Bremzēšanas iekārtu piegādātāji atgādina, ka, attīstoties rūpnieciskās automatizācijas ražošanai, frekvences pārveidotāju lietošanas biežums ir pieaudzis. Lai sasniegtu maksimālu ražošanas efektivitāti, bieži vien ir nepieciešams palielināt frekvences pārveidotāju atbalsta aprīkojumu, piemēram, enerģiju patērējošās bremzēšanas iekārtas un bremzēšanas rezistorus, lai uzlabotu ražošanas efektivitāti. Pamatojoties uz enerģiju patērējošo bremzēšanas iekārtu īpašībām, trūkumiem un sastāvu frekvences pārveidotājos, šajā rakstā tiek analizētas enerģiju patērējošo bremzēšanas iekārtu un bremzēšanas rezistoru optimizācijas izvēles metodes frekvences pārveidotājos.
1. Frekvences pārveidotāja bremzēšanas enerģijas patēriņš
Enerģijas patēriņa bremzēšanai izmantotā metode ir bremzēšanas bloka komponenta uzstādīšana frekvences pārveidotāja līdzstrāvas pusē, kas patērē reģenerēto elektrisko enerģiju bremzēšanas rezistorā, lai panāktu bremzēšanu. Šis ir tiešākais un vienkāršākais veids, kā apstrādāt reģenerēto enerģiju. Tas patērē reģenerēto enerģiju rezistorā, izmantojot īpašu enerģijas patēriņa bremzēšanas ķēdi, un pārveido to siltumenerģijā. Šo rezistoru sauc par pretestības bremzēšanu.
Enerģijas patēriņa bremzēšanas raksturlielumi ir vienkārša shēma un zema cena. Tomēr bremzēšanas procesa laikā, samazinoties motora ātrumam, samazinās arī piedziņas sistēmas kinētiskā enerģija, kā rezultātā samazinās motora reģeneratīvā jauda un bremzēšanas moments. Tāpēc bremzēšanas sistēmās ar augstu inerci pie maziem ātrumiem bieži sastopama "rāpošanas" parādība, kas ietekmē novietošanas laika vai pozīcijas precizitāti. Tāpēc enerģijas patēriņa bremzēšana ir piemērojama tikai novietošanai stāvvietā ar vispārēju slodzi. Enerģijas patēriņa bremzēšana ietver divas daļas: bremzēšanas bloku un bremzēšanas rezistoru.
(1) Bremžu iekārta
Bremzēšanas bloka funkcija ir savienot enerģijas izkliedes ķēdi, kad līdzstrāvas ķēdes spriegums Ud pārsniedz noteikto robežu, ļaujot līdzstrāvas ķēdei atbrīvot enerģiju siltumenerģijas veidā pēc tam, kad tā ir izgājusi cauri bremzēšanas rezistoram. Bremzēšanas bloku var iedalīt divos veidos: iebūvētais un ārējais. Iebūvētais tips ir piemērots mazjaudas vispārējas nozīmes frekvences pārveidotājiem, savukārt ārējais tips ir piemērots lieljaudas frekvences pārveidotājiem vai darba apstākļiem ar īpašām bremzēšanas prasībām. Principā starp abiem nav atšķirības. Bremzēšanas bloks kalpo kā "slēdzis" bremzēšanas rezistora pievienošanai, kas ietver jaudas tranzistoru, sprieguma paraugu ņemšanas salīdzināšanas ķēdi un piedziņas ķēdi.
