• Admin
0934910789
tinh tu dien

Tính tụ điện dùng nhân đôi điện áp từ điện áp vào 220vac

Menu

Alo ngay
WhatsApp

Chào bạn, đây là một giải pháp thường dùng để chạy biến tần 3 pha 380V trên lưới điện 1 pha 220V. Để tính toán tụ điện cho mạch nhân đôi điện áp (Voltage Doubler), chúng ta cần xem xét dòng điện tải và độ gợn sóng điện áp cho phép.

Ví dụ: tính tụ điện dùng nhân đôi điện áp từ điện áp vào 220vac qua diode để ra điện áp 550vdc cấp cho biến tần 2.2kw 380v

Dưới đây là các bước tính toán chi tiết:

1. Phân tích thông số kỹ thuật 2.2kw

  • Công suất biến tần (P): 2.2kW (2200W).

  • Điện áp ra mong muốn Vdc: ~550VDC đến 600VDC (Điện áp đỉnh của 220VAC sau khi nhân đôi là 220 x √2 x 2 = 620V.

  • Dòng điện tải I: I = P/Vdc = 2200/550 = 4A.

2. Sơ đồ mạch nhân đôi điện áp (Delon Circuit)

Mạch này sử dụng 2 diode và 2 tụ điện mắc nối tiếp. Mỗi tụ sẽ nạp điện áp đỉnh của một nửa chu kỳ (~310V).

3. Công thức tính toán điện dung (C)

Để đảm bảo biến tần hoạt động ổn định, độ gợn sóng (ripple) không nên quá 5-10%. Với mạch nhân đôi, công thức ước tính điện dung cho mỗi tụ điện (C1 = C2 = C) là:

C = I / (f x Delta V)

Trong đó:

  • I_load  4A.

  • f = 50Hz (tần số lưới điện).

  • Delta V là độ gợn sóng điện áp cho phép (chọn khoảng 30V để máy chạy êm).

Tính toán thực tế:

C = 4 / (50 x 30) = 0.002666 F = 2666 uF

Kết luận: Bạn cần 2 tụ điện, mỗi tụ có điện dung khoảng 2200µF đến 2700µF.

4. Lựa chọn linh kiện thực tế

Để mạch chạy bền bỉ, bạn cần chọn linh kiện theo tiêu chuẩn sau:

Linh kiện Thông số khuyến nghị Ghi chú
Tụ điện (2 cái) 2200µF / 400V (hoặc 450V) Phải chọn loại 400V trở lên vì điện áp nạp mỗi tụ ~310V.
Diode (2 cái) 30A / 1000V Dòng khởi động qua diode rất lớn, nên dùng diode cầu hoặc diode rời công suất lớn có tản nhiệt.
Điện trở xả 100kΩ / 2W Mắc song song với mỗi tụ để xả điện khi ngắt nguồn (đảm bảo an toàn).

5. Một số lưu ý quan trọng

  1. Dòng khởi động (Inrush Current): Khi vừa cắm điện, tụ điện chưa có điện nên sẽ hút dòng cực lớn. Bạn bắt buộc phải có mạch hạn chế dòng khởi động (dùng điện trở nhiệt NTC hoặc điện trở công suất kết hợp Relay) để tránh nổ diode hoặc nhảy CB.

  2. Sụt áp khi có tải: Khi kéo tải nặng 2.2kW, điện áp DC có thể tụt xuống dưới 550V. Nếu biến tần báo lỗi thấp áp (Under Voltage), bạn cần tăng thêm điện dung của tụ.

  3. An toàn: Điện áp 550VDC rất nguy hiểm. Hãy đảm bảo các tụ điện được cố định chắc chắn và cách điện tốt.

///////////

Để mạch hoạt động an toàn và không làm hỏng linh kiện (nổ Diode hoặc hỏng tụ) khi vừa cắm điện, bạn nên sử dụng mạch Soft Start (Khởi động mềm).

Dưới đây là sơ đồ và nguyên lý hoạt động:

1. Sơ đồ mạch hạn chế dòng khởi động

Mạch này được đặt ở đầu vào AC 220V trước khi vào mạch nhân đôi điện áp.

2. Linh kiện cần thiết cho mạch Soft Start

  • Điện trở hạn dòng (R): Sử dụng điện trở nhôm hoặc điện trở sứ công suất lớn (khoảng 10W – 20W) với giá trị từ 10Omega đến 47Omega.

  • Relay (Rơ-le): Chọn loại Relay có tiếp điểm chịu được dòng AC tối thiểu 30A. Cuộn dây (coil) có thể là 220VAC hoặc 24VDC tùy thuộc vào mạch điều khiển bạn có.

