Para pemasok unit pengereman mengingatkan Anda bahwa seiring perkembangan produksi otomasi industri, frekuensi penggunaan konverter frekuensi semakin meningkat. Untuk mencapai efisiensi produksi yang maksimal, seringkali diperlukan penambahan peralatan pendukung konverter frekuensi, seperti unit pengereman yang mengonsumsi energi dan resistor pengereman, untuk meningkatkan efisiensi produksi. Berdasarkan karakteristik, kekurangan, dan komposisi pengereman yang mengonsumsi energi pada konverter frekuensi, artikel ini menganalisis metode pemilihan optimasi unit pengereman yang mengonsumsi energi dan resistor pengereman pada konverter frekuensi.
1. Pengereman konsumsi energi konverter frekuensi
Metode yang digunakan untuk pengereman konsumsi energi adalah dengan memasang komponen unit pengereman pada sisi DC konverter frekuensi, yang akan mengonsumsi energi listrik yang dihasilkan pada resistor pengereman untuk mencapai pengereman. Ini adalah cara paling langsung dan sederhana untuk memproses energi yang dihasilkan. Unit ini mengonsumsi energi yang dihasilkan pada resistor melalui sirkuit pengereman konsumsi energi khusus dan mengubahnya menjadi energi termal. Resistor ini disebut pengereman resistansi.
Karakteristik pengereman hemat energi adalah rangkaiannya yang sederhana dan harganya yang terjangkau. Namun, selama proses pengereman, seiring dengan penurunan kecepatan motor, energi kinetik sistem penggerak juga berkurang, sehingga mengakibatkan penurunan kapasitas regeneratif dan torsi pengereman motor. Oleh karena itu, pada sistem hambatan dengan inersia tinggi, fenomena "merangkak" pada kecepatan rendah sering terjadi, yang memengaruhi akurasi waktu atau posisi parkir. Oleh karena itu, pengereman hemat energi hanya berlaku untuk parkir dengan beban umum. Pengereman hemat energi terdiri dari dua bagian: unit pengereman dan resistor pengereman.
(1) Unit pengereman
Fungsi unit pengereman adalah untuk menghubungkan sirkuit disipasi energi ketika tegangan Ud dari sirkuit DC melebihi batas yang ditentukan, sehingga sirkuit DC dapat melepaskan energi dalam bentuk energi termal setelah melewati resistor pengereman. Unit pengereman dapat dibagi menjadi dua jenis: terintegrasi dan eksternal. Tipe terintegrasi cocok untuk konverter frekuensi daya rendah untuk keperluan umum, sedangkan tipe eksternal cocok untuk konverter frekuensi daya tinggi atau kondisi kerja dengan persyaratan pengereman khusus. Pada prinsipnya, tidak ada perbedaan antara keduanya. Unit pengereman berfungsi sebagai "saklar" untuk menghubungkan resistor pengereman, yang terdiri dari transistor daya, sirkuit pembanding sampel tegangan, dan sirkuit penggerak.
(2) Resistor pengereman
Resistor pengereman adalah pembawa yang digunakan untuk menyerap energi regeneratif motor listrik dalam bentuk energi termal, yang mencakup dua parameter penting: nilai resistansi dan kapasitas daya. Dua jenis resistor yang umum digunakan dalam rekayasa adalah resistor bergelombang dan resistor paduan aluminium: resistor bergelombang menggunakan kerut vertikal permukaan untuk memfasilitasi pembuangan panas dan mengurangi induktansi parasit, dan lapisan anorganik tahan api tinggi dipilih untuk secara efektif melindungi kawat resistansi dari penuaan dan memperpanjang masa pakainya; resistor paduan aluminium memiliki ketahanan cuaca dan getaran yang lebih baik daripada resistor rangka porselen tradisional, dan banyak digunakan di lingkungan yang keras dengan persyaratan tinggi. Mereka mudah dipasang dengan rapat, mudah untuk memasang heat sink, dan memiliki tampilan yang indah.
Proses pengereman konsumsi energi adalah sebagai berikut: ketika motor listrik melambat atau mundur di bawah gaya eksternal (termasuk diseret), motor listrik berjalan dalam keadaan menghasilkan, dan energi diumpankan kembali ke sirkuit DC, menyebabkan tegangan bus naik; Unit pengereman mengambil sampel tegangan bus. Ketika tegangan DC mencapai nilai konduksi yang ditetapkan oleh unit pengereman, tabung sakelar daya unit pengereman menghantarkan, dan arus mengalir melalui resistor pengereman; Resistor pengereman mengubah energi listrik menjadi energi termal, mengurangi kecepatan motor dan menurunkan tegangan bus DC; Ketika tegangan bus turun ke nilai batas yang ditetapkan oleh unit pengereman, transistor daya switching unit pengereman terputus, dan tidak ada arus yang mengalir melalui resistor pengereman.
