Em um sistema de acionamento composto pela rede elétrica, conversor de frequência, motor e carga, a energia pode ser transmitida bidirecionalmente. Quando o motor está em modo de operação como motor elétrico, a energia elétrica é transmitida da rede para o motor através do conversor de frequência, sendo convertida em energia mecânica para acionar a carga, que, portanto, possui energia cinética ou potencial. Quando a carga libera essa energia para alterar seu estado de movimento, o motor é acionado pela carga e entra em modo de operação como gerador, convertendo energia mecânica em energia elétrica e realimentando-a para o conversor de frequência. Essas energias de realimentação são chamadas de energias de frenagem regenerativa, que podem ser devolvidas à rede através de um conversor de frequência ou consumidas nos resistores de frenagem no barramento CC do conversor de frequência (frenagem por consumo de energia). Existem quatro métodos comuns de frenagem para conversores de frequência.
1. Frenagem com consumo de energia
O método de frenagem por consumo de energia utiliza um chopper e um resistor de frenagem, e aproveita o resistor de frenagem configurado no circuito CC para absorver a energia elétrica regenerativa do motor, obtendo-se assim uma frenagem rápida do conversor de frequência.
As vantagens da frenagem com baixo consumo de energia:
Construção simples, sem poluição da rede elétrica (em comparação com o controle por realimentação) e baixo custo;
Desvantagens do consumo de energia na frenagem
A eficiência operacional é baixa, especialmente durante frenagens frequentes, que consomem muita energia e aumentam a capacidade do resistor de frenagem.
2. Frenagem com feedback
O método de frenagem por realimentação adota a tecnologia de inversor ativo para converter a energia elétrica regenerada em energia CA da mesma frequência e fase da rede elétrica e devolvê-la à rede, realizando assim a frenagem.
Unidade de frenagem com feedback de energia específica do inversor
Para obter frenagem por realimentação de energia, são necessárias condições como controle de tensão na mesma frequência e fase, controle de corrente de realimentação, etc.
As vantagens da frenagem com feedback
Ele pode operar em quatro quadrantes, e o feedback de energia elétrica melhora a eficiência do sistema;
Desvantagens da frenagem com feedback
1. Este método de frenagem por realimentação só pode ser utilizado sob tensão de rede estável e não propensa a falhas (com flutuações de tensão da rede não superiores a 10%). Isso porque, durante a operação de frenagem da geração de energia, se o tempo de falha de tensão da rede elétrica for superior a 2 ms, pode ocorrer falha de comutação e os componentes podem ser danificados.
2. Poluição harmônica na rede elétrica durante o feedback;
3. Controle complexo e alto custo.
3. Frenagem CC
Definição de frenagem CC:
A frenagem CC geralmente se refere ao momento em que a frequência de saída do conversor de frequência se aproxima de zero e a velocidade do motor diminui para um determinado valor. Nesse momento, o conversor de frequência passa a introduzir corrente contínua (CC) no enrolamento do estator do motor assíncrono, formando um campo magnético estático. Assim, o motor entra em um estado de frenagem que consome energia, girando o rotor para interromper o campo magnético estático e gerar torque de frenagem, fazendo com que o motor pare rapidamente.
Pode ser utilizado em situações onde é necessário um estacionamento preciso ou quando o motor do freio gira de forma irregular devido a fatores externos antes da partida.
Elementos da frenagem CC:
O valor da tensão de frenagem CC é essencialmente o ajuste do torque de frenagem. Obviamente, quanto maior a inércia do sistema de acionamento, maior deverá ser o valor da tensão de frenagem CC. Geralmente, a tensão de saída nominal de um conversor de frequência com tensão CC em torno de 15-20% é de cerca de 60-80V, e alguns utilizam a porcentagem da corrente de frenagem;
O tempo de frenagem CC refere-se ao tempo necessário para aplicar corrente CC ao enrolamento do estator, que deve ser ligeiramente maior do que o tempo de inatividade realmente necessário;
A frequência inicial da frenagem CC, quando a frequência de operação do inversor cai a um certo nível, inicia a transição da frenagem por consumo de energia para a frenagem CC, o que está relacionado aos requisitos de tempo de frenagem da carga. Se não houver requisitos rigorosos, a frequência inicial da frenagem CC deve ser definida o mais baixa possível;
4. Frenagem com realimentação do barramento CC compartilhado
O princípio do método de frenagem com realimentação do barramento CC compartilhado é que a energia regenerativa do motor A é realimentada para o barramento CC comum, e então a energia regenerativa é consumida pelo motor B;
O método de frenagem por realimentação do barramento CC compartilhado pode ser dividido em dois tipos: frenagem por realimentação do barramento CC balanceado compartilhado e frenagem por realimentação do barramento CC de circuito compartilhado.