Cuộn kháng cho biến tần là gì? Cấu tạo, vai trò và cách lựa chọn

Chu Văn An

Biến tần là thiết bị điện tử nhạy cảm, dễ bị ảnh hưởng bởi sóng hài sinh ra trong hệ thống. Việc lắp đặt một cuộn kháng không chỉ giúp lọc sóng hài và kéo dài tuổi thọ của biến tần mà còn bảo vệ các thiết bị khác. Qua bài viết dưới đây chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo, phân loại biến tần cũng như cách chọn loại lò phản ứng phù hợp.

Lò phản ứng biến tần là gì?

Lò phản ứng biến tần là một thiết bị được lắp đặt đặc biệt cho biến tần. Nó được sử dụng để loại bỏ hoặc hạn chế các thành phần hài bậc cao trong dòng điện/điện áp, cải thiện chất lượng điện năng và bảo vệ biến tần và các thiết bị điện khác trong hệ thống. Ngoài ra, thiết bị còn đảm bảo động cơ hoạt động trơn tru dù có sự thay đổi đột ngột về tần số và tốc độ.

Cuộn kháng biến tần thường được chia thành hai loại chính dựa trên đặc tính dòng điện không đổi: cuộn kháng đầu ra biến tần (lò phản ứng DC) và cuộn kháng đầu vào biến tần (lò phản ứng AC).

• Lò phản ứng AC: Được lắp đặt trước nguồn đầu vào, nó giúp cải thiện hệ số công suất đầu vào, ngăn ngừa quá điện áp và giảm thiểu các xung nhiễu trong hệ thống, từ đó tăng độ tin cậy và tuổi thọ của biến tần.
• Lò phản ứng DC: Nó thường được cài đặt trên bus đầu ra DC của bộ biến tần và được kết nối song song với tụ điện. Nó có nhiệm vụ giảm nhiễu sóng hài trong quá trình nén dòng điện đầu vào thành đầu ra, hạn chế tăng vọt điện áp và dòng khởi động đột ngột, đồng thời bảo vệ cách điện động cơ. Điều này đặc biệt quan trọng vì tín hiệu đầu ra của biến tần chủ yếu là xung vuông (PWM), có thể tạo ra nhiễu điện từ ảnh hưởng đến cách điện của động cơ.

Cấu trúc cuộn dây lò phản ứng biến tần

Về cơ bản, cấu trúc của lò phản ứng biến tần tương tự như cấu trúc của lò phản ứng thông thường, thường là một cuộn dây đồng quấn quanh lõi thép. Đặc biệt, số vòng dây, tiết diện dây và kích thước lõi thép đều được tính toán kỹ càng để phù hợp với độ tự cảm trong lò phản ứng.

Tùy thuộc vào tần số hoạt động và yêu cầu cụ thể của ứng dụng, lõi thép có thể là loại lõi điện hoặc lõi ferit. Lõi thép này có tác dụng tăng cường từ trường khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, giúp ổn định dòng điện và điện áp, ngăn chặn những thay đổi đột ngột trong hệ thống, giúp cuộn dây lò phản ứng hoạt động hiệu quả.

Cuộn kháng của biến tần thường được đặt bên trong vỏ bảo vệ. Giữa vỏ và cuộn dây có một lớp dầu hoặc sơn ngầm cách điện để bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi tác động từ bên ngoài.

Xem thêm: Tổng hợp thông tin lò phản ứng trung thế

Chức năng của lò phản ứng biến tần

Sóng hài thường được tạo ra bởi một số thành phần phi tuyến trong hệ thống điện hạ áp, điều này ảnh hưởng lớn đến các thông số điện áp và khiến dòng điện thay đổi đặc tính. Đặc biệt, sóng hài bậc 5 và bậc 7 rất có hại cho các linh kiện điện tử. Việc lắp đặt cuộn kháng cho biến tần không chỉ có tác dụng bảo vệ biến tần mà còn giúp các thiết bị điện hoạt động bình thường (nguồn điện 3 pha 380V/50Hz).

• Lọc sóng hài trong biến tần và giảm nhiễu điện từ

Bộ biến tần sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM) để điều chỉnh tốc độ động cơ và tạo ra nguồn DC. Tuy nhiên, dòng xung này chứa nhiều thành phần hài bậc cao sẽ gây nhiễu cho hệ thống điện và ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Cuộn kháng trong ví dụ này có tác dụng “làm mịn” sóng vuông, giảm nhiễu điện từ, nhằm bảo vệ biến tần và đặc biệt là tụ biến tần khỏi hiện tượng điện.

• Kéo dài tuổi thọ động cơ

Bằng cách hạn chế dao động điện áp, cuộn kháng giúp động cơ chạy êm, hạn chế nóng máy, giảm tiếng ồn và độ rung, từ đó kéo dài tuổi thọ của cuộn dây và vòng bi stato.

• Cải thiện sự ổn định của hệ thống điện

Cuộn kháng sử dụng trong biến tần có thể hạn chế dòng khởi động đột ngột và duy trì sự ổn định của tín hiệu đầu ra, giúp cải thiện chất lượng điện năng và tăng khả năng chịu tải của hệ thống điện.

Tìm hiểu thêm: Tổng hợp thông tin lò phản ứng chỉnh lưu

Cách chọn lò phản ứng phù hợp cho biến tần của bạn

Việc lựa chọn lò phản ứng biến tần phù hợp cho hệ thống là điều kiện tiên quyết để đảm bảo lò phản ứng hoạt động hiệu quả và tối ưu hóa tuổi thọ của biến tần. Dưới đây là các bước để tính toán một lò phản ứng biến tần tiêu chuẩn.

