для чего нужны тормозные резисторы

Расчет и выбор тормозного резистора для частотного преобразователя

Тормозной резистор применяется для быстрого понижения скорости или торможения двигателя, особенно, если двигатель работает с большим инерционным моментом.

При торможении асинхронный двигатель работает в режиме генератора, его отдаваемая электрическая энергия способна вызвать перенапряжение в сети постоянного тока, для гашения этого эффекта применяют тормозные резисторы.

Что такое динамическое торможение частотного преобразователя

Для обеспечения безопасной остановки электродвигателя в конструкции преобразователя частоты предусмотрен режим торможения. Например, в преобразователях частоты с АИН (автономным инвертором напряжения) присутствует возможность торможения электродвигателя постоянным током, который поступает в статорную обмотку.

Если выпрямитель не реверсивный, существует режим динамического торможения частотного преобразователя с введением резистора в цепь статора двигателя. Динамическое торможение частотного преобразователя с использованием тормозных резисторов позволяет при понижении энергопотребления уменьшить нагрев электродвигателя. Благодаря динамическому регулируемому торможению инвертор становится полностью управляемым устройством.

Рис. №1. Тормозной резистор РБ4

Возможность использования торможения постоянным током накладывает на преобразователь частоты некоторые ограничения. Так, его можно использовать только в установках с нечастым режимом торможения и только в тех случаях, когда отсутствует нагрузка, способная перевести электрический двигатель в генераторный режим, при котором велика вероятность перегрева двигателя и аварийное отключение.

Динамическое торможение при изменении сопротивления добавочных тормозных резисторов позволяет получить различные желаемые искусственные характеристики электродвигателя.

Тормозные прерыватели и тормозные резисторы, незаменимые компоненты частотного преобразователя

Преобразователь частоты не использующий добавочное устройство для торможения обладает тормозным моментом, который равен 30% от номинального.

Тормозные прерыватели и тормозные резисторы, составляющие элементы дополнительного тормозного устройства. Тормозной прерыватель, как правило, встроенного типа, тормозной резистор относится к внешним компонентам.

Тормозной резистор легкой категории (LD) служит для облегчения режимов торможения и обеспечивает момент торможения, который равен номинальному и длится 5 сек при выполнении торможения до нулевой скорости.

Рис. №2. Пожаростойкий проволочный тормозной резистор 80 Ом, 1000Вт, большой мощности и с малым сопротивлением

Тяжелый режим работы имеет свои, предназначенные для этого резисторы типа HD. Они служат для создания тормозного момента, равного номинальному при скорости номинального значения 3 сек + 7сек, при включении торможения к нулю.

Рабочий цикл для этих режимов происходит не чаще, чем 1 раз в течение 2 мин. Резисторы HD изготавливают из стали, резисторы малой мощности выполняются из алюминиевого профиля. Резисторы с большой мощностью оборудованы термисторами и включают в комплект тепловой ключ с температурой расцепления до 220 о С.

Пример тормозных резисторов преобразователя частоты ОВЕН

Примером тормозных резисторов служат балластные резисторы, подключаемые с помощью встроенных тормозных ключей. Хороший пример – это тормозные резисторы ОВЕН РБх.

Их краткое описание.

Они считаются обязательной опцией в конструкции частотного преобразователя, предусмотренного для работы с подъемно-транспортными машинами (транспортеры или подъемники), с высокоинерционными механизмами, например: дымососами, рольтангами или тягодутьевым оборудованием. Подобные ПЧ применяются для станочного оборудования различных типов, пример: токарные станки, шлифовальные или сверлильные. Резистор РБ2, РБ3, РБ4 отличают следующие достоинства

Устройство представляет собой проволочную конструкцию с основанием из керамического или алюминиевого корпуса. Существует два типа резисторов, рассчитанных на 80 Ом, 1 кВт и на 400 Ом, 200 кВт. Резисторы, используемые в Пч, могут быть одного типа, или может быть использована группа резисторов, подключенных параллельно. Резисторы промышленного использования обладают степенью защиты IP54 и IP20.

Рис. №3. Основные технические параметры тормозных резисторов ОВЕН РБх

Рис. №4. Схема подключения тормозных резисторов к преобразователю частоты

Как подобрать тормозной резистор?

Выбор тормозных резисторов зависит от номинала по мощности преобразователя частоты. Для всех номиналов существует возможность работы в тяжелом режиме. Наиболее часто такие преобразователи работают в грузоподъемных машинах и оборудовании (40%). Важно учитывать и легкий режим работы (10%), он характерен для конвейеров или дымососов.

В тяжелом режиме работают резисторы РБ2 и РБ4.

Выбор тормозных резисторов осуществляется с помощью расчета или с использованием табличных значений.

