Der Lieferant von Bremsanlagen für Frequenzumrichter weist darauf hin, dass mit der zunehmenden Beliebtheit von Frequenzumrichtern auch der Einsatz von Bremsanlagen als eine der unterstützenden Ausrüstungen für Frequenzumrichter steigt.
1. Die Hauptfunktion der Bremsanlage
In bestimmten Anwendungen ist eine schnelle Verzögerung erforderlich. Gemäß dem Prinzip von Asynchronmotoren gilt: Je größer der Schlupf, desto größer das Drehmoment. Entsprechend steigt das Bremsmoment mit zunehmender Verzögerungsrate, was die Verzögerungszeit des Systems erheblich verkürzt, die Energierückführung beschleunigt und einen raschen Anstieg der Zwischenkreisspannung verursacht. Daher muss die Rückführungsenergie schnell abgeführt werden, um die Zwischenkreisspannung in einem sicheren Bereich zu halten. Die Hauptfunktion des Bremssystems besteht darin, die Energie (die durch den Bremswiderstand in Wärmeenergie umgewandelt wird) schnell abzuführen. Es kompensiert effektiv die Nachteile der geringen Bremsgeschwindigkeit und des niedrigen Bremsmoments (≤ 20 % des Nenndrehmoments) herkömmlicher Frequenzumrichter und eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen schnelles Bremsen bei niedriger Frequenz erforderlich ist.
2. Vorteile der Bremsanlage
Aufgrund des kurzzeitigen Betriebs der Bremseinheit, d. h. der Einschaltzeit ist jedes Mal sehr kurz, wodurch der Temperaturanstieg während des Einschaltens nicht konstant ist. Die Zeitspanne nach jedem Einschalten ist hingegen lang genug, um die Temperatur auf Umgebungstemperatur abzusinken. Daher wird die Nennleistung des Bremswiderstands deutlich reduziert, was wiederum die Kosten senkt. Da zudem nur ein IGBT verwendet wird und die Bremszeit im Millisekundenbereich liegt, sind die momentanen Leistungskennwerte für das Ein- und Ausschalten des Leistungstransistors gering. Selbst die Ausschaltzeit muss so kurz wie möglich sein, um die Abschaltimpulsspannung zu reduzieren und den Leistungstransistor zu schützen. Der Steuermechanismus ist relativ einfach und leicht zu implementieren. Aufgrund dieser Vorteile findet die Bremseinheit breite Anwendung bei potenziellen Energielasten wie Kränen und überall dort, wo schnelles Bremsen für kurze Zeit erforderlich ist.
3. Der Wirkungsablauf der Bremsanlage
1. Wenn der Elektromotor unter dem Einfluss einer äußeren Kraft abbremst, arbeitet er im Generatorbetrieb und erzeugt dabei Rückspeisungsenergie. Die von ihm erzeugte dreiphasige Wechselspannung wird in der Wechselrichterstufe durch eine dreiphasige, vollgesteuerte Brücke gleichgerichtet. Diese Brücke besteht aus sechs wechselrichterspezifischen Energierückkopplungseinheiten und Freilaufdioden und erhöht kontinuierlich die Zwischenkreisspannung im Wechselrichter.
2. Wenn die Gleichspannung eine bestimmte Spannung erreicht (die Anlaufspannung der Bremseinheit), öffnet sich der Leistungsschalter der Bremseinheit und es fließt Strom durch den Bremswiderstand.
3. Der Bremswiderstand gibt Wärme ab, absorbiert regenerative Energie, reduziert die Motordrehzahl und senkt die Gleichspannung des Frequenzumrichters.
4. Sobald die Gleichspannung im Zwischenkreis auf einen bestimmten Wert (Abschaltspannung der Bremsanlage) absinkt, schaltet der Leistungstransistor der Bremsanlage ab. In diesem Fall fließt kein Bremsstrom mehr durch den Widerstand, und der Bremswiderstand gibt auf natürliche Weise Wärme ab, wodurch sich seine Temperatur reduziert.
5. Wenn die Spannung des DC-Busses wieder ansteigt, um die Bremsanlage zu aktivieren, wiederholt die Bremsanlage den oben beschriebenen Vorgang, um die Busspannung auszugleichen und den normalen Betrieb des Systems zu gewährleisten.