Leverandører af bremseenheder minder dig om, at med udviklingen af industriel automatiseringsproduktion er hyppigheden af brugen af frekvensomformere steget. For at opnå maksimal produktionseffektivitet er det ofte nødvendigt at øge frekvensomformernes støtteudstyr, såsom energiforbrugende bremseenheder og bremsemodstande, for at forbedre produktionseffektiviteten. Baseret på egenskaber, mangler og sammensætning af energiforbrugende bremsning i frekvensomformere analyserer denne artikel optimeringsmetoderne til valg af energiforbrugende bremseenheder og bremsemodstande i frekvensomformere.
1. Energiforbrugsbremsning af frekvensomformer
Metoden, der anvendes til energiforbrugsbremsning, er at installere en bremseenhedskomponent på DC-siden af frekvensomformeren, som forbruger den regenererede elektriske energi på bremsemodstanden for at opnå bremsning. Dette er den mest direkte og enkle måde at behandle den regenererede energi på. Den forbruger den regenererede energi på modstanden gennem et dedikeret energiforbrugsbremsekredsløb og omdanner den til termisk energi. Denne modstand kaldes modstandsbremsning.
Karakteristikaene for energiforbrugende bremsning er et simpelt kredsløb og lav pris. Men under bremseprocessen, når motorhastigheden falder, falder drivsystemets kinetiske energi også, hvilket resulterer i et fald i motorens regenerative kapacitet og bremsemoment. Derfor er det i bremsesystemer med høj inerti almindeligt at støde på fænomenet "krybning" ved lave hastigheder, hvilket påvirker nøjagtigheden af parkeringstid eller position. Derfor er energiforbrugende bremsning kun anvendelig til parkering med generelle belastninger. Energiforbrugende bremsning består af to dele: bremseenheden og bremsemodstanden.
(1) Bremseenhed
Bremseenhedens funktion er at tilslutte energiafledningskredsløbet, når spændingen Ud i DC-kredsløbet overstiger den angivne grænse, hvilket tillader DC-kredsløbet at frigive energi i form af termisk energi efter at have passeret gennem bremsemodstanden. Bremseenheden kan opdeles i to typer: indbygget og ekstern. Den indbyggede type er egnet til laveffektfrekvensomformere til generelle formål, mens den eksterne type er egnet til højeffektfrekvensomformere eller arbejdsforhold med særlige krav til bremsning. I princippet er der ingen forskel mellem de to. Bremseenheden fungerer som en "afbryder" til at tilslutte bremsemodstanden, som inkluderer en effekttransistor, et spændingsprøvetagningssammenligningskredsløb og et drivkredsløb.
(2) Bremsemodstand
Bremsemodstanden er en bærer, der bruges til at forbruge den regenerative energi fra en elektrisk motor i form af termisk energi, som omfatter to vigtige parametre: modstandsværdi og effektkapacitet. To almindeligt anvendte typer modstande inden for teknik er korrugerede modstande og modstande af aluminiumlegering: korrugerede modstande bruger vertikale overfladekorrugeringer for at lette varmeafledning og reducere parasitisk induktans, og høj flammehæmmende uorganiske belægninger er valgt for effektivt at beskytte modstandstrådene mod ældning og forlænge deres levetid. Modstande af aluminiumlegering har bedre vejrbestandighed og vibrationsmodstand end traditionelle modstande af porcelænsramme og er meget anvendt i barske miljøer med høje krav. De er nemme at installere tæt, nemme at fastgøre køleplader og har et smukt udseende.
Processen med energiforbrugende bremsning er som følger: Når elmotoren decelererer eller reverserer under ekstern kraft (herunder at blive trukket), kører elmotoren i en genererende tilstand, og energien føres tilbage til DC-kredsløbet, hvilket får busspændingen til at stige; Bremseenheden sampler busspændingen. Når DC-spændingen når den ledningsværdi, der er indstillet af bremseenheden, leder bremseenhedens strømafbryderrør, og strømmen flyder gennem bremsemodstanden; Bremsemodstanden omdanner elektrisk energi til termisk energi, hvilket reducerer motorens hastighed og sænker DC-busspændingen; Når busspændingen falder til den afbrydelsesværdi, der er indstillet af bremseenheden, afbrydes bremseenhedens switching-effekttransistor, og der flyder ingen strøm gennem bremsemodstanden.
Ledningsafstanden mellem bremseenheden og frekvensomformeren, samt mellem bremseenheden og bremsemodstanden, skal være så kort som muligt (med en ledningslængde på mindre end 2 m), og ledningstværsnittet skal opfylde kravene til bremsemodstandens afladningsstrøm. Når bremseenheden er i drift, vil bremsemodstanden generere en stor mængde varme. Bremsemodstanden skal have gode varmeafledningsforhold, og der skal anvendes varmebestandige ledninger til at forbinde bremsemodstanden. Ledningerne må ikke berøre bremsemodstanden. Bremsemodstanden skal være fastgjort med isoleringspuder, og installationspositionen skal sikre god varmeafledning. Når bremsemodstanden installeres i kabinettet, skal den installeres oven på frekvensomformerens kabinet.
2. Valg af bremseenhed
Generelt er der et vist tab inde i motoren, når man bremser en elektrisk motor, hvilket er omkring 18 % til 22 % af det nominelle drejningsmoment. Hvis det nødvendige bremsemoment beregnes til at være mindre end 18 % til 22 % af motorens nominelle drejningsmoment, er det derfor ikke nødvendigt at tilslutte bremseanordningen.
Ved valg af bremseenhed er bremseenhedens maksimale driftsstrøm det eneste grundlag for valget.
3. Optimeringsvalg af bremsemodstand
Under bremseenhedens drift afhænger stigningen og faldet af DC-busspændingen af konstanten RC, hvor R er modstandsværdien af bremsemodstanden, og C er kapaciteten af den interne kondensator i frekvensomformeren.
Bremsemodstandens modstandsværdi er for høj, hvilket forårsager langsom bremsning. Hvis den er for lille, beskadiges bremsekontaktkomponenterne let. Generelt, når lastens inerti ikke er for stor, antages det, at op til 70% af den energi, der forbruges af motoren under bremsning, forbruges af bremsemodstanden, og 30% af energien forbruges af forskellige tab i selve motoren og belastningen.
Bremsningsmodstandens afgivne effekt ved lavfrekvent bremsning er generelt 1/4 til 1/5 af motorens effekt, og den afgivne effekt skal øges ved hyppig bremsning. Nogle frekvensomformere med lille kapacitet er udstyret med bremsemodstande indeni, men ved bremsning ved høje frekvenser eller tyngdekraftbelastninger har de interne bremsemodstande utilstrækkelig varmeafledning og er tilbøjelige til at beskadiges. I dette tilfælde bør der i stedet anvendes eksterne bremsemodstande med høj effekt. Alle typer bremsemodstande bør anvende modstande med lav induktansstruktur. Forbindelsesledningen skal være kort, og der bør anvendes parsnoede eller parallelle ledninger. Der bør træffes foranstaltninger til lav induktans for at forhindre og reducere induktansenergien i at blive tilføjet til bremseafbryderrøret, hvilket forårsager skade på bremseafbryderrøret. Hvis kredsløbets induktans er stor, og modstanden er lille, vil det forårsage skade på bremseafbryderrøret.
Bremsemodstanden er tæt forbundet med elmotorens svinghjulsmoment, og elmotorens svinghjulsmoment varierer under drift. Derfor er det vanskeligt at beregne bremsemodstanden nøjagtigt, og en omtrentlig værdi opnås normalt ved hjælp af empiriske formler.
RZ>=(2 × UD)/I formlen: Dvs. nominel strøm for frekvensomformeren; UD frekvensomformerens DC-busspænding
På grund af bremsemodstandens kortvarige driftstilstand kan bremsemodstandens nominelle effekt i det variable frekvensomdrejningshastighedsreguleringssystem generelt beregnes ved hjælp af følgende formel, baseret på modstandens egenskaber og tekniske specifikationer:
PB=K × Pav × η%, hvor PB er bremsemodstandens nominelle effekt; K er bremsemodstandens reduktionskoefficient; Pav er det gennemsnitlige effektforbrug under bremsning; η er bremseudnyttelsesgraden.
For at reducere modstandsniveauet i bremsemodstande leverer forskellige producenter af frekvensomformere ofte bremsemodstande med samme modstandsværdi til flere forskellige motorkapaciteter. Derfor er forskellen i bremsemomentet, der opnås under bremseprocessen, betydelig. For eksempel leverer Emerson TD3000-serien af frekvensomformere en bremsemodstandsspecifikation på 3 kW og 20 Ω til frekvensomformere med motorkapaciteter på 22 kW, 30 kW og 37 kW. Når bremseenheden leder ved en jævnspænding på 700 V, er bremsestrømmen:
IB=700/20=35A
Bremsemodstandens effekt er:
PB0=(700)2/20=24,5 kW
Bremseenheden og bremsemodstanden, der anvendes i systemet med variabel frekvenshastighedsregulering, er essentielle konfigurationer for sikker og pålidelig drift af systemet med variabel frekvenshastighedsregulering med regenerativ energi og præcise parkeringskrav. Derfor bør valget af bremseenhed og bremsemodstand optimeres, når det korrekte system med variabel frekvenshastighedsregulering vælges. Dette reducerer ikke kun risikoen for fejl i systemet med variabel frekvenshastighedsregulering, men gør det også muligt for det designede system med variabel frekvenshastighedsregulering at have høje dynamiske ydeevneindikatorer.