Điện trở xả là gì? Khái niệm và vai trò trong hệ thống pin mặt trời

Điện trở xả là một thành phần quan trọng trong hệ thống biến tần, tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về chức năng và vai trò của nó. Khi sử dụng biến tần, việc xảy ra hỏng hóc và cháy nổ là một vấn đề thường gặp, và một trong những nguyên nhân chính là do động cơ hãm lại quá mức hoặc quá nhanh, dẫn đến việc động cơ trở thành một nguồn điện tạo xung ngược lại cho biến tần. Trong bài viết này, Việt Nam Solar sẽ chia sẻ chi tiết về cách lựa chọn điện trở xả cho biến tần, giúp bạn hiểu rõ hơn về chức năng và cách thức hoạt động của điện trở xả, và đảm bảo hệ thống biến tần hoạt động ổn định và an toàn.

Điện trở xả là gì?

Điện trở xả là một thiết bị điện trở được sử dụng trong hệ thống biến tần để biến đổi năng lượng điện dư thừa thành nhiệt và tiêu tán nó ra môi trường xung quanh. Điện trở xả thường có công suất từ vài chục đến vài trăm watt.

Chức năng chính của điện trở xả là tiêu tán năng lượng điện dư thừa mà động cơ tạo ra do quán tính hoặc phanh quá mức. Khi động cơ hãm lại, năng lượng điện dư thừa được truyền từ biến tần vào điện trở xả. Điện trở xả sẽ chuyển đổi năng lượng này thành nhiệt và sau đó tản nhiệt ra môi trường xung quanh.

Việc chọn điện trở xả phù hợp phụ thuộc vào công suất của động cơ và biến tần. Nếu công suất của động cơ và biến tần lớn, thì điện trở xả cần có công suất tương ứng. Qua việc lựa chọn đúng điện trở xả, ta đảm bảo rằng năng lượng điện dư thừa được tiêu tán đúng cách, giúp hệ thống hoạt động ổn định và an toàn.

Phân loại điện trở xả

Điện trở xả nhôm

Điện trở xả nhôm là một lựa chọn phổ biến và có độ bền vượt trội trong các điều kiện thời tiết khắc nghiệt so với điện trở xả sứ xanh. Điện trở nhôm được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công suất, biến tần và hệ thống AC Servo. Vỏ điện trở nhôm được làm từ nhôm nguyên chất, giúp nó chịu được môi trường khắc nhiệt, bụi bẩn và các yếu tố tự nhiên khác. Ngoài ra, nó còn có thể được lắp bổ sung thêm tản nhiệt 2 cách một cách dễ dàng.

Dưới đây là các thông số kỹ thuật của điện trở nhôm:

• Dãy công suất: từ 60 W đến 5000 W
• Dải điện áp: dưới 1.2 KV
• Giá trị điện trở: từ 1 Ohm đến 10 K Ohm
• Độ bền cách điện AC: 3 KV 50 Hz/5s
• Tiêu chuẩn bảo vệ: IP33
• Thành phần vật liệu: Ocr25AL5

Điện trở nhôm có nhiều ưu điểm, bao gồm độ bền cao, hình dáng gọn nhẹ và khả năng chịu được giao động. Nó cung cấp hiệu suất ổn định và an toàn trong các ứng dụng công suất lớn. Tuy nhiên, một nhược điểm của điện trở nhôm là giá thành cao hơn so với điện trở sứ.

Điện trở xả sứ

Điện trở xả sứ xanh được thiết kế với hai đầu mở rộng đấu dây được cố định trên 2 đầu của ống sứ. Trên bề mặt của ống sứ, có cuốn lớp dây điện trở hợp kim hình sóng và được phủ bởi một lớp vật liệu chống cháy và chịu được nhiệt độ cao.

Ống sứ có tác dụng như một bộ khung để cuốn dây điện trở và đồng thời cung cấp khả năng tản nhiệt tốt. Sản phẩm này có thể được tùy chỉnh theo yêu cầu đặc biệt của khách hàng và ứng dụng trong việc mô phỏng kiểm tra tải, thiết bị công suất, hệ thống điều khiển tự động, biến tần, AC Servo và nhiều ứng dụng khác.

Dưới đây là các thông số kỹ thuật cho điện trở xả sứ:

• Dải công suất: từ 50 W đến 15000 W
• Dải điện áp: dưới 1.2 KV
• Giá trị điện trở: từ 1 Ohm đến 10 K Ohm
• Độ bền cách điện AC: 3 KV 50 Hz/5s
• Tiêu chuẩn bảo vệ: IP00
• Thành phần vật liệu: Ocr25AL5

Điện trở xả sứ xanh có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng ứng dụng với điện áp cao và giá cả cạnh tranh. Nó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống công suất và các ứng dụng công nghiệp khác. Tuy nhiên, một nhược điểm nhỏ của nó là sự dao động nhẹ có thể xảy ra.

