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^оС.

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

1. Компактный монтаж, он помещается в шкаф управления;
2. Резистор работает в тяжелых условиях с увеличенной мощностью, выделяемой при торможении.

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:

• начальной скорости замедления n₁;
• конечной скорости замедления n₂;
• прогнозируемого времени замедления t₂;
• общего момента инерции J, который находится суммой моментов инерции в соответствии со скоростью вала электродвигателя

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:

1. В настройках указываем отсутствие тормозного резистора.
2. В некоторых типах частотного преобразователя указываем торможение постоянным током.
3. В случае отсутствия резистора выбираем пониженную частоту, включаем реверс, постепенно понижаем частоту на ноль, переходим в обычный режим и на обычное значение частоты.