Как оснастить частотно-регулируемый привод тормозным резистором?

Введение

A Частотно-регулируемый привод (VFD)Преобразователь частоты, также называемый частотным преобразователем или частотно-регулируемым приводом, управляет скоростью вращения двигателей, регулируя частоту и напряжение, подаваемое на них. Во многих промышленных приложениях требуется быстрое замедление или внезапная остановка. Во время такого торможения двигатель переходит из состояния движения в состояние рекуперации, где он вырабатывает электрическую энергию. Если этой избыточной энергией не управлять должным образом, она может вызвать повышение напряжения шины постоянного тока, что может привести к повреждению инверторного VFD. Чтобы предотвратить это, в VFD устанавливается тормозной резистор, который рассеивает регенерированную энергию в виде тепла. В этой статье рассматривается, почему тормозные резисторы имеют решающее значение для преобразователей частоты, какие типы обычно используются и как рассчитать соответствующие значения резисторов.

Почему преобразователь частоты должен быть оснащен тормозным резистором?

В системе частотно-регулируемого привода замедление и остановка двигателя обычно достигаются путем постепенного снижения выходной частоты. Однако при снижении частоты синхронная скорость ротора двигателя также падает. Из-за механической инерции скорость ротора изменяется не сразу, что приводит к переходу двигателя в состояние рекуперативного торможения. В этом состоянии фазовый ток ротора сдвигается примерно на 180 градусов, превращая двигатель в генератор. Энергия, регенерируемая при торможении, направляется обратно в цепь постоянного тока через выпрямители. Поскольку шина постоянного тока инвертора не может возвращать энергию в сеть, она накапливается, вызывая повышение напряжения постоянного тока, известное как "напряжение накачки".

Конденсатор внутри инверторного VFD может поглотить часть этой энергии, но часто этого недостаточно, что приводит к необходимости использования внешнего тормозного резистора. Тормозной резистор поглощает избыточную энергию рекуперации и рассеивает ее в виде тепла, обеспечивая безопасную и эффективную работу частотно-регулируемого привода.

Обычно в технике чаще всего используются два типа резисторов

В инженерных приложениях совместно с преобразователями частоты обычно используются два основных типа тормозных резисторов:

Гофрированные резисторы: Эти резисторы имеют вертикальную гофрированную конструкцию, которая улучшает теплоотвод и минимизирует паразитную индуктивность. Они обычно покрываются огнестойкими неорганическими материалами для защиты проводов резистора от старения и продления срока службы. Гофрированные резисторы отличаются высокой прочностью и хорошо рассеивают энергию рекуперации при быстром замедлении, что делает их пригодными для использования в сложных промышленных условиях.

Резисторы из алюминиевого сплава: Эти резисторы заключены в алюминиевый сплав, обеспечивающий превосходный теплоотвод и компактный дизайн. Их прочная конструкция обеспечивает высокую устойчивость к вибрациям, неблагоприятным погодным условиям и долговременную стабильность. Они часто оснащаются теплоотводами для улучшения тепловых характеристик. Благодаря небольшим размерам, большой мощности и эстетичному дизайну резисторы из алюминиевого сплава часто используются в жестких промышленных условиях.

Когда ЧРП замедляет двигатель, двигатель переходит в состояние рекуперации, и энергия рекуперации снова подается на шину постоянного тока. Тормозной резистор вместе с тормозным блоком обнаруживает повышение напряжения постоянного тока. Когда напряжение превышает заданный порог, тормозной блок активируется и разряжает избыточную энергию через резистор, пока напряжение не снизится до безопасного уровня.

Как рассчитать сопротивление тормозного резистора, оснащенного инвертором?

Расчет правильного значения сопротивления тормозного резистора необходим для обеспечения надлежащей эффективности торможения и предотвращения повреждения преобразователя или тормозного блока. Ниже описано, как определить сопротивление и номинальную мощность тормозного резистора:

Определите необходимый тормозной момент: Тормозной момент, необходимый при замедлении, является ключевым фактором. Этот момент зависит от мощности двигателя и характеристик нагрузки. Тормозной резистор следует выбирать исходя из требуемого максимального тормозного момента.

Рассчитайте сопротивление тормозного резистора: Значение сопротивления тормозного резистора должно быть подобрано таким образом, чтобы протекающий через него тормозной ток Ic не превышал максимально допустимый ток тормозного устройства. Формула для расчета сопротивления тормозного резистора выглядит следующим образом:

 

1. 800 - это максимально возможное напряжение постоянного тока в преобразователе.
2. Ic - максимально допустимый ток тормозного устройства.

Кроме того, для двигателей с различной мощностью можно использовать следующие общие рекомендации по расчету значений тормозных резисторов для двигателей серии 380 В:

Рассчитайте номинальную мощность тормозного резистора: Номинальная мощность тормозного резистора зависит от мощности двигателя и частоты торможения. Общее эмпирическое правило для расчета номинальной мощности резистора следующее:

1. Процент нагрузки обычно составляет 10-15% для общих нагрузок и 15-20% для частых или длительных торможений.

Учитывайте запас прочности: Для обеспечения долговременной стабильности и предотвращения перегрузки максимальная мощность тормозного резистора должна быть не менее чем в 1,5 раза больше мощности VFD. Кроме того, тормозной ток Is не должен превышать номинальный ток Ie преобразователя.

Заключение

Оснащение частотно-регулируемый привод правильный выбор тормозного резистора имеет решающее значение для безопасного управления рекуперативной энергией, вырабатываемой при замедлении или остановке. Понимание принципов торможения в системе преобразователя частоты и выбор соответствующего резистора на основе расчетов сопротивления и мощности гарантирует эффективную и безопасную работу преобразователя частоты в сложных промышленных условиях.