Vai trò của điện trở xả trong điện mặt trời

Điện trở được đo giá trị bằng đơn vị Ohm (Ω) và thường được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử. Tuy nhiên, trong trường hợp điện trở xả có công suất lên đến hàng trăm watt (W), nó thường được áp dụng trong các ứng dụng đặc biệt.

Trong quá trình động cơ dừng, động cơ có thể trở thành máy phát điện, tạo ra nguồn điện xoay chiều. Mạch bảo vệ IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) thông qua diode chống dòng ngược sẽ biến đổi điện áp xoay chiều tạo bởi động cơ thành điện áp một chiều (DC), đưa trở lại DC bus. Khi điện áp tại DC bus tăng cao vượt quá mức bảo vệ của thiết bị, thiết bị sẽ báo lỗi quá áp. Trong trường hợp điện áp DC bus tăng đột ngột, nó có thể gây nổ IGBT và tụ điện.

Để tránh sự cố trên, điện trở xả được sử dụng. Điện trở xả sẽ tiêu hao năng lượng dư thừa trong quá trình động cơ dừng, thay đổi hướng quay với quán tính lớn, dưới dạng nhiệt năng. Điều này giúp điều chỉnh mức điện áp DC bus và giảm nguy cơ hư hỏng thiết bị do tăng áp đột ngột.

Việc sử dụng điện trở xả trong ứng dụng này giúp bảo vệ hệ thống và giảm nguy cơ hỏng hóc. Nó là một phần quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp và điện năng trong các ứng dụng công nghiệp sử dụng động cơ mạnh.

Nguyên lý làm việc của điện trở xả

Khi động cơ bị hãm nhanh hoặc có quán tính lớn, tốc độ thực tế của động cơ sẽ cao hơn tốc độ được điều khiển bởi biến tần. Trong trường hợp này, biến tần không thể hãm động cơ theo thời gian đã được cài đặt trước. Điều này dẫn đến việc động cơ trở thành máy phát và tạo ra năng lượng ngược trở lại, làm tăng điện áp trên thanh bus DC. Nếu lượng điện này tăng đột ngột và có biên độ lớn trong một khoảng thời gian ngắn, nó có thể gây hư hỏng cho các linh kiện bán dẫn và làm hỏng biến tần.

Để giải quyết vấn đề này, có thể áp dụng các giải pháp sau:

• Cài đặt thời gian khởi động và thời gian tắt dài hơn cho các tải không yêu cầu tăng tốc/hãm nhanh như quạt làm mát, máy bơm nước. Điều này có thể được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất để tránh biến tần báo lỗi quá áp (OV).
• Đối với các tải cần dừng nhanh hoặc chạy nhanh như máy vắt ly tâm, cẩu trục, nơi mà dòng điện thay đổi liên tục, ta có thể gắn thêm điện trở xả vào biến tần. Điện trở xả sẽ giúp tiêu hao năng lượng dư thừa trong quá trình dừng, làm giảm điện áp trên thanh bus DC và giảm nguy cơ hư hỏng biến tần.

Về cách lắp đặt điện trở xả cho biến tần, ta thực hiện như sau:

• Ngõ vào điện áp của biến tần là R-S-T.
• Ngõ ra của động cơ là U-V-W.
• Điện áp DC bus của biến tần là P và N1, P1-n.
• Điện trở xả được gắn vào trên thanh bus DC của biến tần.

Tác dụng điện trở xả cho biến tần

Khi động cơ hoạt động ở chế độ tương tự như máy phát điện, năng lượng sẽ được truyền ngược từ động cơ về biến tần, làm tăng điện áp trên thanh bus DC. Hiệu quả trả lại năng lượng này phụ thuộc vào chênh lệch giữa tốc độ thực tế của động cơ và tốc độ điều khiển của biến tần. Khi chênh lệch này càng lớn, năng lượng trả lại càng cao.

Tuy nhiên, nếu không có biện pháp kiểm soát, điện áp trên thanh bus DC có thể tăng quá cao và gây hỏng đột ngột cho biến tần trong thời gian ngắn. Điện trở xả được sử dụng để giải quyết vấn đề này. Điện trở xả cho phép năng lượng dư thừa được giải phóng và tản nhiệt thông qua nó.

Do đó, điện trở xả thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tải với thời gian dốc ngắn, quán tính và mô-men thay đổi. Các ứng dụng phổ biến như cần trục nâng hạm chuyển động của máy cán, băng tải, thang máy và nhiều ứng dụng khác thường sử dụng điện trở xả để bảo vệ hệ thống và đảm bảo hoạt động ổn định của biến tần.

Cách đấu điện trở xả cho biến tần

Để mắc điện trở xả cho biến tần, bạn có thể sử dụng hai cách kết nối chính: song song và nối tiếp.

Mắc điện trở xả song song:

• Đầu vào điện áp của biến tần: R-S-T.
• Đầu ra của động cơ: U-V-W.
• Điện áp DC bus: N1 và P, P1-n.