Jarak kabel antara unit pengereman dan konverter frekuensi, serta antara unit pengereman dan resistor pengereman, harus sependek mungkin (dengan panjang kabel kurang dari 2m), dan penampang kabel harus memenuhi persyaratan untuk arus pelepasan resistor pengereman. Ketika unit pengereman bekerja, resistor pengereman akan menghasilkan sejumlah besar panas. Resistor pengereman harus memiliki kondisi pembuangan panas yang baik, dan kabel tahan panas harus digunakan untuk menghubungkan resistor pengereman. Kabel tidak boleh menyentuh resistor pengereman. Resistor pengereman harus terpasang kuat dengan bantalan insulasi, dan posisi pemasangan harus memastikan pembuangan panas yang baik. Ketika memasang resistor pengereman di kabinet, itu harus dipasang di atas kabinet konverter frekuensi.
2. Pemilihan unit pengereman
Secara umum, saat mengerem motor listrik, terdapat kerugian tertentu di dalam motor, yaitu sekitar 18% hingga 22% dari torsi pengenal. Oleh karena itu, jika torsi pengereman yang dibutuhkan dihitung kurang dari 18% hingga 22% dari torsi pengenal motor, perangkat pengereman tidak perlu dihubungkan.
Saat memilih unit pengereman, arus operasi maksimum unit pengereman adalah satu-satunya dasar pemilihan.
3. Optimasi pemilihan resistor pengereman
Selama pengoperasian unit pengereman, naik turunnya tegangan bus DC bergantung pada konstanta RC, di mana R adalah nilai resistansi resistor pengereman dan C adalah kapasitas kapasitor internal konverter frekuensi.
Nilai resistansi resistor pengereman terlalu tinggi, menyebabkan pengereman lambat. Jika terlalu kecil, komponen sakelar pengereman mudah rusak. Umumnya, ketika inersia beban tidak terlalu besar, diperkirakan hingga 70% energi yang dikonsumsi motor selama pengereman dikonsumsi oleh resistor pengereman, dan 30% energi dikonsumsi oleh berbagai rugi-rugi motor itu sendiri dan beban.
Daya yang dihamburkan dari resistor pengereman untuk pengereman frekuensi rendah umumnya 1/4 hingga 1/5 dari daya motor, dan daya yang dihamburkan perlu ditingkatkan selama pengereman yang sering. Beberapa konverter frekuensi berkapasitas kecil dilengkapi dengan resistor pengereman di dalamnya, tetapi saat pengereman pada frekuensi tinggi atau beban gravitasi, resistor pengereman internal memiliki disipasi panas yang tidak memadai dan rentan terhadap kerusakan. Dalam hal ini, resistor pengereman eksternal berdaya tinggi harus digunakan sebagai gantinya. Semua jenis resistor pengereman harus menggunakan resistor dengan struktur induktansi rendah; Kabel penghubung harus pendek dan kabel berpasangan terpilin atau paralel harus digunakan. Tindakan induktansi rendah harus diambil untuk mencegah dan mengurangi energi induktansi yang ditambahkan ke tabung sakelar rem, yang menyebabkan kerusakan pada tabung sakelar rem. Jika induktansi rangkaian besar dan resistansinya kecil, itu akan menyebabkan kerusakan pada tabung sakelar rem.
Hambatan pengereman berkaitan erat dengan torsi roda gila motor listrik, dan torsi roda gila motor listrik bervariasi selama operasi. Oleh karena itu, sulit untuk menghitung hambatan pengereman secara akurat, dan nilai perkiraan biasanya diperoleh menggunakan rumus empiris.
RZ>=(2 × UD)/Dalam rumus: Yaitu arus pengenal konverter frekuensi; Tegangan bus DC konverter frekuensi UD
Karena mode kerja jangka pendek dari resistor pengereman, berdasarkan karakteristik dan spesifikasi teknis resistor, daya nominal resistor pengereman dalam sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel secara umum dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
PB=K × Pav × η%, di mana PB adalah daya nominal resistor pengereman; K adalah koefisien penurunan daya resistor pengereman; Pav adalah konsumsi daya rata-rata selama pengereman; η adalah tingkat pemanfaatan pengereman.
Untuk mengurangi tingkat resistansi resistor pengereman, berbagai produsen konverter frekuensi sering menyediakan resistor pengereman dengan nilai resistansi yang sama untuk beberapa kapasitas motor yang berbeda. Oleh karena itu, perbedaan torsi pengereman yang diperoleh selama proses pengereman cukup signifikan. Misalnya, konverter frekuensi seri Emerson TD3000 menyediakan spesifikasi resistor pengereman sebesar 3 kW dan 20 Ω untuk konverter frekuensi dengan kapasitas motor 22 kW, 30 kW, dan 37 kW. Ketika unit pengereman beroperasi pada tegangan DC 700 V, arus pengeremannya adalah:
IB=700/20=35A
Daya resistor pengereman adalah:
PB0 = (700)2/20 = 24,5 kW
Unit pengereman dan resistor pengereman yang digunakan dalam sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel merupakan konfigurasi penting untuk pengoperasian sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel yang aman dan andal dengan energi regeneratif dan persyaratan parkir yang akurat. Oleh karena itu, ketika memilih sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel yang tepat, pemilihan unit pengereman dan resistor pengereman harus dioptimalkan. Hal ini tidak hanya mengurangi kemungkinan kerusakan pada sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel, tetapi juga memungkinkan sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel yang dirancang untuk memiliki indikator kinerja dinamis yang tinggi.