(2) Bremzēšanas rezistors
Bremzēšanas rezistors ir nesējs, ko izmanto, lai patērētu elektromotora reģeneratīvo enerģiju siltumenerģijas veidā, kas ietver divus svarīgus parametrus: pretestības vērtību un jaudu. Inženierzinātnēs divi bieži izmantoti rezistoru veidi ir gofrētie rezistori un alumīnija sakausējuma rezistori: gofrētajos rezistoros tiek izmantota virsmas vertikāla gofrēšana, lai veicinātu siltuma izkliedi un samazinātu parazītisko induktivitāti, un tiek izvēlēti augstas liesmas slāpēšanas neorganiskie pārklājumi, lai efektīvi aizsargātu pretestības vadus no novecošanās un pagarinātu to kalpošanas laiku; alumīnija sakausējuma rezistoriem ir labāka izturība pret laikapstākļiem un vibrāciju nekā tradicionālajiem porcelāna rāmja rezistoriem, un tos plaši izmanto skarbos apstākļos ar augstām prasībām. Tos ir viegli cieši uzstādīt, viegli piestiprināt siltuma izkliedētājus un tiem ir skaists izskats.
Enerģijas patēriņa bremzēšanas process ir šāds: kad elektromotors ārēja spēka ietekmē (ieskaitot vilkšanu) palēnina ātrumu vai griežas atpakaļ, elektromotors darbojas ģenerējošā stāvoklī, un enerģija tiek padota atpakaļ līdzstrāvas ķēdē, izraisot kopnes sprieguma pieaugumu; Bremzēšanas iekārta ņem kopnes sprieguma paraugus. Kad līdzstrāvas spriegums sasniedz bremzēšanas iekārtas iestatīto vadītspējas vērtību, bremzēšanas iekārtas barošanas slēdža caurule vada strāvu, un caur bremzēšanas rezistoru plūst strāva; Bremzēšanas rezistors pārveido elektrisko enerģiju siltumenerģijā, samazinot motora ātrumu un pazeminot līdzstrāvas kopnes spriegumu; Kad kopnes spriegums nokrītas līdz bremzēšanas iekārtas iestatītajai atslēgšanas vērtībai, bremzēšanas iekārtas komutācijas jaudas tranzistors tiek izslēgts, un caur bremzēšanas rezistoru neplūst strāva.
Vadu attālumam starp bremzēšanas ierīci un frekvences pārveidotāju, kā arī starp bremzēšanas ierīci un bremzēšanas rezistoru jābūt pēc iespējas īsākam (vada garumam jābūt mazākam par 2 m), un vada šķērsgriezumam jāatbilst bremzēšanas rezistora izlādes strāvas prasībām. Bremzēšanas ierīces darbības laikā bremzēšanas rezistors radīs lielu siltuma daudzumu. Bremzēšanas rezistoram jābūt ar labiem siltuma izkliedes apstākļiem, un bremzēšanas rezistora pievienošanai jāizmanto karstumizturīgi vadi. Vadiem nevajadzētu pieskarties bremzēšanas rezistoram. Bremzēšanas rezistoram jābūt stingri nostiprinātam ar izolācijas spilventiņiem, un uzstādīšanas pozīcijai jānodrošina laba siltuma izkliede. Uzstādot bremzēšanas rezistoru skapī, tas jāuzstāda frekvences pārveidotāja skapja augšpusē.
2. Bremzēšanas iekārtas izvēle
Parasti, bremzējot elektromotoru, motora iekšpusē rodas zināms zudums, kas ir aptuveni 18–22 % no nominālā griezes momenta. Tādēļ, ja nepieciešamais bremzēšanas moments ir aprēķināts kā mazāks par 18–22 % no motora nominālā griezes momenta, bremzēšanas ierīce nav jāpievieno.
Izvēloties bremzēšanas iekārtu, vienīgā izvēles pamatojums ir bremzēšanas iekārtas maksimālā darba strāva.
3. Bremzēšanas rezistora optimizācijas izvēle
Bremzēšanas iekārtas darbības laikā līdzstrāvas kopnes sprieguma pieaugums un kritums ir atkarīgs no konstantes RC, kur R ir bremzēšanas rezistora pretestības vērtība un C ir frekvences pārveidotāja iekšējā kondensatora kapacitāte.
Bremzēšanas rezistora pretestības vērtība ir pārāk augsta, kā rezultātā bremzēšana notiek lēni. Ja tā ir pārāk maza, bremzēšanas slēdža komponenti var viegli tikt bojāti. Parasti, ja slodzes inerce nav pārāk liela, tiek uzskatīts, ka līdz pat 70% no motora bremzēšanas laikā patērētās enerģijas tiek patērēts bremzēšanas rezistoram, un 30% enerģijas tiek patērēti dažādu motora un slodzes zudumu dēļ.
Bremzēšanas rezistora izkliedētā jauda zemfrekvences bremzēšanas laikā parasti ir 1/4 līdz 1/5 no motora jaudas, un izkliedētā jauda ir jāpalielina biežas bremzēšanas laikā. Daži mazas ietilpības frekvences pārveidotāji ir aprīkoti ar iekšpusē esošiem bremzēšanas rezistoriem, bet, bremzējot augstās frekvencēs vai gravitācijas slodzēs, iekšējiem bremzēšanas rezistoriem nav pietiekamas siltuma izkliedes un tie ir pakļauti bojājumiem. Šādā gadījumā jāizmanto lieljaudas ārējie bremzēšanas rezistori. Visu veidu bremzēšanas rezistoriem jāizmanto rezistori ar zemu induktivitātes struktūru; Savienojošajam vadam jābūt īsam, un jāizmanto savīti pāra vai paralēli vadi. Jāveic pasākumi zemas induktivitātes nodrošināšanai, lai novērstu un samazinātu induktivitātes enerģijas pievienošanos bremžu slēdža caurulei, izraisot bremžu slēdža caurules bojājumus. Ja ķēdes induktivitāte ir liela un pretestība ir maza, tas sabojās bremžu slēdža cauruli.
Bremzēšanas pretestība ir cieši saistīta ar elektromotora spararata griezes momentu, un elektromotora spararata griezes moments darbības laikā mainās. Tāpēc ir grūti precīzi aprēķināt bremzēšanas pretestību, un aptuvenu vērtību parasti iegūst, izmantojot empīriskas formulas.
RZ>=(2 × UD)/Formulā: Ie frekvences pārveidotāja nominālā strāva; UD frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes spriegums
Bremzēšanas rezistora īslaicīgā darba režīma dēļ, pamatojoties uz rezistora raksturlielumiem un tehniskajām specifikācijām, mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmā bremzēšanas rezistora nominālo jaudu parasti var aprēķināt, izmantojot šādu formulu:
PB=K × Pav × η%, kur PB ir bremzēšanas rezistora nominālā jauda; K ir bremzēšanas rezistora jaudas samazināšanas koeficients; Pav ir vidējais jaudas patēriņš bremzēšanas laikā; η ir bremzēšanas izmantošanas ātrums.
Lai samazinātu bremzēšanas rezistoru pretestības līmeni, dažādi frekvences pārveidotāju ražotāji bieži vien nodrošina bremzēšanas rezistorus ar vienādu pretestības vērtību vairākām dažādām motoru jaudām. Tāpēc bremzēšanas procesā iegūtā bremzēšanas momenta atšķirība ir ievērojama. Piemēram, Emerson TD3000 sērijas frekvences pārveidotājs nodrošina bremzēšanas rezistora specifikāciju 3 kW un 20 Ω frekvences pārveidotājiem ar motora jaudu 22 kW, 30 kW un 37 kW. Kad bremzēšanas iekārta vada strāvu ar līdzstrāvas spriegumu 700 V, bremzēšanas strāva ir:
IB=700/20=35A
Bremzēšanas rezistora jauda ir:
PB0 = (700)²/20 = 24,5 kW
Mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmā izmantotā bremzēšanas iekārta un bremzēšanas rezistors ir būtiskas konfigurācijas mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmas drošai un uzticamai darbībai ar reģeneratīvo enerģiju un precīzām novietošanas prasībām. Tāpēc, izvēloties pareizo mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmu, ir jāoptimizē bremzēšanas iekārtas un bremzēšanas rezistora izvēle. Tas ne tikai samazina kļūmju iespējamību mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmā, bet arī ļauj projektētajai mainīgas frekvences ātruma regulēšanas sistēmai nodrošināt augstus dinamiskās veiktspējas rādītājus.