Quem tem um conhecimento básico de conversores de frequência para guindastes perceberá que os resistores de frenagem são presença constante nessas máquinas. Algumas pessoas também os chamam de resistores de freio. Por quê? Qual a sua função específica no sistema elétrico de um guindaste? E alguns guindastes possuem um dispositivo chamado unidade de frenagem (ou chopper de frenagem). O que é isso? Qual a relação entre ele e o resistor de frenagem? Hoje, vamos falar detalhadamente sobre as funções e os princípios de funcionamento dos resistores e unidades de frenagem.
equipamento de frenagem do conversor de frequência do guindaste
O resistor de frenagem, em resumo, tem sua função de "aquecer". Em termos técnicos, ele converte energia elétrica em energia térmica e a utiliza.
Existem muitos tipos de resistores de frenagem em termos de estrutura, incluindo resistores de frenagem corrugados, resistores de frenagem com revestimento de alumínio, resistores de frenagem de aço inoxidável, entre outros. A escolha específica depende do ambiente de trabalho. Cada um possui suas próprias vantagens e desvantagens.
Podemos resumir sua função em uma palavra: "interruptor". Sim, trata-se de um interruptor mais avançado. Ao contrário dos interruptores comuns, ele possui internamente um transistor de alta potência GTR. Ele pode conduzir uma corrente elevada e também ser ligado e desligado em alta frequência de operação, com um tempo de resposta de milissegundos.
Após obter uma compreensão geral do resistor de frenagem e da unidade de frenagem, vamos agora dar uma olhada em seu diagrama de fiação com o conversor de frequência.
equipamento de frenagem do conversor de frequência do guindaste
Geralmente, os inversores de baixa potência têm a unidade de frenagem integrada, portanto, você pode conectar o resistor de frenagem diretamente aos terminais do inversor.
Vamos primeiro entender dois pontos de conhecimento.
Primeiramente, a tensão normal do barramento do conversor de frequência é de aproximadamente 540 V CC (modelo de 380 V CA). Quando o motor está em operação, a tensão do barramento ultrapassa 540 V, com um valor máximo permitido de 700-800 V. Se esse valor máximo for excedido por um longo período ou com frequência, o conversor de frequência será danificado. Portanto, são utilizados dispositivos de frenagem e resistores de frenagem para reduzir o consumo de energia e evitar a sobretensão do barramento.
Em segundo lugar, existem duas situações em que o motor pode transitar de um estado elétrico para um estado gerador:
A. Desaceleração rápida ou tempo de desaceleração muito curto para cargas de alta inércia.
B. Sempre em modo de geração de energia quando a carga é levantada e abaixada.
Para o mecanismo de elevação de um guindaste, refere-se ao tempo em que a desaceleração da elevação e da descida cessa, e ao tempo em que o motor está em estado de geração de energia durante a descida de cargas pesadas. Você pode pensar no mecanismo de translação por conta própria.
O processo de funcionamento da unidade de frenagem:
a) Quando o motor elétrico desacelera sob a ação de uma força externa, ele opera em estado de geração, produzindo energia regenerativa. A força eletromotriz CA trifásica gerada por ele é retificada por uma ponte trifásica totalmente controlada, composta por seis diodos de roda livre na seção inversora do conversor de frequência, o que aumenta continuamente a tensão do barramento CC dentro do conversor de frequência.
b) Quando a tensão CC atinge uma determinada tensão (a tensão de partida da unidade de frenagem, como CC 690 V), o interruptor de alimentação da unidade de frenagem abre e a corrente flui para o resistor de frenagem.
c) O resistor de frenagem libera calor, absorve energia regenerativa, reduz a velocidade do motor e diminui a tensão do barramento CC do conversor de frequência.
d) Quando a tensão do barramento CC cai para um determinado valor (tensão de parada da unidade de frenagem, como 690 V CC), o transistor de potência da unidade de frenagem é desligado. Nesse momento, nenhuma corrente de frenagem flui pelo resistor, e o resistor de frenagem dissipa calor naturalmente, reduzindo sua própria temperatura.
e) Quando a tensão do barramento CC subir novamente para ativar a unidade de frenagem, a unidade de frenagem repetirá o processo acima para equilibrar a tensão do barramento e garantir o funcionamento normal do sistema.
Devido à operação de curta duração da unidade de frenagem, que implica em tempos de energização muito curtos a cada vez, o aumento de temperatura durante esse período é bastante instável. Além disso, o intervalo entre cada energização é maior, permitindo que a temperatura caia o suficiente para o mesmo nível da temperatura ambiente. Portanto, a potência nominal do resistor de frenagem é significativamente reduzida, diminuindo também o preço. Ademais, como há apenas um IGBT com tempo de frenagem na ordem de milissegundos, os indicadores de desempenho transiente para a ativação e desativação do transistor de potência precisam ser baixos, sendo o tempo de desativação o mais curto possível para reduzir a tensão do pulso de desativação e proteger o transistor. O mecanismo de controle é relativamente simples e fácil de implementar. Devido a essas vantagens, o sistema é amplamente utilizado em cargas de energia potencial, como guindastes, e em situações que exigem frenagem rápida, porém de curta duração.