Điện trở xả là gì? Cách lắp điện trở xả cho biến tần

Một trong những nguyên nhân gây hỏng hóc, làm cho biến tần bị cháy nổ thường xuyên trong các ứng dụng như nâng hạ cẩu trục là do biến tần hãm động cơ một cách quá nhanh dẫn đến động cơ trở thành một máy phát tạo ra nguồn điện. Do đó, khi sử dụng biến tần trong các ứng dụng cần thay đổi tốc độ trong một khoảng thời gian ngắn, người ta thường lắp điện trở xả cho biến tần để giảm thiểu tình trạng gây cháy nổ biến tần. Vậy điện trở xả là gì? Tại sao cần sử dụng điện trở xả cho biến tần? Và cách lắp điện trở xả cho biến tần như thế nào? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây. 

1. Điện trở xả là gì?

Điện trở xả (Brake Resistor) hay còn gọi là điện trở hãm, là thiết bị chuyển đổi năng lượng điện dư thừa thành nhiệt năng và tản nhiệt ra môi trường xung quanh. Khi động cơ giảm tốc hoặc dừng lại, năng lượng quán tính của nó được chuyển hóa thành điện năng. Nếu không được tiêu tán, năng lượng này có thể gây quá áp trên thanh DC bus của biến tần, dẫn đến hư hỏng thiết bị. Điện trở xả giúp giải quyết vấn đề này bằng cách hấp thụ và tiêu tán năng lượng dư thừa.

 

Hình 1: Ứng dụng của điện trở xả

Tham khảo hình ảnh và thông số kỹ thuật của sản phẩm Điện trở xả (điện trở hãm) SIKES RXG20-200W/47RJ tại đây.

2. Vì sao cần phải lắp điện trở xả cho biến tần?

Việc lắp đặt điện trở xả cho biến tần là một bước quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống điều khiển động cơ, đặc biệt trong các ứng dụng yêu cầu giảm tốc nhanh hoặc có tải trọng lớn. Dưới đây là những lý do chính:

2.1. Nguy cơ khi không sử dụng điện trở xả

Điện trở xả giúp tiêu tán năng lượng dư thừa dưới dạng nhiệt, ngăn chặn việc tăng điện áp trên DC bus, bảo vệ biến tần và động cơ khỏi hư hỏng.

2.2. Ứng dụng phổ biến của điện trở xả 

Điện trở xả thường được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu giảm tốc nhanh hoặc có tải trọng lớn, như:

2.3. Lợi ích khi lắp đặt điện trở xả

3. Phân loại điện trở xả cho biến tần

Điện trở xả cho biến tần có hai loại chính là điện trở gốm sứ và điện trở xả nhôm. Do đó, hiệu quả tản nhiệt cũng như giá thành của hai loại điện trở xả này sẽ khác nhau. Cụ thể như sau

3.1. Điện trở xả làm từ gốm sứ

Điện trở xả gốm sứ được thiết kế với khối hình trụ màu xanh lá cây, hai đầu mở rộng để đấu dây được gắn cố định trên hai đầu của ống sứ. Trên bề mặt của ống sứ được quấn một lớp dây điện trở hợp kim và được phủ lên bề mặt một lớp vật liệu chống cháy và có khả năng chịu được nhiệt độ cao.

Ống sứ của điện trở xả có tác dụng như một bộ khung để quấn dây điện trở và có tác dụng tản nhiệt rất tốt.

Hình 2: Điện trở xả gốm xứ

3.2. Điện trở xả vỏ nhôm

Điện trở xả vỏ nhôm là điện trở được chế tạo từ vật liệu nhôm với dạng thỏi dẹt, có độ bền cao hơn điện trở sứ. Với vật liệu chế tạo từ nhôm nguyên chất, điện trở xả nhôm có thể chịu được dao động mạnh, an toàn và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng mạch công suất, điều khiển biến tần hay động cơ servo.

Hình 3: Điện trở xả nhôm

4. Cách chọn điện trở xả cho biến tần

Khi lựa chọn điện trở xả cho biến tần, cần dựa vào 2 yếu tố chính là lựa chọn theo công suất điện trở xả và theo giá trị điện trở xả.

4.1. Cách chọn điện trở xả cho biến tần theo công suất

Công suất của điện trở xả cần phù hợp với công suất của động cơ và yêu cầu giảm tốc. Trong các ứng dụng có tải trọng lớn hoặc yêu cầu dừng nhanh, như cầu trục hoặc máy vắt ly tâm, cần chọn điện trở có công suất lớn, sau đây là công thức tính công suất điện trở (P):

Hoặc, nếu biết công suất động cơ và tần suất phanh, có thể sử dụng công thức sau:

P=0.7×Pb ×D

Trong đó:

• P: Công suất phanh cần thiết (W)
• Pb: Công suất phanh (Công suất động cơ: W)
• D: Tỷ lệ thời gian phanh so với tổng thời gian hoạt động (từ 0 đến 1)

• Tải có quán tính lớn hoặc yêu cầu dừng nhanh (như máy ly tâm, cầu trục): D thường từ 0.2 đến 0.6.
• Tải thông thường: D có thể nhỏ hơn, khoảng 0.1.
• Pr thường được chọn bằng 0.7 lần công suất động cơ để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Ví dụ thực tế:

 Giả sử bạn có một động cơ 5.5 kW sử dụng trong hệ thống cầu trục, với thời gian phanh chiếm khoảng 30% tổng thời gian hoạt động (D = 0.3).

Áp dụng công thức:

P =0.7×5500×0.3=1155W

Vì vậy, bạn nên chọn điện trở xả có công suất tối thiểu là 1155 W để đảm bảo hiệu quả phanh.

4.2. Cách chọn điện trở xả cho biến tần theo giá trị điện trở

Giá trị điện trở cần được tính toán để đảm bảo tiêu tán năng lượng hiệu quả mà không gây quá nhiệt hoặc ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Việc lựa chọn giá trị điện trở phù hợp giúp bảo vệ biến tần và động cơ khỏi các sự cố do quá áp.

• R: Giá trị điện trở (Ω)
• U: Điện áp DC bus (V)
• Pb: Công suất phanh (công suất động cơ W)

$R=\frac{{700}^2}{1000}=490\mathrm{\Omega }$

5. Cách lắp điện trở xả cho biến tần

Dưới đây là sơ đồ đấu dây trong cách lắp điện trở xả cho biến tần:

Hình 4: Sơ đồ đấu nối điện trở xả cho biến tần

- Điện áp đầu vào của biến tần tương ứng với các điểm R-S-T.

- Đầu ra của động cơ tương ứng với các điểm là U-V-W.

- Điện áp trên DC bus của biến tần là N1, P, P1-n được cài đặt trên thanh DC bus của biến tần.

5.1. Lắp đặt nhiều điện trở xả song song

Khi lắp song song điện trở xả thì giá trị điện trở và công suất được tính như sau:

- Điện trở tổng: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ +...+ 1/R_n

- Công suất: P = P₁ + P₂ + P₃ +... +P_n

5.2. Lắp đặt nhiều điện trở xả nối tiếp

Khi lắp nối tiếp nhiều điện trở xả với nhau thì giá trị điện trở vfa công suất sẽ được tính như sau:

- Điện trở tổng: R =  R₁ + R₂ + R₃ +... + R_n

- Công suất: P = P₁ + P₂ + P₃ +... +P_n

Kết luận: