Dodavatel podpůrného zařízení pro frekvenční měniče připomíná, že v systému řízení otáček s frekvenčním převodem je základní metodou snižování otáček postupné snižování dané frekvence. Pokud je setrvačnost brzdového systému velká, pokles otáček motoru nebude držet krok se snižováním synchronních otáček motoru, tj. skutečná rychlost motoru je vyšší než jeho synchronní rychlost. V tomto okamžiku je směr siločar magnetického pole proříznutých vinutím rotoru motoru přesně opačný než při provozu motoru s konstantní rychlostí. Směr indukované elektromotorické síly a proudu vinutím rotoru je také opačný než směr otáčení motoru a motor vytváří záporný točivý moment. V tomto okamžiku je motor ve skutečnosti generátorem a systém je v rekuperačním brzdném stavu. Kinetická energie brzdového systému je přiváděna zpět do stejnosměrné sběrnice frekvenčního měniče, což způsobuje neustálý nárůst napětí na stejnosměrné sběrnici a dokonce dosahuje nebezpečné úrovně (například poškození frekvenčního měniče).
1. Přehled brzdové jednotky
Brzdná jednotka, známá také jako „brzdná jednotka s frekvenčním měničem pro měření specifické spotřeby energie“ nebo „zpětnovazební jednotka s frekvenčním měničem pro měření specifické spotřeby energie“, se používá hlavně k řízení situací s vysokým mechanickým zatížením a požadavky na velmi vysokou brzdnou rychlost. Spotřebovává regenerovanou elektrickou energii generovanou motorem prostřednictvím brzdného rezistoru nebo regenerovanou elektrickou energii vrací zpět do napájení.
2. Funkce brzdové jednotky
Když se elektromotor rychle zastaví, zpětně přenáší energii do frekvenčního měniče, což způsobuje zvýšení napětí na stejnosměrné sběrnici a dokonce i poškození IGBT. Proto je pro ochranu frekvenčního měniče potřeba brzdná jednotka, která tuto energii spotřebuje.
3. Způsob brzdění frekvenčního měniče
1. Brzdný posilovač.
Vztahuje se k metodě použití brzdného rezistoru zabudovaného v obvodu stejnosměrného proudu k absorpci regenerativní energie motoru.
2. Zpětnovazební brzdění.
Zaměřují se především na proudové nebo napěťové frekvenční měniče s instalovanými střídači v usměrňovací sekci, u kterých je regenerativní energie motoru přiváděna zpět do střídavé elektrické sítě.
3. Vícestřídačový pohon se sdílenou stejnosměrnou sběrnicí.
Rekuperační energie motoru A je přiváděna zpět do společné stejnosměrné sběrnice a poté spotřebovávána motorem B. Víceměničový pohon se sdílenou stejnosměrnou sběrnicí lze rozdělit na dva typy: sdílená stejnosměrná vyvážená sběrnice a sdílená stejnosměrná sběrnice. Metoda sdílené stejnosměrné vyvážené sběrnice spočívá v použití připojovacích modulů pro připojení ke stejnosměrné sběrnici. Připojovací modul obsahuje tlumivky, pojistky a stykače, které musí být navrženy samostatně podle konkrétních okolností. Každý měnič kmitočtu je relativně nezávislý a lze jej podle potřeby připojit nebo odpojit od stejnosměrné sběrnice. Metoda sdílené stejnosměrné sběrnice spočívá v připojení pouze měniče ke společné stejnosměrné sběrnici.
4. Stejnosměrné brzdění.
Když měnič kmitočtu přivede na stator motoru stejnosměrný proud, asynchronní motor se nachází ve stavu brzdění spotřebou energie. V tomto případě je výstupní frekvence měniče kmitočtu nulová a magnetické pole statoru motoru se již neotáčí. Rotující rotor prořezává toto statické magnetické pole a generuje brzdný moment. Kinetická energie uložená v rotujícím systému se přeměňuje na elektrickou energii a spotřebovává se v rotorovém obvodu elektromotoru.
4. Funkce brzdného rezistoru
Během procesu snižování provozní frekvence bude elektromotor v rekuperačním brzdném stavu a kinetická energie hnacího systému bude přiváděna zpět do stejnosměrného obvodu, což způsobí, že stejnosměrné napětí UD bude neustále stoupat a dokonce dosáhne nebezpečné úrovně. Proto je nutné energii regenerovanou do stejnosměrného obvodu spotřebovat, aby se UD udrželo v povoleném rozsahu. Brzdný rezistor se používá ke spotřebě této energie.
Každý měnič kmitočtu má brzdnou jednotku (nízkospotřebová je brzdný rezistor, vysoce výkonná je vysoce výkonný tranzistor GTR a jeho budicí obvod), nízkospotřebová je vestavěná a vysoce výkonná je externí.
5. Proces brzdění brzdné jednotky a brzdného rezistoru
1. Když elektromotor zpomaluje vlivem vnější síly, pracuje v generátorovém stavu a produkuje regenerativní energii. Třífázová střídavá elektromotorická síla, kterou generuje, je usměrněna třífázovým plně řízeným můstkem složeným ze šesti volnoběžných diod v invertorové části frekvenčního měniče, který plynule zvyšuje napětí stejnosměrné sběrnice uvnitř frekvenčního měniče.
2. Když stejnosměrné napětí dosáhne určité hodnoty (spouštěcí napětí brzdné jednotky), otevře se spínací trubice brzdné jednotky a proud protéká brzdným rezistorem.
3. Brzdný rezistor uvolňuje teplo, absorbuje regenerativní energii, snižuje otáčky motoru a snižuje napětí stejnosměrné sběrnice frekvenčního měniče.
4. Když napětí stejnosměrné sběrnice klesne na určitou hodnotu (napětí pro zastavení brzdné jednotky), výkonový tranzistor brzdné jednotky se vypne. V tomto okamžiku rezistorem neprotéká žádný brzdný proud a brzdný rezistor přirozeně odvádí teplo, čímž snižuje svou vlastní teplotu.
5. Když napětí stejnosměrné sběrnice opět stoupne a aktivuje se brzdná jednotka, brzdná jednotka výše uvedený proces zopakuje, aby vyrovnala napětí sběrnice a zajistila normální provoz systému.