Tìm hiểu Điện trở xả (Brake resistor) trong Biến tần

Tìm hiểu Điện trở xả (Brake resistor) trong Biến tần


Chúng ta sẽ tìm hiểu một cách tổng quát như sau:

- Về cấu tạo của động cơ điện, loại vẫn hay sử dụng là động cơ 3 pha không đồng bộ. Trong động cơ sẽ có các cuộn dây, khi cấp điện, cuộn dây sẽ sinh ra từ trường. Với dòng điện xoay chiều biến đổi liên tục sẽ sinh ra từ trường làm quay động cơ.

- Khi tốc độ động cơ thay đổi đột ngột, đảo chiều hay vận hành không tải sinh ra hiện tượng động cơ được xem như một máy phát điện đưa điện ngược trở lại. Cách thức đưa điện áp ngược sẽ theo nguyên lý cấu tạo của IGBT:

Ngõ vào điện áp là R - S - T

Ngõ ra động cơ là U - V - W

Điện áp DC Bus là P và P1 - N và N1

Nhìn vào cấu tạo trên, nếu U-V-W có điện áp xoay chiều, mạch bảo vệ IGBT bằng Diode chống dòng ngược sẽ trở thành mạch chỉnh lưu đưa ngược điện áp DC về DC Bus khiến điện áp DC tích luỹ + với điện áp DC từ phần chỉnh lưu ngõ vào R - S - T ở P - N ( P sẽ nối với P1, N sẽ nối với N1 trong mạch điện ), khiến điện áp DC Bus tăng dần lên. Đến mức bảo vệ của biến tần, biến tần sẽ báo lỗi quá áp. Nếu điện áp này tăng nhanh đột ngột và vượt xa ngưỡng bảo vệ của biến tần, phần công suất của biến tần sẽ hư hỏng.

Vậy làm sao để giảm điện áp DC - Bus ?

- Nhìn vào cấu tạo của IGBT ở trên, chúng ta thấy rõ có tích hợp sẵn phần Brake - Hãm. Phần này sẽ làm nhiệm vụ giảm điện áp DC - Bus.

Nguyên tắc của việc này là nếu điện áp DC - Bus vượt qua mức bảo vệ của biến tần, mạch điều khiển sẽ kích mở chân số 16 linh kiện bán dẫn, chân B sẽ được nối qua N1. Và khi đó, điện trở xả đã được nối sẵn tại chân B và chân P1. Điện áp DC Bus được đưa vào đốt qua điện trở xả làm sụt giảm điện áp dư thừa của DC Bus.

Nhưng để đảm bảo việc xả điện áp thừa là đúng mức độ theo tính toán, mạch điều khiển sẽ phát ra một chuỗi xung kích mở linh kiện bán dẫn, quá trình xả sẽ là gián đoạn và đảm bảo mức điện áp DC Bus được đưa về mức ản toàn, đồng thời đảm bảo dòng xả phù hợp với công suất điện trở xả theo quy định tại tài liệu sử dụng biến tần.

Hình ảnh mô tả biến tần tích hợp bộ hãm:

Chú ý: Các mô tả trên là dành cho phần Brake tích hợp trên biến tần. Nếu sử dụng bộ hãm ngoài, nguyên lý sẽ tương tự nhưng phần lựa chọn điện áp bảo vệ sẽ là của bộ hãm và phần kết nối sẽ lấy điện áp DC Bus. Các điều khiển khác độc lập hoàn toàn.

Hình ảnh mô tả biến tần với bộ hãm ngoài:

 

Chi phí (giá trị bằng tiền) cho phần điện trở xả 

- Giá của điện trở xả cũng có nhiều mức. Các loại trên thị trường sẽ có như : loại dây cuốn do Việt Nam tự làm, loại dây cuốn được phủ xanh do Trung Quốc làm, loại điện trở có vỏ nhôm để tản nhiệt. Giá rẻ nhất là loại dây cuốn. So với chi phí đầu tư biến tần thì chi phí lắp thêm điện trở xả sẽ tăng lên không nhiều. Nhưng lợi thế sẽ dành cho các dòng biến tần có tích hợp Braking Unit như trên hình IGBT phía trên. Với các dòng không tích hợp sẵn, chúng ta có thể lựa chọn mua thêm bộ hãm ngoài, khi đó chi phí cũng sẽ phải quan tâm. Nhưng thường thì các loại công suất lớn mới phải dùng thêm Braking Unit hỗ trợ ngoài. Các loại nhỏ nên mua loại đã tích hợp sẵn để tiết kiệm chi phí.

