Trong ứng dụng thực tế, biến tần thường cần được trang bị các cuộn kháng, bộ lọc, điện trở phanh và bộ phận phanh để đảm bảo tính ổn định của hiệu suất, kéo dài tuổi thọ của thiết bị và tránh hiệu quả các tác động tiêu cực đến lưới điện và thiết bị. Sau đây là chức năng của từng thành phần và lý do của chúng:

1. Lò phản ứng
Các lò phản ứng thường được thêm vào đầu vào hoặc đầu ra của bộ biến tần. Chức năng chính của chúng là:

Giảm sóng hài và dao động dòng điện: bộ biến tần sẽ tạo ra sóng hài, đặc biệt là sóng hài tần số thấp (như sóng hài bậc 5 và bậc 7). Các sóng hài này sẽ gây ra dao động dòng điện, ảnh hưởng đến hoạt động của động cơ và làm tăng gánh nặng cho lưới điện. Các lò phản ứng có thể triệt tiêu hiệu quả các sóng hài này và giảm tác động lên lưới điện và các thiết bị khác.

Biến động dòng điện êm dịu: các lò phản ứng có thể làm giảm tác động của tần số chuyển mạch biến tần lên dòng điện, làm cho dạng sóng dòng điện êm dịu hơn và giúp giảm sóng hài dòng điện của lưới điện.

Hạn chế quá áp và quá dòng: trong một số trường hợp, lò phản ứng có thể hạn chế tình trạng quá áp hoặc quá dòng, bảo vệ bộ biến tần và động cơ khỏi bị hư hỏng.

Lý do lắp đặt: bảo vệ thiết bị, giảm tác động của sóng hài lên lưới điện và thiết bị điện, tránh hiện tượng dao động tần số cao và sự cố quá dòng.

2. Bộ lọc
Bộ lọc thường được sử dụng ở đầu ra của bộ biến tần. Chức năng của chúng là:

Loại bỏ sóng hài tần số cao: Tiếng ồn chuyển mạch tần số cao do biến tần tạo ra có thể gây nhiễu cho động cơ và các thiết bị điện khác. Bộ lọc có thể cải thiện tính ổn định của hệ thống bằng cách lọc tiếng ồn tần số cao.

Cải thiện môi trường hoạt động của động cơ: Bộ lọc có thể loại bỏ tác động của sóng hài tần số cao lên động cơ, tránh các vấn đề như quá nhiệt, rung động và tiếng ồn của động cơ, đồng thời cải thiện độ ổn định khi vận hành động cơ.

Giảm nhiễu điện từ (EMI): Bộ lọc có thể giảm nhiễu điện từ hiệu quả, đảm bảo thiết bị đáp ứng các tiêu chuẩn về khả năng tương thích điện từ (EMC) và tránh ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các thiết bị điện tử khác.

Lý do lắp đặt: Giảm nhiễu và sóng hài tần số cao, cải thiện môi trường điện của hệ thống và bảo vệ động cơ và các thiết bị khác khỏi nhiễu.

3. Điện trở phanh
Điện trở phanh thường được sử dụng kết hợp với các bộ phận phanh. Chức năng chính của chúng là:

Hấp thụ năng lượng tái tạo: Khi động cơ được điều khiển bởi biến tần dừng lại, quán tính quay của động cơ sẽ chuyển đổi động năng thành năng lượng điện và đưa trở lại biến tần. Nếu không có biện pháp nào được thực hiện, năng lượng tái tạo quá mức có thể khiến điện áp bus DC quá cao và làm hỏng biến tần. Điện trở phanh có thể hấp thụ năng lượng dư thừa này và chuyển đổi thành năng lượng nhiệt, do đó ngăn không cho điện áp bus DC quá cao.
Cải thiện hiệu ứng phanh: Trong các ứng dụng truyền động động cơ tốc độ cao, điện trở phanh có thể giúp động cơ giảm tốc nhanh chóng và ngăn động cơ tạo ra dòng điện ngược quá cao do quán tính khi dừng lại.
Lý do lắp đặt: Hấp thụ năng lượng tái tạo của động cơ để đảm bảo hoạt động an toàn của biến tần và động cơ, đặc biệt là trong các ứng dụng thường xuyên khởi động/dừng.

