Lỗi quá áp OV ở biến tần và cách chọn điện trở xả đúng

Lỗi quá áp OV ở biến tần là tình trạng điện áp trên bus DC vượt ngưỡng bảo vệ, khiến biến tần ngắt đầu ra để bảo vệ IGBT và tụ điện. Bài viết này đi từ định nghĩa, cách phân biệt OV theo từng giai đoạn, phương pháp khoanh vùng nguyên nhân theo khối, đo kiểm từng bước, cho đến cách chọn, tính và đấu điện trở xả — phần trước đây nằm ở bài riêng về điện trở xả, nay gộp chung vào đây để anh em xử lý trọn một ca OV mà không phải tra hai nơi.

Đối tượng của bài viết là anh em kỹ thuật nhà máy, kỹ thuật viên sửa chữa và những ai đang trực tiếp vận hành biến tần. Nội dung đi theo thứ tự chẩn đoán thực tế: xác định OV xảy ra lúc nào trước, rồi mới đo kiểm và sửa theo nguyên nhân.

Lỗi OV là gì? Phân biệt OV với UV và quá áp lưới

Biến tần làm việc theo chuỗi biến đổi AC – DC – AC. Điện lưới xoay chiều được chỉnh lưu thành điện một chiều, nạp lên bus DC qua tụ điện, rồi nghịch lưu trở lại thành điện xoay chiều cấp cho motor. Điện áp trên bus DC với lưới 380 V thường quanh mức 540 V. Khi điện áp này vượt ngưỡng bảo vệ mà hãng cài sẵn, biến tần báo lỗi OV và ngắt đầu ra.

Ngưỡng báo OV không giống nhau ở mọi hãng và mọi cấp điện áp, vì vậy không có một con số chung dùng cho tất cả các máy. Khi cần con số chính xác cho một máy cụ thể, tra manual đúng model đó. Số duy nhất nêu trong bài này đã đối chiếu manual là ngưỡng OV của Delta MS300: 410 V với lớp 200 V và 820 V với lớp 400 V.

OV khác với UV ở chiều của điện áp bus DC. UV là thấp áp bus DC, tức điện áp tụt xuống dưới ngưỡng cho phép, thường do mất pha, nguồn vào yếu hoặc tụ hỏng. OV là quá áp bus DC, tức điện áp vọt lên trên ngưỡng cho phép. Hai lỗi ngược chiều nhau nên hướng xử lý cũng khác nhau, dù cùng liên quan đến bus DC. Bài về lỗi thấp áp viết riêng ở lỗi thấp áp UV ở biến tần.

OV cũng khác với quá áp lưới đầu vào. Trên biến tần Schneider, quá áp DC bus khi hãm mang mã ObF, còn quá áp lưới đầu vào là mã OSF, một lỗi khác hẳn. Nhầm hai mã này sẽ dẫn chẩn đoán sang hướng khác, vì vậy khi đọc mã lỗi phải đối chiếu đúng bảng mã của đúng hãng và đúng đời máy.

Cách hiển thị mã OV cũng khác nhau theo hãng. Yaskawa hiển thị chữ thường ở đầu mã, thành ov. INVT, Mitsubishi và Fuji phân loại theo giai đoạn: tăng tốc, tốc độ không đổi và giảm tốc. Bảng mã ở cuối bài tổng hợp cách hiển thị của 8 hãng tiêu biểu để anh em tra nhanh.

Triệu chứng: OV xảy ra lúc nào mới là dữ liệu chẩn đoán quan trọng nhất

Trước khi reset lỗi, ghi lại thời điểm OV xảy ra. Cùng một mã OV nhưng xảy ra ở ba giai đoạn khác nhau thì nguyên nhân khác nhau hoàn toàn. Bỏ qua bước này rất dễ sửa sai hướng.

OV khi tăng tốc thường liên quan đến điện áp lưới đang cao sẵn, thời gian tăng tốc cài quá ngắn so với tải, hoặc tụ DC đã yếu nên không đệm được xung áp. Nhóm này ít gặp hơn hai nhóm còn lại, nhưng vẫn phải kiểm tra nguồn vào trước khi kết luận do máy.

OV khi chạy ở tốc độ không đổi thường liên quan đến nguồn lưới. Điện áp lưới dao động, mất pha rồi phục hồi đột ngột, hoặc lưới tăng cao kéo dài đều có thể đẩy bus DC lên. Trường hợp này đo điện áp lưới theo thời gian mới thấy được, đo một điểm tức thời có thể bỏ sót.

OV khi giảm tốc hoặc dừng là nhóm lớn nhất. Khi motor giảm tốc, nó chuyển sang chế độ máy phát và trả năng lượng về bus DC. Nếu không có điện trở xả, hoặc điện trở xả đã đứt, hoặc thời gian giảm tốc cài quá ngắn so với quán tính tải, bus DC sẽ vọt lên rất nhanh. Các tải hay gặp nhóm này là cẩu trục, quạt công nghiệp, máy ly tâm và băng tải có độ dốc.

Một lưu ý thực tế: OV tái diễn nhiều lần sau mỗi lần reset không còn là sự cố nhất thời nữa. Reset liên tục mà không sửa gốc đang tích lũy ứng suất lên IGBT và tụ DC, và lần hỏng tiếp theo thường nặng hơn lần trước.

Phán đoán nguyên nhân theo 4 khối

Cách làm việc hiệu quả nhất với lỗi OV là khoanh vùng theo khối, rồi loại trừ từ đơn giản đến khó, loại hết nguyên nhân do điều kiện bên ngoài rồi mới đến bước sửa bên trong biến tần. Bốn khối cần xét là nguồn lưới, tải tái sinh, tham số và phần cứng.

Khối nguồn lưới gồm điện áp lưới cao, mất cân bằng pha, dao động lưới và sét. Dấu hiệu gợi ý khối này là OV xảy ra không gắn với một thao tác cụ thể của tải, hoặc xảy ra đồng thời ở nhiều thiết bị trong cùng khu vực. Đo điện áp lưới theo thời gian là cách xác nhận trực tiếp nhất.

Khối tải tái sinh gồm quán tính tải lớn, giảm tốc nhanh và hệ thống xả năng lượng không đủ. Dấu hiệu gợi ý khối này là OV chỉ xảy ra khi giảm tốc hoặc dừng, và tải thuộc nhóm quán tính lớn. Kiểm tra điện trở xả và braking unit là bước bắt buộc với nhóm này, vì đây là linh kiện tiêu hao thường bị bỏ qua trong bảo trì định kỳ.

Khối tham số gồm thời gian giảm tốc cài quá ngắn, chức năng hãm chưa bật và giới hạn điện áp bus cài chưa phù hợp với tải. Dấu hiệu gợi ý khối này là máy mới lắp, máy vừa reset về mặc định, hoặc máy vừa thay mới mà chưa cài lại tham số theo tải thực tế. Tham số sai là nhóm xử lý nhanh nhất, nhưng chỉ kết luận được sau khi đã loại trừ nguyên nhân phần cứng.

Khối phần cứng gồm mạch đo bus DC báo sai, braking unit hoặc chopper hãm hỏng và tụ DC đã lão hóa. Dấu hiệu gợi ý khối này là đã loại trừ hết lưới, tải và tham số mà OV vẫn tái diễn, hoặc đo bus DC thực tế bằng đồng hồ cho kết quả khác hẳn giá trị máy báo. Đây là khối cần mở máy và đo sâu, nên làm cuối cùng.

Đo kiểm từng bước

Trước khi mở máy, tuân thủ nguyên tắc an toàn với bus DC. Sau khi ngắt nguồn, chờ tụ xả rồi đo lại điện áp bus DC bằng đồng hồ. Chỉ thao tác bên trong khi điện áp còn lại đã xuống dưới 50 V. Bus DC ngay sau khi tắt máy vẫn có thể giữ điện áp cao trong nhiều phút, vì vậy không bao giờ mở nắp máy ngay sau khi tắt nguồn.

Bước 1: Đọc và ghi lại mã lỗi cùng thời điểm xảy ra. Vào lịch sử lỗi của máy nếu có, ghi tần số ra, dòng điện và điện áp bus DC lúc lỗi. Những số liệu này là căn cứ để phân loại OV theo giai đoạn ở mục trên.

Bước 2: Đo điện áp lưới đầu vào. Dùng đồng hồ vạn năng đo ba cặp R-S, S-T, R-T và theo dõi trong một khoảng thời gian, không đo một điểm duy nhất. Mất cân bằng pha hoặc điện áp vượt ngưỡng bình thường của khu vực là dấu hiệu của khối nguồn lưới.

Bước 3: Đo điện áp bus DC lúc lỗi tái diễn. So sánh giá trị đo thực tế với giá trị máy báo. Nếu hai giá trị lệch nhau nhiều, hướng chẩn đoán chuyển sang mạch đo bus DC, cảm biến điện áp hoặc bo điều khiển, thay vì tiếp tục xử lý lưới hay tải.

Bước 4: Kiểm tra điện trở xả. Đo điện trở bằng ohm kế và đối chiếu với giá trị ghi trên thân điện trở. Điện trở đứt sẽ đo không thông mạch. Quan sát vỏ điện trở có cháy, nứt hoặc đổi màu hay không, vì điện trở xả làm việc trong điều kiện nóng nên vỏ là dấu hiệu trực quan đáng tin cậy.

Bước 5: Kiểm tra braking unit và chopper hãm. Xác nhận chopper có kích đúng khi bus DC lên cao hay không, và braking unit rời (nếu có) còn làm việc hay không. Chopper hỏng thì điện trở dù còn tốt cũng không được đưa vào mạch, năng lượng tái sinh không có nơi xả.

Bước 6: Đối chiếu tham số giảm tốc và tham số hãm. Kiểm tra thời gian giảm tốc so với quán tính tải thực tế, xác nhận chức năng hãm đã bật và ngưỡng kích điện trở xả phù hợp. Tham số đối chiếu cuối cùng vì chỉ có ý nghĩa sau khi phần cứng đã xác nhận tốt.

Cách xử lý theo từng nguyên nhân

Với OV do lưới cao, giải pháp nằm ở phía nguồn: theo dõi và ghi lại diễn biến điện áp lưới, làm việc với đơn vị quản lý lưới điện nếu điện áp cao kéo dài, hoặc lắp thiết bị ổn áp đầu vào khi cần. Không chỉnh ngưỡng bảo vệ OV lên cao để né lỗi, vì làm vậy là bỏ đi lớp bảo vệ của máy.

Với OV do tải tái sinh, giải pháp là tăng thời gian giảm tốc cho phù hợp với quán tính tải, bật chức năng hãm và lắp hoặc thay điện trở xả đúng thông số. Tăng thời gian giảm tốc là cách xử lý nhanh nhất và nên thử trước khi thay linh kiện, nhưng phải test lại với tải thực tế sau khi chỉnh.

Với OV do tham số, giải pháp là cài lại thời gian giảm tốc, bật chức năng hãm và đặt ngưỡng kích điện trở xả đúng. Sau khi cài lại, chạy thử đủ chu kỳ khởi động, chạy và dừng để xác nhận lỗi không tái diễn, thay vì chỉ chạy thử không tải.

Với OV do phần cứng, giải pháp là sửa hoặc thay đúng phần hỏng: mạch đo bus DC, chopper hãm, tụ DC hoặc braking unit. Phần cứng hỏng thì xử lý tham số không có tác dụng, và càng reset chạy tiếp càng làm hỏng nặng thêm. Trường hợp này gửi về xưởng sửa là phương án an toàn hơn tự thay linh kiện công suất khi không có thiết bị đo chuyên dụng.

Nguyên tắc chung cho mọi nhóm: loại trừ từ đơn giản đến khó, loại hết nguyên nhân do điều kiện bên ngoài rồi mới đến bước sửa bên trong biến tần. Phép thử tháo tải hoặc thay đổi một tham số tại một thời điểm chỉ khẳng định được một vế, vì vậy sau mỗi lần thử phải chạy thử lại và ghi kết quả trước khi chuyển sang phép thử tiếp theo.

Cách chọn, tính và đấu điện trở xả

Phần này gộp toàn bộ nội dung chọn, tính và đấu điện trở xả vào bài OV, vì OV khi giảm tốc và điện trở xả là hai mặt của cùng một vấn đề. Anh em xử lý ca OV do tải tái sinh sẽ cần toàn bộ phần này ngay trong bài, không phải tra thêm bài khác.

Nguyên lý làm việc của điện trở xả rất trực tiếp. Khi motor giảm tốc, nó trả năng lượng về bus DC. Chopper hãm đóng mạch, đưa dòng năng lượng dư qua điện trở xả và biến thành nhiệt. Điện trở xả vì vậy là linh kiện tiêu hao: nó làm việc trong điều kiện nóng, dòng lớn trong thời gian ngắn, và hỏng dần theo số chu kỳ hãm.

Cách tính chọn điện trở xả dựa trên hai thông số: công suất hãm và chu kỳ làm việc ED%. Công suất hãm là công suất trung bình mà điện trở phải tiêu tán trong một chu kỳ làm việc. ED% là tỉ lệ thời gian hãm trên tổng thời gian của chu kỳ, tính bằng thời gian hãm chia cho thời gian chu kỳ rồi nhân với 100%. Tải hãm liên tục với ED% cao cần điện trở công suất lớn hơn tải hãm ngắt quãng với cùng một công suất đỉnh.

Thực hành chọn điện trở xả làm theo thứ tự: xác định công suất biến tần và đặc tính tải, tra bảng chọn của hãng theo đúng model, đối chiếu công suất hãm và ED% của ứng dụng thực tế, rồi chọn điện trở có công suất danh định đáp ứng được cả hai. Không chọn điện trở có giá trị thấp hơn giá trị tối thiểu mà hãng quy định cho model đó, vì dòng qua chopper sẽ vượt khả năng chịu đựng và cháy chopper hãm.

Cách đấu điện trở xả theo sơ đồ chân P, BR, B1 và B2 tùy hãng và tùy model. Một số máy có chân chờ sẵn cho điện trở ngoài, một số máy phải đấu qua braking unit rời. Sơ đồ đấu cụ thể tra manual đúng model trước khi đấu, vì đấu sai chân có thể chập bus DC. Ảnh đầu bài chụp cụm cầu đấu của máy Delta C2000, trong đó lộ rõ chân B1 và B2 dùng để đấu điện trở xả, là ví dụ trực quan cho dạng chân chờ này.

Hai lưu ý khi lắp điện trở xả thường bị bỏ sót. Thứ nhất là dây dẫn và tản nhiệt: điện trở xả tỏa nhiệt lớn khi làm việc, vì vậy phải đặt ở vị trí thoáng, tránh đặt sát linh kiện nhạy nhiệt và dây dẫn phải chịu được dòng hãm. Thứ hai là phân biệt điện trở nội bộ và điện trở ngoài: nhiều biến tần công suất nhỏ đã có chopper và điện trở nội bộ, chỉ cần bật chức năng hãm trong tham số; biến tần công suất lớn hoặc tải hãm nặng thì chopper trong không đủ, lúc đó cần braking unit rời.

Khi nào dùng braking unit rời thay vì điện trở gắn trong? Khi công suất hãm yêu cầu vượt khả năng của chopper trong, khi biến tần không có chopper trong, hoặc khi ED% cao đến mức điện trở gắn trong không tản nhiệt kịp. Braking unit rời là một khối công suất riêng, đấu vào bus DC và điều khiển việc xả năng lượng thay cho chopper trong. Chọn braking unit cũng tra theo công suất biến tần và công suất hãm thực tế, không chọn theo cảm tính.

Chi phí dự kiến theo mức độ

Chi phí sửa lỗi OV phụ thuộc vào mức độ hỏng và dải công suất của máy, không có một mức giá chung cho mọi ca. Bảng dưới đây là khoảng dự kiến theo ba mức độ: nhẹ (chủ yếu là chỉnh tham số, vệ sinh, thay điện trở xả), trung bình (sửa mạch, thay tụ hoặc chopper) và nặng (thay module công suất, thay bo). Đây là khoảng dự kiến theo mức độ, không phải giá cho riêng mã OV, vì cùng một mã OV có thể nhẹ hoặc nặng tùy nguyên nhân gốc.

Thời gian sửa dự kiến thường: ca nhẹ trong ngày, ca trung bình 1 – 2 ngày, ca nặng vài ngày tùy linh kiện. Sửa tại HLAuto thì phí kiểm tra gộp trong gói sửa; chỉ kiểm tra mà không sửa thì kiểm tra từ xa miễn phí, kiểm tra tận nơi tính phí và báo trước. HLAuto báo tình trạng chi tiết kèm chi phí dự kiến trước khi sửa, khách đồng ý mới sửa, sửa xong test và quay video gửi khách rồi mới bàn giao.

Case thực tế

Ba ca dưới đây đều do HLAuto tiếp nhận trực tiếp. Mỗi ca chỉ ghi đúng những gì đã xác nhận: máy gì, báo lỗi gì, xử lý thế nào, chi phí bao nhiêu và thời gian bao lâu. Những chi tiết không xác nhận được thì không ghi thêm.

Bảng mã lỗi OV của các hãng tiêu biểu

Bảng dưới đây chỉ tổng hợp mã OV của 8 hãng tiêu biểu, đủ để tra nhanh khi gặp máy phổ thông. Mã lỗi khác nhau theo đời máy trong cùng một hãng, vì vậy khi làm việc với đúng một model thì chỉ lấy mã của đúng đời máy đó, không áp mã của đời khác sang.

Để chẩn đoán đầy đủ một ca lỗi, bảng mã chỉ là điểm bắt đầu. Mã lỗi cho biết máy đang bảo vệ cái gì, còn nguyên nhân gốc thì phải xác định bằng đo kiểm theo các bước ở trên. Liên hệ giữa các lỗi cũng cần lưu ý: OV có thể đi kèm UV như ca Fuji ở trên, và lỗi quá dòng lỗi quá dòng OC ở biến tần đôi khi xuất hiện cùng nhóm nguyên nhân về tải và tham số. Tổng quan các lỗi xem tại trang các lỗi thường gặp ở biến tần.

Câu hỏi thường gặp

Kết luận

Xử lý lỗi OV hiệu quả nằm ở thứ tự làm việc: xác định OV xảy ra lúc nào trước, khoanh vùng theo bốn khối, đo kiểm từng bước rồi mới sửa theo nguyên nhân. Điện trở xả không phải phần riêng rẽ mà là một mắt xích trong chẩn đoán OV, đặc biệt với nhóm OV khi giảm tốc. Làm đủ chuỗi này thì lỗi OV ít tái diễn, và chi phí sửa cũng chốt được đúng mức thay vì thay linh kiện theo quán tính.