При активации режима торможения электродвигатель начинает работать как генератор, то есть это устройство активно преобразует кинетическую энергию в электрическую и тут же возвращает ее обратно в сеть посредством преобразователя частоты. Следующим этапом является повышение напряжения на шине постоянного тока ПЧ. Последний, в свою очередь, «старается» понизить показатели напряжения и увеличивает частоту тока на выходе, как результат – уменьшение интенсивности скольжения двигателя.
Ветровые турбины: Торможение ветровой турбины может быть достигнуто путем «сброса» энергии от генератора в тормозной резистор. Этот метод полезен, если кинетическая нагрузка на генератор внезапно уменьшается или слишком мала, чтобы поддерживать скорость турбины в пределах ее допустимого предела. Кроме того, при более быстрых ветрах можно ввести циклическое торможение, которое заставляет лопасти турбины замедляться. Это увеличивает эффект замедления, тем самым снижая эффективность лопастей. Таким образом, вращение турбины можно поддерживать на безопасной скорости.
В комплексе собственные торможения электродвигателя и ПЧ обеспечивают процесс торможения, мощность которого составляет 20% от номинальных показателей. В условиях невысоких нагрузок инерционного типа, а также при не критичности t торможения, данной отметки будет достаточно.
При необходимости выполнить экстренное торможение в условиях высокой инерции необходимо использовать тормозные резисторы. Это оборудование оперативно шунтирует шину постоянного тока ПЧ. Происходит рассеивание электрической энергии, передаваемой электродвигателем, в тепловую энергию. Действует закон обратной пропорциональности: при меньшем сопротивлении возникает большее тормозное усилие.
Другие применения включают автоматические сборочные машины, которые имеют большие массы, которые должны быстро перемещаться и останавливаться, а также источники питания, содержащие конденсаторы, которые должны разряжаться по соображениям электробезопасности.
Предпочтительно ссылаться на онлайн-калькулятор. Затем двигатель преобразует эту электроэнергию в механическую мощность, которая перемещает груз.
Важно, чтобы монтаж резистора выполнялся на достаточном расстоянии от механизмов и агрегатов, которые не должны быть подвергнуты процессу нагревания. Вентиляция резистора осуществляется за счет естественного воздушного потока.
| Мощность, Вт | Размеры, мм | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L1(±2) | L2(±5) | L3(±3) | D(±2) | B | B1 | H | H1(±3) | N | d | O | |
| 50 | 102 | 124 | 146 | 28 | 6.5 | 28 | 28 | 61 | 10 | 4.5 | 1.2 |
| 60 | 102 | 124 | 146 | 28 | 6.5 | 28 | 28 | 61 | 10 | 4.5 | 1.2 |
| 80 | 152 | 174 | 196 | 28 | 6.5 | 28 | 28 | 61 | 10 | 4.5 | 1.2 |
| 100 | 182 | 204 | 226 | 28 | 6.5 | 28 | 28 | 61 | 10 | 4.5 | 1.2 |
| 120 | 182 | 204 | 226 | 28 | 6.5 | 28 | 28 | 61 | 10 | 4.5 | 1.2 |
| 150 | 195 | 217 | 239 | 40 | 8 | 40 | 41 | 81 | 12 | 5.5 | 2.0 |
| 200 | 195 | 217 | 239 | 40 | 8 | 40 | 41 | 81 | 12 | 5.5 | 2.0 |
| 300 | 282 | 304 | 326 | 40 | 8 | 40 | 41 | 81 | 12 | 5.5 | 2.0 |
| 400 | 282 | 304 | 326 | 40 | 8 | 40 | 41 | 81 | 12 | 5.5 | 2.0 |
| 500 | 316 | 338 | 360 | 50 | 8 | 50 | 45 | 101 | 16 | 6 | 2.0 |
| 600 | 345 | 367 | 389 | 60 | 8 | 40 | 41 | 119 | 12 | 5.5 | 2.0 |
| 750 | 316 | 338 | 360 | 60 | 8 | 50 | 45 | 119 | 16 | 6 | 2.0 |
| 1000 | 300 | 325 | 350 | 70 | 8.5 | 60 | 60 | 130 | 16 | 6 | 2.0 |
| 1200 | 415 | 440 | 465 | 70 | 8.5 | 60 | 60 | 130 | 16 | 6 | 2.0 |
| 1500 | 415 | 440 | 465 | 70 | 8.5 | 60 | 60 | 130 | 16 | 6 | 2.0 |
| 2000 | 510 | 535 | 560 | 70 | 8.5 | 60 | 60 | 130 | 16 | 6 | 2.0 |
| 2500 | 600 | 625 | 650 | 70 | 8.5 | 60 | 60 | 130 | 16 | 6 | 2.0 |
Пиковая мощность зависит от пикового времени, проверьте резистор. . Максимальная длина торможения - 6 оборотов, 1 цикл каждые 3 секунды. Шаги для выбора номера детали резистора. Технология: алюминиевые резисторы из проволочной сетки предпочтительны из-за их высокой пиковой мощности.
Упаковка: для систем с высокой мощностью рекомендуется использовать пакеты динамического тормозного резистора с их радиатором и корпусом для предотвращения возможных ожогов. Силовая перегрузка: для максимальной мощности используйте графики или рейтинги, указанные в руководстве. Иногда указывается даже пиковая энергия.
| Мощность резистора, Вт | Габаритные размеры, мм | Вес, г |
|---|---|---|
| 40 | 80*40*20 | 68 |
| 60 | 115*40*20 | 103 |
| 80 | 140*40*20 | 128 |
| 100 | 165*40*20 | 153 |
| 120 | 184*40*20 | 170 |
| 150 | 215*40*20 | 200 |
| 200 | 167*60*30 | 157 |
| 300 | 215*60*30 | 205 |
| 400 | 268*60*30 | 258 |
| 500 | 335*60*30 | 325 |
Рекуперативное торможение на частотно-регулируемом приводе.
Вспомним устройство преобразователя частоты.
Рисунок 1 - Принципиальная схема силовой части ПЧ.
Трехфазное переменное напряжение ~380В, выпрямляется 6-пульсным выпрямителем и становится 537В постоянного тока. Далее, с помощью инвертора (ШИМ) это напряжение преобразуется обратно в переменное, но уже регулируемое по частоте и амплитуде.
Выбор номера детали резистора. Технология: алюминиевый резистор с проволочной обмоткой. Окружающая среда: Температура воздуха неизвестна, выбор 250 Вт не может быть достаточным, выбрано 300 Вт. 
В руководстве по продукту. Контрольные петли играют важную роль в динамике торможения.
При торможении электропривода с высокоинерционной нагрузкой, двигатель может переходить в генераторный режим. Генерируемая при этом энергия возвращается в частотный преобразователь и выпрямляется на обратных диодах IGBT-транзисторов, следовательно растет напряжение на звене постоянного тока (ЗПТ). Часть этого напряжения (20-30%) может быть рассеяно на силовых элементах, на разрядных резисторах ЗПТ и др. Именно об этом и говорит характеристика преобразователя: «Тормозящий крутящий момент. ~ 20% без тормозного резистора». Однако, если этого не достаточно, то напряжение может вырасти до опасного значения. Чтобы избежать выхода из строя, преобразователь вынужден отключать выход и индицировать вам сообщение о неисправности: «OV» - over voltage - повышенное напряжение на звене постоянного тока. Порог срабатывания защиты от перенапряжения, как правило зависит от уставки входного напряжения.
Благодаря тормозному резистору эта проблема решена достаточно хорошо, чтобы защитить электродвигатели от восстановительных энергетических повреждений. тормозной резистор преобразует регенерированную электрическую энергию в тепловую энергию и поглощает ее во время торможения, поэтому он не возвращается к линиям электропитания и не наносит им вреда, поэтому защищает источник питания в стабильном рабочем состоянии.
Помимо максимального тока специализированного тормозного устройства с регулируемой скоростью, нет четкой соответствующей зависимости от выбора тормозного резистора, значение сопротивления выбирается в основном в зависимости от тормозного момента, а мощность выбирается через значение сопротивления и коэффициент использования.
Чтобы разрядить перенапряжение требуется внешний тормозной резистор, и силовой ключ который открывал бы цепь при повышенных значениях и закрывал при нормальных - чтобы энергия сети не рассеивалась на резисторах. Таким ключом является тормозной прерыватель. На преобразователях небольшой мощности примерно до 11кВт, используется один силовой модуль, объединяющий выпрямитель, инвертор, термодатчик и тормозной ключ (как на рисунке 1). На преобразователях большей мощности используется внешний прерыватель.
Теперь мы должны подтвердить мощность резистора после завершения значения сопротивления. При практическом применении мощность резистора может быть рассчитана по вышеуказанной формуле, с другой стороны, коэффициент использования тормозного резистора может быть рассчитан в соответствии со значением сопротивления и мощности, чтобы убедиться в правильном выборе и избежать перегрева тормозного резистора.
Низкий коэффициент использования, низкая температура, которую он генерирует, меньшая потребляемая электрическая энергия на тормозном резисторе, плохой эффект торможения и емкость тормозного резистора могут иметь полные преимущества. Только начиная с определенной мощности привода происходит восстановление энергии и технически разумно. Таким образом, общая тормозная энергия преобразуется в тепло в тормозном резисторе.
Как работает тормозной прерыватель.
Рисунок 2 - как работает тормозной прерыватель.
Ua - амплитудное значение напряжения
Uэф -эффективное значение напряжения
t - время открытия ключа прерывателя
T - переиод импульса ШИМ
tраб - время работы прерывателя
При торможении трехфазного двигателя, приводимого в действие с помощью преобразователя частоты или сервоконтроллера, маховик двигателя и движущаяся внешняя масса действуют как генератор через обмотку двигателя. Полученная электрическая энергия обычно возвращается обратно в сетку больших приводов.
Если заданное предельное значение превышено, резистор напрямую подключается к напряжению промежуточной цепи через тормозной транзистор. Если транзистор открывается только в течение предопределенного времени, этот процесс повторяется более или менее быстро до конца процесса торможения - тормозной прерыватель. Во время процесса торможения, который ограничен примерно 1-3 секундами, происходит относительно высокая тормозная мощность до 3 кВт. Эта мощность должна быть преобразована в тепло и рассеивается через радиатор.
При достижении порога срабатывания, тормозной прерыватель открывает цепь импульсами ШИМ периодом Т (~20msec). Мощность рассеивания на резисторе Pрез за время работы прерывателя tраб будет равно площади под Uэф (заштрихованная область).
Pрез = Uэф^2 / Rрез = I^2 * Rрез.
Следовательно, регулируя значение открытия ключа t (~5msec) можно регулировать мощность рассеивания и ток протекающий через тормозной резистор. Значение t регулируется автоматически в зависимости от значения напряжения на звене постоянного тока. Чем выше напряжение на ЗПТ, тем больше время t и больше мощность рассеивания.
Для внешнего монтажа это делается непосредственно через радиатор. Из-за ограничения времени последовательных процессов торможения средняя нагрузка обычно намного ниже, чем сила непрерывного торможения. Большая масса резисторной структуры гарантирует очень высокое энергетическое напряжение в краткосрочном диапазоне.
Непрерывная мощность, по существу, определяется передачей тепла внешнему теплоотводу. Значения, приведенные в соответствующем листе данных, должны рассматриваться как ориентировочные значения, с тщательной сборкой и эффективным внешним теплоотводом, могут применяться более высокие нагрузки.
В качестве резисторов используют пожаростойкие проволочные резисторы с большой мощностью рассеивания. Сопротивление и мощность резисторов должна рассчитываться в соответствии с каждой решаемой задачей, однако у каждого производителя есть рекомендуемые значения, применяемые в большинстве решаемых задач. Однако для сложных задач, расчеты все-таки рекомендовано провести, например, продолжительное опускание груза краном.
Версия с соединительными выводами и проволочными втулками особенно хорошо подходит для внутренней установки даже в труднодоступных местах. Монтаж на корпусе или радиаторе осуществляется через центральный одноходовой монтаж. Вариант модели с нитями также может использоваться в качестве внешнего резистора при модернизации частотного преобразователя.
Это приносит большие преимущества при использовании, когда линейные полупроводники обрабатываются как гибрид в корпусе модуля. В этом случае параллельная установка линейного гибридного и тормозного резисторов осуществляется с помощью платы управления за одну операцию.
Отличный пример расчета тормозных сопротивлений есть в «Технической коллекции Schneider Electric», называется «Выпуск № 7 Методика по силовому расчету частотнорегулируемых электроприводов крановых механизмов». К сожалению нет ссылки на их сайт, но в поиске находится легко по названию.
Существуют такие применения, где двигатель управляемый преобразователем частоты всегда работает в генераторном режиме, например, нагрузочные стенды. В таких системах эффективнее и экономичнее использовать блоки рекуперации энергии - устройства возвращающие энергию генератора в сеть. Такие блоки могут работать продолжительное время и существенно экономят электроэнергию.
Соединение с радиатором также занимает центральную установку с одним отверстием. Комментарий к этой статье. При сборке пусковых резисторов ситуация очень похожа. Однако тормозной резистор прикреплен к крыше. В результате выделяемое тепло рассеивается и, таким образом, обеспечивается достаточное охлаждение. В некоторых типах тяговых устройств в салоне расположена идентичная группа пусковых резисторов. Эти тормозные резисторы служат в основном в качестве отопительной установки зимой, поэтому обеспечивается соответствующее тепло.
Однако у современных автомобилей уже есть теплообменник для размещения тормозных резисторов. Это имеет то преимущество, что регулирование температуры не влияет на процесс торможения. Исследования долгое время работали над повышением сопротивления торможению и, следовательно, для достижения более высоких значений. По этой причине сегодня используются преобразователи частоты и силовые преобразователи. С первым может генерироваться переменное напряжение, а второе - регулирование максимально возможной мощности.