4. Bộ phận phanh
Bộ phận phanh được sử dụng kết hợp với điện trở phanh. Nó chủ yếu chịu trách nhiệm kiểm soát và điều chỉnh công việc của điện trở phanh:

Kiểm soát điện áp bus DC: Khi biến tần hoạt động, quán tính của động cơ có thể cung cấp quá nhiều năng lượng trở lại bus DC, khiến điện áp bus tăng. Chức năng của bộ phận phanh là theo dõi điện áp bus DC. Khi điện áp quá cao, nó sẽ tự động kích hoạt điện trở phanh để hấp thụ năng lượng dư thừa để ngăn điện áp bus vượt quá tiêu chuẩn.
Cung cấp khả năng phanh nhanh: Bộ phận phanh và điện trở hoạt động cùng nhau để cho phép biến tần nhanh chóng tiêu thụ năng lượng dư thừa khi động cơ dừng hoặc đảo ngược phanh, giảm thời gian dừng động cơ và cải thiện hiệu quả của hệ thống điều khiển.
Lý do lắp đặt: Kiểm soát dòng chảy ngược của năng lượng tái tạo, bảo vệ biến tần khỏi điện áp quá mức và đảm bảo phanh động cơ nhanh chóng và an toàn.

Bản tóm tắt
Trong ứng dụng thực tế của biến tần, việc lắp đặt các bộ phản ứng, bộ lọc, điện trở phanh và bộ phận phanh có thể:
Hiệu quả ngăn chặn sóng hài, giảm nhiễu điện từ, đảm bảo tính ổn định của thiết bị và lưới điện.
Cải thiện hiệu suất và tuổi thọ hoạt động của động cơ, giảm thiểu các vấn đề như động cơ quá nhiệt, tiếng ồn và độ rung do tiếng ồn tần số cao gây ra.
Xử lý năng lượng tái tạo của động cơ, ngăn ngừa điện áp bus DC của biến tần quá cao và đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và ổn định.
Do đó, cấu hình hợp lý các thành phần này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của biến tần, nâng cao tính an toàn của hệ thống và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Khi sử dụng bộ biến tần (VFD), không phải tất cả các ứng dụng đều yêu cầu lắp đặt lò phản ứng, bộ lọc, điện trở phanh và bộ phận phanh. Việc có cần lắp đặt các thành phần này hay không tùy thuộc vào môi trường ứng dụng cụ thể, yêu cầu hệ thống và điều kiện làm việc của thiết bị. Sau đây là một số lý do và tình huống phổ biến để thêm các thành phần này:

1. Các tình huống cần lò phản ứng
Ô nhiễm sóng hài lưới điện cao: Khi sử dụng biến tần trong môi trường có điều kiện cung cấp điện lưới không ổn định hoặc lưới điện có ô nhiễm sóng hài mạnh, bộ kháng có thể giúp giảm sóng hài do tần số chuyển mạch biến tần tạo ra để tránh gây ô nhiễm lớn hơn cho lưới điện.
Công suất biến tần cao: Trong ứng dụng biến tần công suất cao, đặc biệt là biến tần trên 50kW, lò phản ứng có thể làm giảm hiệu quả biến động dòng điện và giảm tác động lên lưới điện và thiết bị.
Biến động điện áp lưới lớn: Máy phản ứng có thể ngăn chặn biến động điện áp lưới để đảm bảo biến tần hoạt động bình thường, đặc biệt là ở những khu vực có điện áp lưới không ổn định hoặc dễ hỏng.
Ứng dụng tiêu biểu: biến tần có tải công suất lớn như nhà máy điện, máy móc hạng nặng và mỏ; yêu cầu môi trường lưới điện công nghiệp nghiêm ngặt.

2. Các tình huống cần sử dụng bộ lọc
Các vấn đề về tiếng ồn tần số cao trong ổ đĩa động cơ: Tiếng ồn chuyển mạch tần số cao do biến tần tạo ra có thể gây nhiễu điện từ (EMI) cho động cơ và thiết bị điện tử xung quanh. Nếu ứng dụng của bạn cần giảm nhiễu điện từ hoặc nếu thiết bị điện tử nhạy cảm (như PLC, cảm biến, v.v.) hoạt động gần đó, thì bộ lọc là rất cần thiết.
Tuân thủ các yêu cầu về khả năng tương thích điện từ (EMC): Nếu thiết bị cần đáp ứng các tiêu chuẩn EMC nghiêm ngặt, bộ lọc có thể giảm hiệu quả sự can thiệp của bức xạ điện từ và dẫn điện để đảm bảo thiết bị đáp ứng các tiêu chuẩn tương thích điện từ quốc gia hoặc quốc tế.
Cải thiện hoạt động của động cơ: Nếu biến tần điều khiển động cơ và có các vấn đề như động cơ quá nhiệt, tiếng ồn hoặc độ rung tăng, bộ lọc có thể giảm tác động do sóng hài tần số cao gây ra.
Ứng dụng tiêu biểu: Các ứng dụng có yêu cầu nghiêm ngặt về nhiễu điện từ như sản xuất có độ chính xác cao, thiết bị phòng thí nghiệm, thiết bị truyền thông, thiết bị y tế, v.v.

