn chọn 100R: Có thể báo lỗi quá áp khi hãm tải nặng (như máy ly tâm).

  • Lựa chọn tối ưu: 75R – 150W (tùy tải).

2. Bảng gợi ý nhanh thông số điện trở xả (Tham khảo)

Công suất Biến tần (kW) Trở kháng khuyến nghị (R−Ω) Công suất điện trở (P−W) Ghi chú hệ thống
1.5 kW 300R – 400R 150 W – 200 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
2.2 kW 200R – 250R 250 W – 300 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
3.7 kW / 4.0 kW 140R – 150R 400 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
5.5 kW 80R – 100R 500 W – 800 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
7.5 kW 60R – 75R 800 W – 1000 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
11 kW 40R – 50R 1000 W – 1500 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
15 kW 30R – 35R 1500 W – 2000 W Có sẵn Braking Unit nội bộ
18.5 kW 25R – 30R 2500 W Kiểm tra Manual (Tùy hãng)
22 kW 20R – 25R 3000 W Kiểm tra Manual (Tùy hãng)
30 kW 15R – 20R 4000 W Thường cần Braking Unit rời
37 kW 12R – 16R 5000 W Cần Braking Unit rời
45 kW 10R – 12R 6000 W Cần Braking Unit rời
55 kW 8R – 10R 8000 W Cần Braking Unit rời
75 kW 6R – 8R 10 kW – 12 kW Cần Braking Unit rời
90 kW 5R- 6R 12 kW – 15 kW Cần Braking Unit rời
110 kW 4R – 5R 15 kW – 20 kW Cần Braking Unit rời
160 kW 3R – 4R 25 kW Cần Braking Unit rời
220 kW 2R – 2.5R 35 kW Cần Braking Unit rời
315 kW / 355 kW 1.5R – 2R 45 kW – 55 kW Cần Braking Unit rời

Các quy tắc phối ghép thực tế tại RITECH

  1. Sử dụng Braking Unit rời: Với các biến tần từ 30kW trở lên, đa số các hãng (trừ một số dòng đặc biệt) không tích hợp sẵn bộ hãm bên trong. Bạn bắt buộc phải mua thêm bộ Braking Unit (DBU). Thông số điện trở lúc này phải tuân thủ theo hướng dẫn của bộ DBU đó.

  2. Ghép song song/Nối tiếp: * Để tăng công suất ($W$) mà giữ nguyên trở kháng ($\Omega$): Ghép hỗn hợp nối tiếp và song song các thanh điện trở có cùng giá trị.

    • Ví dụ: Bạn cần $20 \Omega – 4000W$ nhưng chỉ có loại $20 \Omega – 1000W$. Bạn phải mua 4 thanh và ghép thành 2 nhánh song song, mỗi nhánh gồm 2 thanh nối tiếp. (Tuy nhiên cách này phức tạp, tốt nhất nên mua đúng loại công suất lớn).

  3. Vấn đề tản nhiệt: Với công suất từ 15kW trở lên, điện trở xả tỏa nhiệt cực lớn. Chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng loại điện trở nhôm hoặc lắp điện trở sứ trong tủ điện có quạt thông gió riêng để tránh làm nóng các thiết bị điện tử nhạy cảm lân cận.

3. Quy trình lắp đặt và kiểm tra an toàn

3.1. Quy tắc lắp đặt vật lý (Physical Installation)

Điện trở xả tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt năng, bề mặt điện trở có thể nóng lên tới 200°C – 300°C.

  • Vị trí lắp đặt: Phải lắp bên ngoài tủ điện hoặc trong ngăn riêng có thông gió tốt. Khoảng cách tối thiểu từ điện trở đến các thiết bị điện tử khác (như biến tần, PLC) là 20cm.

  • Hướng lắp đặt: Nên lắp theo phương ngang để tối ưu hóa sự đối lưu không khí. Nếu lắp nhiều thanh, không nên chồng khít lên nhau mà phải có khe hở ít nhất 5cm.

  • Vật liệu tiếp xúc: Tuyệt đối không lắp điện trở lên các bề mặt dễ cháy (gỗ, nhựa). Nên bắt vít cố định lên tấm panel kim loại hoặc giá đỡ chịu nhiệt.

3.2. Quy tắc đấu nối điện (Wiring)

  • Cổng kết nối: Đấu vào hai cực P+ (hoặc P) và PB (hoặc RB) trên biến tần.

    • Lưu ý: Với biến tần công suất lớn dùng Braking Unit rời, điện trở phải đấu vào cổng của bộ Braking Unit, không đấu trực tiếp vào biến tần.

  • Dây dẫn: Sử dụng dây dẫn chịu nhiệt (loại bọc sợi thủy tinh hoặc silicon). Tiết diện dây phải tương đương với tiết diện dây nguồn vào biến tần để chịu được dòng xả tức thời lớn.

  • Chiều dài dây: Không nên dài quá 5 mét. Dây càng dài càng dễ gây nhiễu điện từ và sụt áp, làm giảm hiệu quả hãm. Nếu bắt buộc phải đi dây dài, nên xoắn đôi (Twisted pair) hai dây hãm lại với nhau.

3.3. Kiểm tra an toàn và Vận hành thử (Testing)

Trước khi cho hệ thống chạy tự động, bạn cần thực hiện các bước kiểm tra sau:

  1. Đo thông mạch: Dùng đồng hồ VOM đo giá trị Ohm giữa hai đầu dây điện trở để đảm bảo không bị đứt hoặc chạm vỏ (Mass).

  2. Kiểm tra cài đặt biến tần: Đảm bảo hàm hãm (Braking function) đã được kích hoạt trong Parameter của biến tần (Ví dụ: Cài đặt thời gian giảm tốc Deceleration Time ngắn lại để thử tải).

  3. Theo dõi nhiệt độ: Cho máy chạy có tải và thực hiện lệnh dừng gấp. Sử dụng súng đo nhiệt hồng ngoại kiểm tra bề mặt điện trở.

    • Bình thường: Điện trở ấm hoặc nóng lên từ từ.

    • Bất thường: Điện trở đỏ rực hoặc bốc khói ngay nhịp hãm đầu tiên (Có thể do chọn sai trị số Ohm hoặc chạm chập mạch IGBT hãm).

  4. Kiểm tra lỗi Overvoltage: Nếu biến tần vẫn báo lỗi OV khi hãm, hãy kiểm tra lại kết nối dây dẫn hoặc tăng công suất điện trở nếu tải quá nặng.

3.4. Gợi ý thêm thiết bị bảo vệ (Dành cho tải nặng)

Với các hệ thống nâng hạ hoặc máy ly tâm, chúng tôi khuyên bạn nên lắp thêm một Relay nhiệt (Overload Relay) nối tiếp với điện trở xả. Tiếp điểm thường đóng (NC) của Relay nhiệt này sẽ được đấu vào chân ngắt khẩn cấp (External Fault) của biến tần. Khi điện trở quá nóng, Relay nhiệt sẽ ngắt và biến tần dừng máy, tránh cháy nổ điện trở.

5/5 - (1 bình chọn)

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *