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, cùng chúng tôi tìm hiểu về cấu tạo, cách phân loại và cách lựa chọn cuộn kháng cho biến tần phù hợp.
Cuộn kháng cho biến tần là gì?
Cuộn kháng cho biến tần là thiết bị được lắp đặt cho riêng biến tần để loại bỏ hoặc hạn chế các thành phần sóng hài bậc cao có trong dòng điện/ điện áp, nhằm cải thiện chất lượng điện và bảo vệ biến tần cũng như các thiết bị điện khác có trong hệ thống. Ngoài ra, thiết bị này còn đảm bảo động cơ hoạt động trơn tru trước sự biến đổi đột ngột về tần số và tốc độ.
Dựa vào đặc tính dòng không đổi, cuộn kháng cho biến tần thường được chia thành 2 loại chính là: cuộn kháng đầu ra cho biến tần (DC reactor) và cuộn kháng đầu vào cho biến tần (AC reactor).
- AC reactor: Được lắp đặt trước nguồn vào để cải thiện hệ số công suất đầu vào, ngăn ngừa quá áp, giảm thiểu các xung nhiễu trong hệ thống nhằm tăng độ tin cậy và tuổi thọ của biến tần.
- DC reactor: Thường lắp đặt trên bus đầu ra DC của biến tần, kết nối song song với tụ điện, có nhiệm vụ giảm nhiễu sóng hài trong quá trình nén từ dòng điện đầu vào sang đầu ra, hạn chế xung áp và dòng khởi động đột ngột, đồng thời bảo vệ cách điện của động cơ. Điều này đặc biệt quan trọng do tín hiệu đầu ra của biến tần đa phần là dạng xung vuông (PWM) có thể tạo ra nhiễu điện từ ảnh hưởng đến cách điện của động cơ.
Cấu tạo cuộn kháng cho biến tần
Cơ bản, cuộn kháng cho biến tần có cấu tạo tương đồng với cuộn kháng nói chung, thường là 1 cuộn dây đồng quấn quanh lõi thép. Trong đó, số vòng dây, tiết diện dây và kích thước lõi thép được tính toán kỹ lưỡng để phù hợp với điện cảm trong cuộn kháng.
Tùy thuộc vào tần số làm việc và yêu cầu cụ thể của ứng dụng, lõi thép có thể là loại 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 sự thay đổi đột ngột trong hệ thống, giúp cuộn dây cuộn kháng hoạt động hiệu quả.
Cuộn kháng cho biến tần thường được đặt trong lớp vỏ bảo vệ. Giữa lớp vỏ và cuộn dây có 1 lớp cách điện bằng dầu ngầm hoặc sơn để bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi tác động bên ngoài.
Vai trò của cuộn kháng biến tần
Sóng hài thường được sinh ra bởi một số thành phần phi tuyến tính trong hệ thống điện hạ thế, ảnh hưởng lớn đến các thông số điện áp, khiến dòng điện bị biến đổi tính chất. Đặc biệt, sóng hài bậc 5, bậc 7 rất có hại cho các phần tử điện. Lắp đặt cuộn kháng cho biến tần không chỉ có tác dụng bảo vệ biến tần mà còn góp phần đưa các thiết bị điện hoạt động về mức tiêu chuẩn (với điện 3 pha là 380V/ 50Hz).
- Lọc sóng hài và giảm nhiễu điện từ cho biến tần
Biến tần sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) để điều chỉnh tốc độ động cơ và tạo ra dòng điện một chiều. Tuy nhiên, dòng điện dạng xung này chứa nhiều thành phần sóng hài bậc cao, gây nhiễu hệ thống điện và ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Cuộn kháng trong trường hợp này có tác dụng làm “mượt” dạng sóng vuông, giảm nhiễu điện từ để bảo vệ biến tần, đặc biệt là tụ điện biến tần trước hiện tượng số điện.
- Tăng tuổi thọ động cơ
Bằng cách hạn chế sự dao động điện áp, cuộn kháng giúp động cơ vận hành trơn tru, hạn chế tình trạng nóng động cơ, giảm tiếng ồn và rung động, từ đó kéo dài tuổi thọ của cuộn dây stator và vòng bi.
- Tăng tính ổn định cho 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 cải thiện chất lượng điện và tăng khả năng chịu tải của hệ thống điện.
Cách lựa chọn cuộn kháng phù hợp cho biến tần
Việc lựa chọn cuộn kháng biến tần phù hợp với hệ thống là yếu tố tiên quyết đảm bảo cuộn kháng hoạt động hiệu quả và tối ưu tuổi thọ của biến tần. Dưới đây là các bước tính toán cuộn kháng cho biến tần tiêu chuẩn.
Bước 1: Tính toán thông số biến tần
Biến tần có 4 thông số quan trọng là công suất, điện áp bus DC, dòng điện bus DC và tần số chuyển đổi. Trong khi đó, mỗi cuộn kháng đều có dòng điện và điện áp định mức cụ thể. Để lựa chọn được cuộn kháng phù hợp với biến tần, cần lưu ý:
- Công suất cuộn kháng ≥ công suất biến tần.
- Cảm kháng cuộn kháng thực tế phải ≃ giá trị cảm kháng tính toán.
- Dòng điện định mức cuộn kháng ≥ dòng điện bus DC của biến tần.
- Kích thước cuộn kháng phù hợp với không gian lắp đặt.
Bước 2: Đo sóng hài
Sử dụng dụng cụ chuyên dụng tiến hành đo sóng hài để lựa chọn cuộn kháng cho biến tần phù hợp. Trong điều kiện hoạt động bình thường, tỷ lệ phần trăm sóng hài (THD) của biến tần dao động từ 2% ~ 5%. Giá trị THD càng thấp, sóng đầu ra càng ít bị biến dạng.
Bước 3: Xác định độ cảm kháng
Sau khi có kết quả tỉ lệ sóng hài, độ cảm kháng sẽ được tính theo công thức:
Trong đó:
- XL: Cảm kháng, đơn vị là Ohm (Ω).
- f: Tần số dòng điện xoay chiều, đơn vị là Hertz (Hz).
- L: Độ tự cảm của cuộn dây, đơn vị là Henry (H).
Bước 4: Lựa chọn cuộn kháng phù hợp cho biến tần
Dựa vào các thông số trên, bạn có thể chọn được cuộn kháng cho biến tần phù hợp. Lưu ý, nếu môi trường lắp đặt cuộn kháng có yếu tố rung động, chịu ảnh hưởng bởi bụi và nhiệt độ cao, nên chọn cuộn kháng có chứng nhận cách điện theo tiêu chuẩn Class F hoặc H và được phủ sơn cách điện có khả năng chống ẩm.
Lưu ý trước khi sử dụng cuộn kháng biến tần cần kiểm tra cuộn kháng.
Đặc biệt, cần lựa chọn cuộn kháng cho biến tần từ các nhà phân phối uy tín trên thị trường để đảm bảo an toàn và hiệu suất ổn định trong quá trình vận hành.
Tại Etinco, chúng tôi nhập khẩu và phân phối chính hãng các loại cuộn kháng đến từ các thương hiệu hàng đầu thị trường như: BTB Electric, Nuintek, Mikro, Epcos, Shizuki,... với dải công suất đa dạng từ 10 ~100kVAr, hoạt động ở nhiều điện áp như: 240/440/525/690V.
Quý khách có nhu cầu lựa chọn cuộn kháng phù hợp với hệ thống, vui lòng liên hệ 0904 99 88 77 để nhận 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
- VP Miền Bắc: 33 BT5, KĐT mới Pháp Vân – Tứ Hiệp, Yên Sở, Hà Nội
- VP Miền Nam: Số 19 Lý Văn Phức, Tân Định, TP Hồ Chí Minh
Một số câu hỏi về cuộn kháng cho biến tần
Câu hỏi 1: Phân biệt sự khác nhau giữa AC reactor và DC reactor?
Trả lời: AC reactor và DC reactor tuy có cùng chức năng là lọc sóng hài và bảo vệ biến tần, tuy nhiên, 2 loại cuộn kháng cho biến tần này khác nhau về nhiều tiêu chí.
| Tiêu chí | AC reactor | DC reactor |
| Vị trí lắp đặt | - Đầu vào biến tần, trước bộ chỉnh lưu
- Thường là thiết bị rời |
- Trên bus đầu ra DC của biến tần, kết nối song song với tụ điện
- Thường tích hợp bên trong biến tần |
| Vai trò | Cải thiện chất lượng điện đầu vào cho biến tần, hạn chế tác động của sóng hài từ lưới điện | Làm “mượt” dòng điện DC bên trong biến tần, hạn chế tác động từ sóng hài sinh ra trong biến tần, từ đó bảo vệ các thành phần của DC bus |
| Tổn thất điện năng | Cao hơn | Thấp hơn |
| Giá thành | Đắt hơn | Rẻ hơn |
| Số pha | Có thể là 1 hoặc 3 pha | Thường chỉ có loại 1 pha |
Câu hỏi 2: Khi nào cần lắp đặt cuộn kháng cho đầu ra biến tần?
Trả lời: Không phải hệ thống nào cũng cần cuộn kháng cho đầu ra biến tần. Nếu hệ thống của bạn rơi vào một trong các trường hợp liệt kê dưới đây, chúng tôi khuyến nghị nên trang bị thêm DC reactor.
- Khoảng cách từ biến tần đến động cơ quá lớn >10m. Khi dây dẫn quá dài dễ xảy ra hiện tượng cộng hưởng sóng hài, ảnh hưởng đến đầu vào của động cơ.
- Động cơ thường xuyên hoạt động trong môi trường khắc nghiệt như nhà máy xi măng, sắt thép, hóa chất… dễ phát sinh 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, dược phẩm…)
- Tải có đặc tính thay đổi đột ngột, có thể gây sốc điện cho biến tần (băng tải, cần trục, thang máy).
Câu hỏi 3: Cuộn kháng cho biến tần có nhược điểm gì?
Trả lời: Mặc dù cuộn kháng 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 nhược điểm như:
- Ảnh hưởng đến hiệu suất biến tần
- Phát sinh chi phí lắp đặt, vận hành
- Lưới điện cần trang bị thêm thiết bị chịu tải, đồng thời cần có thêm không gian lắp đặt cuộn kháng.
Chúng tôi vừa giới thiệu đến bạn những thông tin quan trọng về cuộn kháng cho biến tần. Việc trang bị thiết bị này cho hệ thống phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Nếu không có chuyên môn về điện, chúng tôi khuyến nghị nên tìm đến sự hỗ trợ của các kỹ thuật viên hoặc chuyên gia để tránh ảnh hưởng tiêu cực của cuộn kháng đến hệ thống.
Các kiến thức khác liên quan đến cuộn kháng, bạn có thể tìm hiểu tại: https://etinco.vn/tin-tuc/kien-thuc/kien-thuc-tu-bu-cuon-khang/.