Bước 1: Tính toán thông số biến tần

Biến tần có 4 thông số quan trọng: công suất, điện áp DC bus, dòng DC bus và tần số chuyển mạch. Đồng thời, mỗi lò phản ứng có dòng điện và điện áp định mức cụ thể. Khi chọn một lò phản ứng phù hợp cho biến tần của bạn, xin lưu ý:

• Công suất lò phản ứng ≥ công suất biến tần.
• Độ tự cảm thực tế của cuộn kháng phải ≃ giá trị độ tự cảm được tính toán.
• Dòng điện định mức ≥ dòng điện bus DC biến tần.
• Cuộn dây điện trở có kích thước phù hợp với không gian lắp đặt.

Bước 2: Đo sóng hài

Sử dụng các công cụ đặc biệt để đo sóng hài và chọn cuộn kháng thích hợp cho biến tần. Trong điều kiện hoạt động bình thường, tỷ lệ hài hòa (THD) của biến tần nằm trong khoảng từ 2% đến 5%. Giá trị THD càng thấp thì độ méo của dạng sóng đầu ra càng nhỏ.

Bước 3: Xác định mức kháng cự

Sau khi thu được kết quả tỷ số hài, độ tự cảm được tính theo công thức sau:

Ở đó:

• XL: Điện kháng cảm, đơn vị là ohm (Ω).
• f: Tần số của dòng điện xoay chiều, tính bằng Hertz (Hz).
• L: Độ tự cảm của cuộn dây, tính bằng Henry (H).

Bước 4: Lựa chọn cuộn kháng thích hợp cho biến tần

Dựa vào các thông số trên có thể lựa chọn cuộn kháng thích hợp cho bộ biến tần. Lưu ý rằng nếu môi trường lắp đặt lò phản ứng chịu các yếu tố rung động, bụi và nhiệt độ cao thì nên chọn lò phản ứng có chứng nhận cách nhiệt tiêu chuẩn loại F hoặc loại H và được phủ sơn cách nhiệt chống ẩm.

Lưu ý rằng trước khi sử dụng lò phản ứng biến tần, lò phản ứng cần được kiểm tra.

Đặc biệt, lò phản ứng biến tần phải được lựa chọn từ đại lý uy tín trên thị trường để đảm bảo an toàn và hoạt động ổn định trong quá trình vận hành.

Tại KTH ELECTRIC, chúng tôi nhập khẩu và phân phối lò phản ứng chính hãng từ các thương hiệu dẫn đầu thị trường như: BTB Electric, Nuintek, Mikro, Epcos, Shizuki…, có công suất từ ​​10 ~ 100kVAr và hoạt động trên nhiều điện áp như: 240/440/525/690V.

Nếu bạn có nhu cầu lựa chọn cuộn dây điện trở phù hợp với hệ thống của mình vui lòng liên hệ 0904 99 88 77 để được báo giá và hệ số chiết khấu nhanh nhất.

Thông tin liên hệ mua hàng:

• Điện thoại: 0904 99 88 77
• Email: kd@etinco.vn
• Văn phòng phía Bắc: 33 BT5, Pháp Vân – Khu phố mới Tứ Hiệp, Yên Sở, Hà Nội
• Văn phòng phía Nam: Số 19, Lê Văn Phúc, TP.Tân Định, TP.HCM

Một số câu hỏi về lò phản ứng biến tần

Câu hỏi 1: Sự khác biệt giữa lò phản ứng AC và lò phản ứng DC là gì?

hồi đáp: Mặc dù cuộn kháng AC và cuộn kháng DC có cùng chức năng lọc sóng hài và bảo vệ biến tần nhưng hai loại cuộn kháng biến tần này khác nhau về nhiều tiêu chuẩn.

Câu hỏi 2: Khi nào đầu ra biến tần cần trang bị cuộn kháng?

hồi đáp: Không phải tất cả các hệ thống đều yêu cầu cuộn kháng cho đầu ra biến tần. Nếu hệ thống của bạn rơi vào một trong các trường hợp sau, chúng tôi khuyên bạn nên lắp đặt cuộn kháng DC.

• Khoảng cách giữa bộ biến tần và động cơ quá lớn >10m. Khi dây quá dài sẽ dễ xảy ra hiện tượng cộng hưởng hài, ảnh hưởng đến đầu vào của động cơ.
• Động cơ thường hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như xi măng, thép, nhà máy hóa chất,… và dễ bị nhiễu điện từ.
• Khi có nhiều thiết bị điện tử nhạy cảm (nhà máy thực phẩm, nhà máy dược phẩm…) thì hệ thống có yêu cầu cao hơn về khả năng chống nhiễu điện từ.
• Tải có sự thay đổi đột ngột có thể gây điện giật cho biến tần (băng tải, cầu trục, thang máy).

Câu 3: Việc sử dụng cuộn kháng cho biến tần có nhược điểm gì?

hồi đáp: Mặc dù cuộn kháng biến tần đóng vai trò bảo vệ nhiều thiết bị trong hệ thống điện như bộ biến tần, động cơ nhưng thiết bị này cũng có những nhược điểm sau:

• Ảnh hưởng đến hiệu suất biến tần
• Phát sinh chi phí lắp đặt và vận hành
• Lưới điện cần được trang bị thêm thiết bị chịu lực và cần thêm không gian để lắp đặt các lò phản ứng.

Chúng tôi vừa cung cấp cho bạn thông tin quan trọng về lò phản ứng biến tần. Việc trang bị hệ thống của bạn với thiết bị này phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nếu bạn không có chuyên môn về điện, chúng tôi khuyên bạn nên tìm kiếm sự trợ giúp từ kỹ thuật viên hoặc chuyên gia để tránh trường hợp lò phản ứng gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống.

Các kiến ​​thức khác liên quan đến cuộn dây điện trở các bạn có thể tìm hiểu tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-tu-bu-cuon-khang/.