Điện trở xả - Tổng quan về điện trở xả

1. Điện trở xả là gì?

Như chúng ta đã biết, điện trở được đo giá trị bằng Ohm (ôm), được thấy nhiều trong các mạch điện tử. Điện trở xả được nói đến ở đây có công suất lên đến hàng trăm oát (W), với mục đích chính là tiêu tán năng lượng điện dư thừa của động cơ sinh ra, do quán tính hay hãm một cách quá mức.

Điện trở hãm này tùy theo công suất của động cơ và máy biến tần, chúng ta lựa chọn sao cho phù hợp. Điện trở xả thường được sử dụng kèm với biến tần trong trường hợp hệ thống cần thời gian tăng/giảm tốc độ trong thời gian ngắn, tải có quán tính và moment thay đổi liên tục, thường thấy như cầu trục nâng hạ, các động cơ hãm chuyển động trong máy cán.

Điện trở xả (Brake resistor) là loại điện trở được lắp cho biến tần trong các ứng dụng điều khiển động cơ yêu cầu thời gian tăng giảm tốc ngắn, dừng đột ngột, tải có quán tính lớn, moment thay đổi, tải đảo chiều liên tục, các tải nâng hạ...

Hình 1. Điện trở xả

2. Phân loại điện trở xả

Điện trở xả thường được phân loại theo cấu tạo của nó, thông thường có 2 loại được sử dụng phổ biến:

- Điện trở xả vỏ sứ: Có cấu tạo lớp vỏ bên ngoài làm bằng sứ.

Hình 2. Điện trở xả sứ

Ưu điểm: giá thành cạnh tranh
Nhược điểm: Kích thước lớn, độ bền không cao bằng loại vỏ nhôm

- Điện trở xả vỏ nhôm: Có cấu tạo bên ngoài làm bằng nhôm.

Hình 3. Điện trở xả nhôm

Ưu điểm: Độ bền cao do tản nhiệt tốt hơn, kích thược gọn nhẹ.
Nhược điểm: Giá thành cao hơn loại điện trở sứ.

3. Nguyên lý làm việc của điện trở xả

Khi động cơ bị hãm nhanh, hay có quán tính lớn, lúc này tốc độ thực tế của động cơ cao hơn tốc độ điều khiển của biến tần, tại thời điểm này biến tần không thể hãm động cơ theo thời gian đã được cài đặt sẵn. Motor biến thành máy phát hồi tiếp xả năng lượng ngược trở lại, làm tăng điện áp trên các thanh bus DC. Nếu lượng điện này tăng đột ngột có biên độ lớn trong khoảng thời gian ngắn sẽ đánh thủng các linh kiện bán dẫn và làm hỏng biến tần.

Có thể giải thích ngắn gọn như sau:

Khi cấp điện động cơ không đồng bộ, cuộn stator sinh ra từ trường biến đổi liên tục làm quay roto. Nếu như trong quá trình hãm động cơ theo thời gian T được cài đặt sẵn, nhưng vì lý do nào đó mà động cơ theo quán tính chạy nhanh hơn với một Tần số F>f ban đầu. Tốc độ lớn sẽ sinh ra từ trường lơn sinh tiếp lượng điện tự cảm tương ứng vượt ngưỡng đưa trở lại biến tần, sau khi đi qua khối công suất được chỉnh lưu thành nguồn DC tràn vào thanh bus DC.

Giải pháp cho vấn đề này:

Với những tải không cần tăng tốc/hãm nhanh như quạt làm mát, máy bơm nước, thì nên cài đặt thời gian khởi động và tắt dài hơn chút, theo hướng dẫn của nhà sản xuất để tránh biến tần báo lỗi OV
Những tải bắt buộc phải dừng nhanh, chạy nhanh như máy vắt ly tâm, cần cẩu trục, nơi mà dòng điện thay đổi một cách liên tục, ta phải gắn thêm điện trở xả biến tần.
Cách lắp cho biến tần: Ngõ vào điện áp của biến tần là R-S-T. Ngõ ra của động cơ là U-V-W. Điện áp DC bus là P và N1, P1-n, chúng ta lắp vào trên thanh DC bus của biến tần.

Hình 4. Sơ đồ đấu nối của điện trở xả

4. Lựa chọn điện trở xả biến tần cho động cơ

Lựa chọn điện trở xả phải căn cứ vào nhiều yếu tố và được tính toán một cách cẩn thận, dựa trên những yếu tố sau:

Công suất thực của động cơ là bao nhiêu kW, HP
Tìm hiểm thêm về hãng biến tần qua tài liệu, nhà sản xuất sẽ khuyến nghị dùng loại nào và lắp đặt ra sao.
Đặc tính của khối tải cơ khí ở đầu moment trục động cơ, quán tính và tính ỳ của tải
Đặc điểm vận hành của tải trông khối sản xuất

Hình 5. Bảng thông số điện trở xả

Có hai thông số chính của điện trở mà chúng ta cần quan tâm là công suất và vị trí số Ohm của điện trở xả.

Nếu như chọn điện trở xả có số Ohm lớn hơn tính toán thì lượng điện xả chậm hơn, biến tần vẫn báo lỗi OV.
Nếu chọn trị số Ohm thấp hơn cho phép thì sẽ bị quá tải (Over load)
Về xông suất (P, kW) của điện trở xả nếu chọn nhỏ hơn định mức sẽ gấy cháy.

Note: Vậy nên khi chọn trị số điện trở xả phải theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Với những ứng dụng có độ xả lớn và đòi hỏi thời gian xả gấp, chúng ta có thể chọn công suất điện trở xả trên 2,3 cấp so với tài liệu khuyến nghị của họ.