Расчет тормозного резистора

Расчет и изготовление тормозного резистора частотника зависит от использования алгоритма, зависящего от максимального момента торможения М_торм.Момент зависит от следующих характеристик:

Формула (1) максимального момента торможения

Формула (2) максимальной мощности торможения

Формула (3) максимальной электрической мощности торможения.

Рис. № 5. Таблица формул расчета тормозного резистора

Коэффициент снижения нагрузки торможения зависит от мощности привода и находится по таблице.

Рис. №6. Выбор коэффициента уменьшения нагрузки торможения

Важно: во время работы электродвигателя в комплектации с редуктором учитывается КПД редуктора. В случае отсутствия редуктора КПД равно единице.

Что делать, когда резистора нет

Частотник и тормозной резистор – обязательная конструктивная комплектация привода, но может оказаться, что резистор отсутствует. Что делать, когда резистора нет?

В этом случае привод включается в работу в зависимости от следующего алгоритма действий:

Источник

Как подобрать тормозной резистор для преобразователя частоты

Приводы кранов, конвейеров и другого промышленного оборудования, работающего в повторно-кратковременных режимах с частыми включениями, отключениями и реверсами, оснащают тормозными устройствами, которые обеспечивают быструю остановку электродвигателя. Для этого используются электродинамический и механический метод.

Электродинамическое торможение достигается:

В обоих случаях на валу электродвигателя возникает отрицательный момент, обеспечивающий быструю остановку. Это необходимо для инерционных механизмов с высокой нагрузкой.

Электродинамическое торможение при помощи ПЧ

Большинство частотно-регулируемых приводов обеспечивают динамическое торможение асинхронного электродвигателя. При помощи ПЧ можно реализовать схемы торможения постоянным током и противовключением.

Электродинамическое торможение обладает следующими преимуществами:

При принудительной остановке электродвигателя, электроэнергия рассеивается в цепи, вызывая избыточный нагрев и срабатывание тепловой защиты. Для того чтобы избежать этого, применяют тормозные резисторы, обеспечивающие падение генерируемого напряжения и эффективное рассеивание тепла.

Электродинамическое торможение без дополнительных сопротивлений возможно для оборудования с нечастыми пусками, реверсами и остановками. Для грузоподъемных механизмов, рольтангов, лифтов необходим тормозной резистор.

Частотные преобразователи Данфосс с функцией динамического торможения комплектуются встроенным модулем Brake Choppe. Это устройство представляет собой электронный ключ на транзисторах IGBT, встроенный в звено постоянного тока. Возможна также опциональная комплектация этим блоком. Подключение тормозного резистора без прерывателя недопустимо.

Выбор тормозного резистора

Характеристики резисторов должны отвечать параметрам электропривода, типу частотного преобразователя, режимам пуска и эксплуатации двигателя. Компания Данфосс выпускает широкий модельный ряд добавочных сопротивлений для приводов разной мощности и марок. Тормозные резисторы выбирают:

Расчет характеристик делается по специальной методике на стадии проектирования привода или при его модернизации.

Расчет тормозного резистора

Исходными данными для вычисления параметров тормозных резисторов служат номинальное напряжение, мощность и частота вращения электродвигателя, момент инерции на валу, время остановки и т.д.

Расчет делается в несколько этапов:

Где n1, n2 начальная и конечная скорость замедления, J – сумма все моментов инерции на валу, t – проектное время замедления.

где n1, n2 начальная и конечная скорость замедления, t – проектное время замедления, М- максимальный момент торможения.

где U – напряжение звена постоянного тока, Р – электрическая мощность торможения.

При расчете также учитывается коэффициент уменьшения нагрузки, который зависит от мощности привода, к.п.д. редуктора. Если передаточный механизм не включен в состав электропривода, значение к.п.д. редуктора принимается равным единице.

При необходимости управления торможением без добавочного сопротивления, при программировании ПЧ указываем отсутствие тормозного резистора или выбираем торможение противовключением на низкой частоте.

Компания Данфосс выпускает резисторы с рабочим циклом от 10% до 40%, класса пылевлагозащищенности IP20, IP65. Мощные устройства комплектуют термодатчиками и устройствами защиты от перегрева.

Источник

Тормозной резистор — принцип действия

В статье рассказано какие существуют типы тормозных резисторов. Указаны их основные характеристики. Описан принцип действия, этапы расчета, а также даны советы по подключению.

Назначение тормозного резистора для преобразователя частоты, расчет

Принцип работы тормозного резистора

Устройство

Тормозной резистор – это элемент электрического аппарата механизма с большой инерционной массой. При динамическом торможении он поглощает излишне выделяемую электрическую энергию и конвертирует в тепловую.

При снижении или увеличении скорости, кинетическая энергия двигателя превращается в электрическую и оказывает воздействие на клеммы преобразователя частоты (ЧП). Такой эффект может вызвать перегрузку с последующим отключением частотника. Чтобы погасить избыток энергии и преобразовать мощность в тепло, в машинах и механизмах, используют тормозной резистор для частотного преобразователя.

Для чего используется

Тормозной резистор (ТР) используется если:

Типы тормозных резисторов

Существует два вида тормозных резисторов, отличающихся материалом корпуса:

По сравнению с керамическими, алюминиевые резисторы больше используются в погрузочно-разгрузочных машинах и агрегатах (ленточный конвейер, башенный кран). Они удобные, аккуратные, «упакованные» в оболочку. Их можно прикрепить на теплопроводное основание. Для увеличения теплосъема можно помещать в теплоотводящую жидкость. Но в цене они дороже керамических.

Также резисторы различают по типу заявленной мощности. При выборе нужно ориентироваться на два основных показателя: сопротивление R и рассеиваемую мощность P.

Для лучшего сочетания некоторые резисторы собирают блоками из нескольких штук. При этом номиналы у всех в комплекте должны быть одинаковыми. Если прибор с подходящей мощностью отсутствует, то создают последовательное или параллельное соединение и подключают таким образом.

Резисторные блоки подключают напрямую при помощи тормозного модуля. Все зависит от того, какой преобразователь используется. Если процесс торможения занимает больше времени чем требуется, рекомендуется выполнить проверку ТР на наличие больших токов. Поэтому рекомендуется выбирать ТР с увеличенной номинальной мощностью, нежели указано в инструкции.

Механизмы, работа которых напрямую связана с электродвигателем, достаточно будет стандартного сопротивления тормозного резистора. Для более крупных машин сопротивление подбирается исходя из длительности и особенностей тормозного процесса.

Справка! Напряжение звена постоянного тока при замыкании тормозного ключа составляет 760 вольт.

Основные характеристики тормозных резисторов

Характеристики резисторов должны отвечать параметрам электропривода, типу частотного преобразователя, режимам пуска и эксплуатации двигателя. Тормозные резисторы выбирают:

Расчет делают на стадии проекта электрического привода или при модернизации.

Циклы торможения

Динамическое торможение – рассеивание энергии двигателя на блоке резисторов, подключенном к шине постоянного тока на преобразователе частот.

Различают три вида торможения:

Циклы торможения различаются на низко инерционные (НИ) – 10% и высоко инерционные (ВИ) – 40%. Резисторы с НИ циклом используются в бытовых электрических приборах (вентиляторы) а с ВИ циклом в подъемно-транспортных механизмах (краны, лифты, подъемники).

Число фаз, номинальное напряжение

По числу фаз ТР делятся на одно и трехфазные. Главное различие в величине напряжения. К первым можно отнести электрические приборы с напряжением 220-240 вольт. Вторые рассчитаны на использование механизмов с напряжением 380-480 вольт. Трехфазные, при соблюдении техники безопасности и правил подключения, могут применяться и в машинах с меньшим напряжением.

Максимальная и номинальная мощность

При выборе тормозного резистора нужно основываться на номинальную мощность. Производитель указал параметр в инструкции, как расчетную величину на протяжении эксплуатации прибора. Максимальная мощность также указана в характеристиках, но постоянная работа в «авральном» режиме приведет к преждевременному износу и поломке изделия. Показатели мощности колеблются в пределах от 0,2 до 50 кВт. Если необходимо обеспечить мощность свыше 50 киловатт, то путем параллельного подключения нескольких ТР, можно достичь показателя в 450-500 кВт.

Важно! Если в выходном транзисторе произошло короткое замыкание, то преобразователь частоты нужно отключить от сети с помощью выключателя. Это предотвратит рассеяние мощности в тормозном резисторе.

Сопротивление

В зависимости от скорости торможения, определяют величину сопротивления. Если сопротивление больше, то время торможения меньше. И наоборот. Показатели от 2 до 180 Ом. Сопротивление присоединяют к клеммам преобразователя частоты и к разъемам «вход» внешнего тормозного прерывателя. В зависимости от мощности частотника, происходит подбор номинального сопротивления. Сопротивление цепи выбранного тормозного резистора не должно превышать рекомендованного значения.

Внимание! Если резистор будет с повышенным омическим сопротивлением, то возникнет вероятность автоматического отключения преобразователя частоты.

Класс защиты

Класс защиты IP — система степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды. Маркируется международным знаком IP и двух цифр после него.

Первая цифра – попадание твёрдых предметов

Вторая – защита от воды

Режим работы электродвигателя

У электродвигателей есть два режима работы: двигательный и тормозной.

Двигательный режим – преобразование электрической энергии в механическую. Тормозной – поглощение механической энергии и преобразование ее в электрическую.

Чтобы остановить работающий электродвигатель существует два способа. Когда остановка происходит по инерции – режим выбега. После подачи сигнала отключения на ЧП, ротор электромотора вращается по инерции. Когда идет процесс управляемого замедления – это режим торможения. При таком режиме время замедления пользователь настраивает сам.

Как правильно рассчитать тормозной резистор для частотного преобразователя

Исходные данные: номинальное напряжение, мощность, частота вращения электродвигателя, момент инерции, время остановки и т.д.

Этапы расчета

Расчет делается в несколько этапов:

где n 1 – начальная скорость замедления;

n 2 – конечная скорость замедления;

J – сумма моментов инерции на валу;

t – проектное время замедления.

где М – максимальный момент торможения.

где к – коэффициент уменьшения нагрузки.

где U – напряжение звена постоянного тока;

Р – электрическая мощность торможения.

Справка! Если передаточный механизм не включен в состав электропривода, значение КПД редуктора считается равным единице.

Советы по подключению тормозного резистора

Существует два способа подключения:

На выбор подключения влияют конструктивные особенности конкретного агрегата и мощность преобразователя частоты. Первый способ подходит для ЧП до 30 кВт. Второй предназначен для более мощных.

Несколько советов по подключению:

Перед началом работ измерьте напряжение на клеммах.

Обесточьте силовой модуль.

Соблюдайте правила монтажа, во избежание замыкания.

Обеспечьте сохранность кабеля от механических повреждений.

Используйте кабель с двойной изоляцией.

Прокладывайте в раздельных каналах или трубах.

Применять соединительные кабели длиной не более 100 метров при допустимом сечении вывода – 35 мм².

При выборе резистора следует начать с требований, предъявляемых процессом. Изучить технические характеристики. Рассмотреть специально для конкретного применения. В некоторых случаях решением может быть сочетание последовательного и параллельного соединения.

Источник

Использование тормозных резисторов с частотниками

При работе преобразователя частоты для остановки электродвигателя используются два режима: режим выбега (двигатель останавливается по инерции) и режим торможения с управляемым временем замедления.

Режим остановки на выбеге

Остановка на свободном выбеге означает, что при подаче команды STOP выходы преобразователя отключаются от двигателя, и его ротор вращается по инерции. Время торможения при этом будет неопределенным, зависящим только от инерционных свойств нагрузки. Этот режим выбирается, когда нагрузка имеет большой момент инерции, а время торможения не критично.

Режимы остановки с замедлением

При остановке электродвигателя в режиме торможения время замедления задается пользователем в настройках частотного преобразователя, и может быть как больше, так и меньше времени остановки на выбеге.

В режиме с относительно большим временем замедления выходная частота преобразователя плавно уменьшается до заданной минимальной, затем напряжение с двигателя снимается. Фактически происходит не торможение, а плавное понижение оборотов двигателя.

При уменьшении времени замедления двигатель может переходить в генераторный режим с накоплением излишней энергии в звене постоянного тока ПЧ. Это происходит не только при замедлении, но и при отрицательном крутящем моменте, когда двигатель поддерживает заданную скорость, а нагрузка пытается ее увеличить.

Напряжение в звене постоянного тока может превышать допустимые значения в определенных пределах. В подобных случаях нужно либо увеличить время торможения, либо использовать тормозной резистор.

На тормозном резисторе выделяется мощность, которую нагрузка передает через двигатель в преобразователь частоты при быстром снижении скорости или остановке. Резистор используется вместе со специальной схемой управления – тормозным модулем. Модели ПЧ низкой мощности оснащаются встроенным модулем. В этом случае в преобразователе есть клеммы «+» и «PB», к которым непосредственно подключается тормозной резистор, как показано на схеме ниже.

При мощностях более 18,5 кВт и в дешевых моделях тормозной модуль, как правило, является выносным устройством и покупается отдельно. Подключение производится к клеммам преобразователя «+» и «-». Модуль содержит пороговое устройство и мощный ключевой транзистор. Когда напряжение превышает допустимое, транзистор открывается, и напряжение прикладывается к тормозному резистору.

Модель тормозного модуля и номинал резистора выбираются в соответствии с рекомендациями производителя, исходя из мощности ПЧ и условий его работы. Также при проектировании и эксплуатации оборудования нужно учитывать, что резистор может значительно нагреваться в процессе работы.

Частотник без тормозного резистора

В некоторых моделях частотных преобразователей предусмотрена функция ограничения перенапряжения на шине постоянного тока. Тормозной резистор в таком случае не используется, при этом автоматически поддерживается максимальный тормозной момент, а время замедления может быть минимальным для данной нагрузки.

Без тормозного резистора можно обойтись еще в одном случае. Если в оборудовании используется несколько преобразователей частоты с одинаковым напряжением шины постоянного тока, их шины можно объединять. В результате ПЧ могут взаимно поглощать излишнее напряжение при торможении.

В завершение упомянем о других режимах торможения:

Источник