  • Mạch trễ (Timer): Cài đặt trễ khoảng 1 đến 2 giây.

3. Nguyên lý hoạt động

  1. Giai đoạn 1 (Nạp chậm): Khi vừa đóng điện, Relay chưa đóng. Dòng điện buộc phải đi qua điện trở hạn dòng $R$. Điện trở này sẽ “kìm” dòng nạp cho cặp tụ 2200µF lại, giúp Diode và tụ điện không bị sốc dòng.

  2. Giai đoạn 2 (Hoạt động chính): Sau khoảng 1-2 giây, khi tụ đã nạp được khoảng 70-80% điện áp, mạch trễ sẽ kích cho Relay đóng tiếp điểm. Lúc này, điện trở R bị nối tắt, dòng điện đi trực tiếp qua tiếp điểm Relay để cấp nguồn công suất đầy đủ cho biến tần.

4. Cách đấu nối tổng thể (Hệ thống hoàn chỉnh)

Quy trình đấu nối từ lưới điện vào biến tần như sau:

Nguồn 220VAC – CB (Aptomat) – Mạch Soft Start – Mạch nhân đôi điện áp (2 Diode + 2 Tụ) – Đầu vào DC của biến tần (P+ và N-).

Lưu ý đặc biệt:

  • Khi đấu vào biến tần, bạn không đấu vào các chân R-S-T (AC input) mà phải đấu vào 2 chân DC Bus (thường ký hiệu là P+ và N- hoặc + và –).

  • Hãy kiểm tra kỹ cực tính (+/-), nếu đấu ngược sẽ làm hỏng biến tần ngay lập tức.

//////////

Để điều khiển Relay đóng trễ khoảng 1-2 giây mà không cần dùng bộ Timer công nghiệp đắt tiền, bạn có thể tự làm một mạch dùng Transistor và Tụ điện rất đơn giản.

Dưới đây là sơ đồ và cách làm:

1. Sơ đồ mạch trễ dùng Relay 24VDC

Mạch này sử dụng một bộ nguồn nhỏ (Adapter 12V hoặc 24V) để nuôi mạch điều khiển.

  • Linh kiện cần chuẩn bị:

    • Relay: 24VDC (Tiếp điểm chịu dòng 30A).

    • Transistor: C1815 hoặc 2N2222 (loại NPN).

    • Tụ điện hóa (C): 470 \mu F / 50V.

    • Điện trở (R): 10k.

    • Diode: 1N4007 (để bảo vệ Transistor khỏi dòng cảm ứng từ cuộn dây Relay).

2. Nguyên lý hoạt động

  1. Khi cấp nguồn DC, dòng điện đi qua điện trở R nạp từ từ vào tụ C.

  2. Trong lúc tụ chưa nạp đủ điện áp (khoảng 0.6V), Transistor chưa dẫn, Relay chưa đóng.

  3. Sau khoảng 1-2 giây, điện áp trên tụ tăng lên làm Transistor mở, kích cho Relay đóng lại, nối tắt điện trở hạn dòng.

3. Sơ đồ lắp đặt tổng thể (Kết hợp mạch nhân đôi)

Bạn hãy kết nối các khối theo thứ tự này:

  1. Lối vào 220VAC: Đi qua 1 cực của CB (Aptomat).

  2. Khối hạn dòng: Một dây AC đi thẳng vào mạch nhân đôi, dây còn lại đi qua Điện trở nhôm (20W/47Om).

  3. Tiếp điểm Relay: Mắc song song với điện trở nhôm nói trên.

  4. Khối nhân đôi:

    • Dùng 2 Diode (ví dụ: cầu Diode 35A nhưng chỉ dùng 2 chân).

    • Dùng 2 tụ 2200 \mu F / 450V mắc nối tiếp.

    • Điểm giữa của 2 tụ nối với 1 dây AC.

  5. Lối ra DC: Chân dương (+) của tụ trên và chân âm (-) của tụ dưới nối vào chân P+ và N- của biến tần.

4. Bảng tóm tắt thông số cho tải 2.2kW

Thành phần Thông số lựa chọn
Cặp tụ điện 2 x 2200 uF / 450V (Loại chịu nhiệt 105°C)
Diode 2 x 30A / 1000V (Nên dùng loại vỏ sắt có tản nhiệt)
Trở hạn dòng 47 Omega / 20W (Vỏ nhôm vàng)
Dây dẫn Nên dùng dây tiết diện tối thiểu 2.5mm²

⚠️ Cảnh báo an toàn cuối cùng:

  • Xả điện: Sau khi tắt máy, tụ 2200µF tích điện cực lớn và rất lâu. Bạn phải chờ ít nhất 5-10 phút hoặc dùng bóng đèn sợi đốt để xả điện trước khi chạm vào mạch.

  • Cài đặt biến tần: Một số biến tần 380V sẽ báo lỗi “Phase Loss” (mất pha đầu vào) vì bạn không cấp điện AC vào R-S-T. Bạn cần vào cài đặt (Parameter) của biến tần để tắt chức năng bảo vệ mất pha đầu vào thì máy mới chạy được.

/////////

Tính điện dung tụ điện cho tải  biến tần 22kw

Việc tính toán tụ điện cho biến tần công suất lớn như 22kW khác hoàn toàn so với các loại công suất nhỏ (2.2kW). Ở mức công suất này, dòng điện rất lớn, độ gợn sóng điện áp (ripple) ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ linh kiện và khả năng kéo tải của động cơ.

Dưới đây là các bước tính toán và cấu hình thực tế cho hệ thống 22kW:

1. Phân tích thông số kỹ thuật (22kW)

  • Công suất (P): 22,000W.

  • Dòng điện tải DC (Idc): Với điện áp DC ra khoảng 550V, dòng điện là:
    I = 22,000 / 550 = 40A

  • Dòng điện đỉnh AC đầu vào: Có thể lên tới 80A – 100A do mạch nhân đôi chỉ dẫn điện ở đỉnh chu kỳ.

2. Tính toán điện dung (C)

Đối với các bộ nguồn công suất lớn, độ gợn sóng (Delta V) thường được khống chế dưới 5% (khoảng 25V – 30V). Công thức tính điện dung cho mỗi tụ trong mạch nhân đôi (2 tụ mắc nối tiếp):

C = I / (f x Delta V)

Áp dụng thông số:

  • I = 40A

  • f = 50Hz

  • Delta V = 30V

C = 40 / (50 x 30) ~ 0.0266 F = 26,600 uF

Kết luận: Bạn cần tổng điện dung khoảng 27,000µF cho mỗi nhánh tụ (tổng cộng 2 nhánh).

3. Giải pháp thực tế cho dàn tụ (Capacitor Bank)

Không có một tụ đơn lẻ nào đáp ứng được trị số 27,000µF/450V. Bạn phải lắp một dàn tụ (Capacitor Bank) mắc song song với nhau.

Cấu hình khuyến nghị cho mỗi nhánh (Nhánh trên và Nhánh dưới):

  • Dùng 6 tụ loại 4700µF / 450V mắc song song.

  • Tổng cộng cả mạch nhân đôi cần 12 tụ 4700µF / 450V.

  • Mỗi tụ phải có điện trở xả và cân bằng điện áp (khoảng 22k – 47k / 5W mắc song song mỗi tụ).

4. Lựa chọn Diode công suất

Với dòng tải 40A và dòng nạp đỉnh cực lớn, bạn không được dùng diode cầu thông thường loại nhỏ.

  • Thông số: Ít nhất 150A / 1200V.

  • Loại linh kiện: Nên dùng các Module Diode (Thyristor/Diode Module) dạng thỏi vỏ sắt để bắt vít và tản nhiệt tốt.

  • Tản nhiệt: Bắt buộc phải có cánh tản nhiệt nhôm lớn và quạt gió thổi trực tiếp.

5. Hệ thống Khởi động mềm (Soft Start) – Cực kỳ quan trọng

Với dàn tụ 27,000µF, nếu cắm điện trực tiếp, dòng khởi động có thể lên tới hàng nghìn Ampe gây nổ Diode hoặc sập lưới điện ngay lập tức.

  • Điện trở hạn dòng: Dùng điện trở nhôm công suất lớn (ví dụ: 4 cây 10 ôm / 50W mắc nối tiếp).

  • Relay/Contactor: Phải dùng Contactor (Khởi động từ) loại 60A trở lên để nối tắt điện trở sau khi nạp tụ. Không được dùng relay kính nhỏ vì sẽ cháy tiếp điểm ngay.

6. Lưu ý về biến tần 22kW

  • Sụt áp: Khi chạy full tải 22kW, điện áp 220V AC của lưới điện rất dễ bị sụt. Nếu dây nguồn vào quá nhỏ, điện áp DC sẽ tụt sâu khiến biến tần báo lỗi UU (Under Voltage). Dây nguồn vào tối thiểu phải là dây 25mm² – 35mm².

  • Tắt bảo vệ mất pha: Như đã đề cập, bạn cần vào tham số biến tần để tắt lỗi “Input Phase Loss”.

CÁC BÀI VIẾT CÙNG CHỦ ĐỀ