- Với các biến tần công suất lớn, bộ hãm có thể được sử dụng kết nối song song nhiều bộ theo nguyên lý Master - Slave. Khi lượng điện áp DC Bus dư càng nhiều, số lượng bộ hãm được kích hoạt càng tăng.

Cách tính giá trị điện trở hãm (xả) trong biến tần:
Các bước tính giá trị điện trở xả:

1. Chuyển HP thành kW 
KW = HP x 746
Ex. KW = 50HP x 746
KW = 37,300W

2. Tính Peak kW và giá trị điện trở căn cứ vào DC bus
230Vac –350Vdc
460Vac –750Vdc
575Vac –925Vdc
R = (TL)²/PKW
PKW = KW x BT X .8
TL = Turn on level
R = resistance
PKW = Peak Kilowatts
BT = Braking torque (1.5 = 150% braking torque)
.8 = efficiency
Ex. PKW= 37,300W x 1.5 x .8
PKW = 44,760W 
R = (750)²/44,760W 
R= 12.6ohms

3. Tính toán Duty Cycle.
Duty cycle (DC) = t1/t2 x 100%
t1 = deceleration time in seconds
t2 = total cycle time in seconds
Ex. Duty cycle = 10s/100s x 100%
Duty cycle = .1s x100%
Duty cycle = 10%

Lưu ý: Trong các công thức sau đây chúng ta sẽ sử dụng giá trị của T1/T2, mà trong ví dụ trên chúng ta sẽ sử dụng 0,1 là 10% chu kỳ nhiệm vụ.

4. Tính công suất điện trở.
DB resistor wattage = PKW x √(DC) x .5
DB resistor wattage = 44,760W x √ (.1) x .5 (Căn bậc 2 của 0,1)
DB resistor wattage = 7,077WATTS
Các tính toán trên từ ví dụ động cơ 50HP, sử dụng nguồn 460V, mô men xoắn 150% và duty cycle 10% chúng ta tính được các thông số của R là 13 omh, 7,077Watt resistor. Bây giờ chúng ta cần phải tính kích thước các mô-đun phanh, dựa trên cách sử dụng một SDBU.
Kích thước các mô-đun phanh:

1. Tính giá trị peak current. 
Peak current = √ (PKW/R)
Ví dụ R 44,760W, 13 ohms 
Peak current = √ (44,760/13)
Peak current = 58.67A

2. Tính Continuous current
Continuous current = Peak current x √ (DC)
Continuous current = 58.67A x √ (.1)
Continuous current =18.55A
Ví dụ khác
250HP motor, 460V, 150% BT, 10% duty
KW = 250 x 746
KW = 186,500W
PKW = 186,500 x 1.5 x .8
PKW = 223,800W
R = 750²/223,800 
R = 2.5W
(Minimum resistance per TN: TN_VFD_BRK001 is 5 ohms. So we would use qty 2 –5W
Resistors).
DB Resistor wattage = 223,800W x √ (.1) x .5
DB Resistor wattage = 35,386W 
Do chúng ta sử dụng 2 điện trở DB nên công suất được chia cho cả 2.
35,386/2 = 17,693W mỗi trở.
Để xác định kích thước của SDBU chúng ta cần, chúng ta có thể tính toán đỉnh và liên tục hiện hành.
Peak current = √ (223,800/2.5)
Peak current = 299A
Continuous current = 299 x Ö(.1) 
Continuous current = 94.5A
Với 2 đơn vị, chúng ta chia liên tục hiện hành cho 2
94.5/2 = 47A
47A>30A and <80A

Vì vậy, trong kết luận cho 250HP, động cơ 460V với 150% mô-men xoắn phanh và nhiệm vụ 10% chu kỳ chúng ta sẽ cần phải sử dụng SL 2 SDBU -80 mô-đun và 2-5W, 17.693 W điện trở kết nối song song.