3. Các tình huống cần sử dụng điện trở phanh
Yêu cầu khởi động/dừng hoặc phanh thường xuyên: Trong trường hợp cần khởi động và dừng thường xuyên, năng lượng tái tạo do động cơ tạo ra do quán tính có thể khiến điện áp bus DC tăng đột ngột. Lúc này, cần có điện trở phanh để hấp thụ phần năng lượng này để ngăn điện áp vượt quá tiêu chuẩn và đảm bảo biến tần hoạt động bình thường.
Ứng dụng tải trọng cao với hoạt động dài hạn: Nếu tải động cơ lớn và chạy trong thời gian dài, đặc biệt là khi động cơ giảm tốc hoặc dừng lại, nó có thể tạo ra năng lượng ngược lớn. Điện trở phanh có thể ngăn động cơ tạo ra điện áp quá mức do quán tính.
Các ứng dụng yêu cầu tắt máy nhanh hoặc giảm tốc tải: Ví dụ, trong các ứng dụng như băng tải và thang máy yêu cầu tắt máy nhanh, điện trở phanh có thể tăng tốc độ giảm tốc của động cơ và rút ngắn thời gian dừng.
Ứng dụng tiêu biểu: cần cẩu, băng tải, máy dệt, thang máy, quạt và máy bơm khởi động và dừng nhanh, v.v.
4. Các tình huống cần sử dụng bộ phận phanh
Những trường hợp cần kiểm soát năng lượng tái tạo: Khi cần sử dụng động cơ trong trường hợp dừng đột ngột hoặc phanh ngược, điện áp bus DC có thể quá cao. Bộ phận phanh có thể theo dõi và kiểm soát điện áp này để đảm bảo không gây hư hỏng cho biến tần.
Năng lượng tái tạo được động cơ phản hồi lớn: Đối với các bộ biến tần công suất lớn, đặc biệt là trên các tải quán tính lớn như quạt, máy bơm, máy móc hạng nặng, v.v., năng lượng tái tạo được tạo ra bởi quán tính động cơ là lớn. Bộ phận phanh được sử dụng cùng với điện trở phanh để đảm bảo năng lượng tái tạo được hấp thụ hiệu quả và tránh hỏng hóc do điện áp quá mức gây ra.
Hoạt động trong điều kiện tải trọng cao và động lực cao: Ví dụ, trong những tình huống cần thay đổi tốc độ thường xuyên (như thang máy và cần cẩu), bộ phận phanh có thể giúp tiêu thụ nhanh năng lượng phản hồi và bảo vệ bộ biến tần và động cơ.
Ứng dụng tiêu biểu: hệ thống truyền động động cơ phản ứng động cao, chẳng hạn như thang máy, cần cẩu, băng tải, dây chuyền sản xuất tự động, v.v.

Bản tóm tắt:
Các thành phần này thường được yêu cầu trong các trường hợp sau:

Khi chất lượng lưới điện kém, sóng hài lớn hoặc dao động điện áp lớn, cần lắp thêm bộ kháng để bảo vệ biến tần và lưới điện.

Khi có yêu cầu nghiêm ngặt về nhiễu điện từ (EMI) hoặc cần cải thiện độ mượt mà khi vận hành động cơ, hãy lắp bộ lọc.
Đối với các ứng dụng khởi động/dừng thường xuyên hoặc giảm tốc nhanh, cần lắp điện trở phanh và bộ phận phanh để giúp kiểm soát năng lượng tái tạo phản hồi và đảm bảo hoạt động an toàn của biến tần và động cơ.
Việc có cần lắp đặt các thành phần này hay không tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể của hệ thống, loại tải và môi trường làm việc. Đối với các ứng dụng có công suất cao, khởi động/dừng thường xuyên hoặc yêu cầu môi trường điện nghiêm ngặt, các thành phần bổ sung này thường được xem xét.