Trong trường hợp này, các điện trở xả được mắc song song với nhau. Để tính toán giá trị điện trở tổng và công suất tổng, bạn có thể sử dụng các công thức sau:

• Điện trở tổng (Ohm): 1/Rtổng = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn
• Công suất tổng (Watt): Ptổng = P1 + P2 + P3 + … + Pn

Mắc điện trở xả nối tiếp:

• Đầu vào điện áp của biến tần: R-S-T.
• Đầu ra của động cơ: U-V-W.
• Điện áp DC bus: N1 và P, P1-n.

Trong cách kết nối này, các điện trở xả được mắc nối tiếp với nhau. Để tính toán giá trị điện trở tổng và công suất tổng, bạn có thể sử dụng các công thức sau:

• Điện trở tổng (Ohm): Rtổng = R1 + R2 + R3 + … + Rn
• Công suất tổng (Watt): Ptổng = P1 + P2 + P3 + … + Pn

Lưu ý rằng khi mắc nhiều điện trở xả, bạn cần chọn các điện trở có cùng giá trị và công suất để đảm bảo phân bổ công suất và nhiệt đều.

Lựa chọn điện trở xả cho biến tần

Việc chọn điện trở xả cho biến tần thường dựa vào hai yếu tố chính là công suất điện trở xả (Watt) và giá trị điện trở (Ohm).

Cách chọn công suất điện trở xả (Watt)

Công suất điện trở xả được lựa chọn dựa trên hai yếu tố: yêu cầu kỹ thuật và yếu tố kinh tế. Một cách chọn công suất điện trở xả chuẩn là tỉ lệ thuận với khả năng xả điện của biến tần.

Cách chọn giá trị điện trở xả (Ohm)

Giá trị điện trở xả được điều chỉnh bởi thiết kế dòng hãm của từng hãng và loại biến tần. Nhà sản xuất biến tần thường cung cấp giá trị MIN cho điện trở (được liên kết với dòng hãm tối đa của biến tần). Khi chọn giá trị điện trở, cần chọn một giá trị lớn hơn hoặc bằng giá trị MIN được chỉ định trong tài liệu của nhà sản xuất.

Hướng dẫn cách tính điện trở xả cho biến tần

Khi sử dụng biến tần để điều khiển động cơ, việc gắn điện trở xả phụ thuộc vào các yếu tố như quán tính của tải, thời gian tăng/giảm tốc và mục đích sử dụng. Dưới đây là một số điểm cần lưu ý:

• Tải có quán tính lớn và thời gian tăng/giảm tốc ngắn: Trong một số ứng dụng như hệ thống cẩu trục, máy nén khí, máy dập, máy ép nhựa, khi tốc độ thực tế của động cơ vượt quá tốc độ được điều khiển bởi biến tần, động cơ có thể hoạt động như một máy phát điện. Năng lượng động cơ trả về biến tần sẽ làm tăng điện áp DC Bus trong thời gian ngắn. Để tránh hư hỏng biến tần, điện trở xả được sử dụng để tiêu tán năng lượng này qua hiệu ứng nhiệt.
• Bảo vệ biến tần: Khi điện áp một chiều trên Bus DC cao hơn mức bảo vệ, biến tần sẽ báo lỗi quá áp. Gắn điện trở xả giúp ổn định điện áp DC Bus và ngăn chặn tình trạng quá áp.
• Lựa chọn giá trị điện trở xả: Giá trị điện trở xả phụ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật của hệ thống và thông số của biến tần. Quá lớn hoặc quá nhỏ đều có thể gây ra vấn đề. Việc chọn giá trị điện trở xả phải tuân theo hướng dẫn và thông số kỹ thuật của nhà sản xuất biến tần cụ thể để đảm bảo hiệu suất và an toàn.

Lời kết

Hy vọng rằng thông tin trong bài viết trên của Việt Nam Solar đã giúp bạn hiểu rõ hơn về chức năng và cách lựa chọn điện trở xả cho biến tần. Việc lựa chọn đúng điện trở xả không chỉ đảm bảo sự ổn định và an toàn của hệ thống, mà còn giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của biến tần.

Mọi chi tiết xin liên hệ:

• CÔNG TY TNHH VIỆT NAM SOLAR
  
• MST: 0315209693
  
• Địa chỉ: 56A Hồ Bá Phấn, Khu phố 4, Phường Phước Long A, TP. Thủ Đức, TP.HCM
  
• Trung tâm bảo hành: 188 Đông Hưng Thuận 41, Phường Tân Hưng Thuận, Quận 12, TP.HCM
  
• Kho chứa hàng: Lô B14-15 Đường số 2, KCN Hải Sơn, Xã Đức Hòa Hạ, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An
  
• Hotline: 0981.982.979 – 088.60.60.660
  
• Email: lienhe@vietnamsolar.vn
  
• Website: https://demo.vietnamsolar.vn