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 trang bị thêm cuộn kháng không chỉ góp phần lọc sóng hài, tăng tuổi thọ cho biến tần mà còn bảo vệ các thiết bị khác. Qua bài viết dưới đây, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về cấu tạo, phân loại và cách lựa chọn cuộn kháng phù hợp cho biến tần.

Lò phản ứng cho biến tần là gì?

Cuộn kháng dùng cho biến tần là thiết bị được lắp đặt riêng cho biến tần nhằm loại bỏ hoặc hạn chế các thành phần hài bậc cao trong dòng điện/điện áp, nhằm nâng cao chất lượng điện năng và bảo vệ biến tần cũng như các thiết bị điện khác trong hệ thống. Ngoài ra, thiết bị này còn đảm bảo cho động cơ hoạt động êm ái trước những thay đổi đột ngột về tần số và tốc độ.

Dựa vào đặc tính dòng điện không đổi, cuộn kháng dùng cho biến tần thường được chia thành hai loại chính: cuộn kháng đầu ra cho biến tần (DC Reactor) và cuộn kháng đầu vào cho biến tần (AC Reactor).

• Lò phản ứng AC: Được lắp đặt trước nguồn đầu vào nhằm cải thiện hệ số công suất đầu vào, chống quá áp, giảm thiểu các xung nhiễu trong hệ thống nhằm tăng độ tin cậy và tuổi thọ của biến tần.
• Lò phản ứng DC: Thường được lắp đặt trên bus đầu ra DC của biến tần, được mắc song song với tụ điện, có nhiệm vụ giảm nhiễu sóng hài trong quá trình nén từ dòng điện đầu vào đến đầu ra, hạn chế xung điện áp và dòng khởi động đột ngột, đồng thời bảo vệ lớp cách điện của 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 khả năng cách điện của động cơ.

Cấu trúc cuộn dây phản ứng cho biến tần

Về cơ bản, cuộn kháng cho biến tần có cấu trúc tương tự như cuộn kháng nói chung, 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 suất làm việc và yêu cầu cụ thể của ứng dụng, lõi thép có thể là cấp kỹ thuật 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 trước 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 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 những tác động từ bên ngoài.

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

Vai trò 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, ảnh hưởng lớn đến các thông số điện áp, khiến dòng điện thay đổi tính chất. Đặc biệt, sóng hài bậc 5 và bậc 7 rất có hại cho các phần tử điện. Việc lắp đặt cuộn kháng cho biến tần không chỉ bảo vệ biến tần mà còn góp phần đưa các thiết bị điện vào vận hành tiêu chuẩn (với nguồn điện 3 pha 380V/ 50Hz).

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

Biến tần sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM) để điều chỉnh tốc độ động cơ và tạo ra dòng điện một chiều. Tuy nhiên, dòng điện xung này chứa nhiều thành phần hài bậc cao, gây nhiễu trong hệ thống điện và ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Cuộn kháng trong trường hợp này có tác dụng “làm mịn” dạng sóng vuông, giảm nhiễu điện từ để bảo vệ biến tần, đặc biệt là tụ biến tần chống lại hiện tượng điện.

• Tăng tuổi thọ động cơ

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

• Tăng tính ổn định của hệ thống điện

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

Đọc thêm: Tổng hợp thông tin về lò phản ứng chỉnh lưu

Cách chọn lò phản ứng phù hợp cho biến tần

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 tính toán điện kháng cho một 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. Trong khi đó, mỗi lò phản ứng có dòng điện và điện áp định mức cụ thể. Để lựa chọn cuộn kháng thích hợp cho biến tần, quý khách lưu ý:

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

Bước 2: Đo sóng hài

Sử dụng các công cụ chuyên dụng để đo sóng hài để lựa chọn cuộn kháng phù hợp cho biến tần. Trong điều kiện hoạt động bình thường, tỷ lệ hài hòa (THD) của biến tần nằm trong khoảng từ 2% ~ 5%. Giá trị THD càng thấp thì sóng đầu ra càng ít bị biến dạng.

Bước 3: Xác định điện trở

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

Trong đó:

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

Bước 4: Chọn cuộn kháng phù hợp cho biến tần

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

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

Đặc biệt, cần lựa chọn lò phản ứng cho biến tần từ các nhà phân phối uy tín trên thị trường để đảm bảo an toàn và hoạt động ổn định trong quá trình vận hành.

Tại Trường Chu Văn An, chúng tôi nhập khẩu và phân phối lò phản ứng chính hãng từ các thương hiệu hàng đầu trên thị trường như: BTB Electric, Nuintek, Mikro, Epcos, Shizuki,… với dải công suất đa dạng từ 10 ~ 100kVAr, hoạt động ở nhiều mức 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 hãy liên hệ 0904 99 88 77 để nhận 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, Khu đô thị mới Pháp Vân – Tứ Hiệp, Yên Sở, Hà Nội
• Văn phòng phía Nam: Số 19 Lý Văn Phúc, Tân Định, TP.HCM

Một số câu hỏi về lò phản ứng cho biến tần

Câu 1: Phân biệt sự khác nhau giữa cuộn kháng AC và cuộn kháng DC?

Hồi đáp: Mặc dù cuộn kháng AC và cuộn kháng DC có cùng chức năng lọc sóng hài và bảo vệ biến tần, tuy nhiên hai loại cuộn kháng dùng cho biến tần này khác nhau ở nhiều tiêu chí.

Câu hỏi 2: Khi nào cần lắp đặt cuộn kháng cho đầu ra biến tần?

Hồi đáp: Không phải tất cả các hệ thống đều cần một cuộn kháng cho đầu ra biến tần. Nếu hệ thống của bạn rơi vào một trong các tình huống được liệt kê bên dưới, chúng tôi khuyên bạn nên trang bị thêm lò phản ứng DC.

• Khoảng cách từ biến tần đến động cơ quá lớn > 10m. Khi dây quá dài 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 các nhà máy xi măng, thép, hóa chất… dễ phát sinh hiện tượng nhiễu điện từ.
• Hệ thống có yêu cầu cao về chống nhiễu điện từ khi có nhiều thiết bị điện tử nhạy cảm (nhà máy thực phẩm, nhà máy dược phẩm…)
• Tải trọng có đặc tính thay đổi đột ngột có thể gây điện giật cho biến tần (băng tải, cầu trục, thang máy).

Câu 3: Nhược điểm của lò phản ứng đối với biến tần là gì?

Hồi đáp: Mặc dù cuộn kháng dùng cho biến tần có vai trò bảo vệ biến tần, động cơ và nhiều thiết bị khác trong hệ thống điện, tuy nhiên, thiết bị này cũng có những nhược điểm như:

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

Chúng tôi vừa giới thiệu đến các bạn những thông tin quan trọng về cuộn kháng dùng cho biến tần. Việc trang bị thiết bị này cho hệ thống phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nếu bạn không có chuyên môn về điện, chúng tôi khuyên bạn nên nhờ đến sự trợ giúp của các kỹ thuật viên hoặc chuyên gia để tránh những tác động tiêu cực của lò phản ứng lên 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/.