(Theo saonam.pro.vn)

Bình Luận
Cùng danh mục: Kiến thức ngành điện

PCB là gì? Phân loại, ứng dụng thực tế và phân biệt với FPCB

12/11/2023 10:35:38 / Lượt xem: 425 / Người đăng: biendt

PCB là một thuật ngữ được nhắc đến khá nhiều trong lĩnh vực điện tử. Với nhiều ưu điểm, tính ứng dụng của PCB khá cao? Vậy, bảng mạch PCB là gì? Cấu tạo, đặc điểm, ứng dụng của mạch PCB như thế nào? Lĩnh vực điện, kỹ thuật điện có tính ứng dụng cao. Cải tiến trong kỹ thuật điện mang đến nhiều giải pháp cho công nghiệp, đời sống hiện đại. Nhiều công nghệ, thuật ngữ mới trong kỹ thuật điện tử ra đời, khiến nhiều người chưa cập nhật kịp thời.

Sự khác nhau giữa PLC Siemens S7-300 và S7-1500

01/11/2023 21:53:15 / Lượt xem: 298 / Người đăng: biendt

Được phát hành vào năm 2012, Siemens SIMATIC S7-1500 là sản phẩm kế thừa của Siemens PLC S7-300 lâu đời. Mặc dù chúng có thể hoán đổi cho nhau trong nhiều tình huống, thế hệ S7-1500 tích hợp các công nghệ mới nhất và tương lai vào một hệ thống tự động. Cả PLC S7-300 và S7-1500 đều có hình dạng và kích thước tương tự nhau và được chế tạo theo thiết kế mô-đun và đương nhiên có thể ở rộng. CPU, mô-đun I/O và mô-đun giao tiếp có thể được thêm vào khi cần thiết vào một bảng nối đa năng tiêu chuẩn có thể có kích thước phù hợp với dự án cụ thể của bạn.

10 Lời khuyên và kinh nghiệm khi thiết kế kết nối IGBT trong thiết bị điện tử

02/10/2023 20:51:30 / Lượt xem: 390 / Người đăng: biendt

Bất kỳ cuộn cảm ký sinh trong DC-liên kết phải giảm thiểu. Quá áp có thể được hấp thụ bởi C-hoặc RCd giữa thiết bị đầu cuối chính (cộng và trừ) của các mô-đun năng lượng. Các dây ra kết nối giữa Gate driver Gate IGBT module phải được giữ càng ngắn càng tốt. Hệ thống dây điện kết nối giữa G-E phải được xoắn đôi để giảm thiểu lẫn nhau cảm ứng, như từ trường sẽ được bù lại bằng dòng điện bằng theo hướng ngược nhau.

Thiết bị tự động hóa là gì? Phân loại các thiết bị tự động hóa

21/09/2023 21:00:06 / Lượt xem: 330 / Người đăng: biendt

Thiết bị tự động hóa là một loại thiết bị sản xuất được sử dụng để tự động thực hiện một số hoạt động sản xuất. Các thiết bị cụ thể như rô bốt công nghiệp, tế bào tự động hóa, băng tải,...Tự động hóa là “cốt lõi” của một nền công nghiệp phát triển và sử dụng thiết bị tự động hóa trong công nghiệp đang là xu thế hiện nay. Tại Việt Nam, ngày càng có nhiều nhà máy, xí nghiệp, xưởng sản xuất ứng dụng những thiết bị tự động hóa, vừa giúp nâng cao năng suất công việc vừa tiết kiệm được nhiều thời gian và chi phí.

Cuộn cảm ứng gia nhiệt cao tần - Lựa chọn thiết kế

27/08/2023 16:37:44 / Lượt xem: 511 / Người đăng: biendt

Cuộn dây làm việc là trung tâm của hệ thống gia nhiệt cảm ứng. Đây là phần chính của hệ thống chuyển năng lượng điện sang nhiệt năng. Cuộn cảm có bất kỳ hình dạng phù hợp sát với hình thể của phôi gia công nhằm tối ưu hiệu suất cảm ứng gia nhiệt và phôi thường được đặt bên trong cuộn dây để có một khớp nối trường điện từ tốt hơn. Cuộn cảm là một yếu tố quan trọng trong hiệu suất chuyển đổi của hệ thống gia nhiệt cảm ứng. Nó được xác định theo công thức Q = ωL/R.