Leverantörer av bromsenheter påminner om att i takt med utvecklingen av industriell automation har användningsfrekvensen för frekvensomvandlare ökat. För att uppnå maximal produktionseffektivitet är det ofta nödvändigt att utöka frekvensomvandlarens stödutrustning, såsom energikrävande bromsenheter och bromsmotstånd, för att förbättra produktionseffektiviteten. Baserat på egenskaper, brister och sammansättning av energikrävande bromsning i frekvensomvandlare analyserar denna artikel optimeringsmetoder för energikrävande bromsenheter och bromsmotstånd i frekvensomvandlare.
1. Energiförbrukningsbromsning av frekvensomvandlare
Metoden som används för energiförbrukningsbromsning är att installera en bromskomponent på frekvensomvandlarens likströmssida, som förbrukar den regenererade elektriska energin på bromsmotståndet för att uppnå bromsning. Detta är det mest direkta och enkla sättet att bearbeta den regenererade energin. Den förbrukar den regenererade energin på motståndet via en dedikerad energiförbrukningsbromskrets och omvandlar den till termisk energi. Detta motstånd kallas motståndsbromsning.
Egenskaperna för energiförbrukande bromsning är enkel krets och lågt pris. Men under bromsningsprocessen, när motorhastigheten minskar, minskar även drivsystemets kinetiska energi, vilket resulterar i en minskning av motorns regenerativa kapacitet och bromsmoment. Därför är det vanligt att man i bromssystem med hög tröghet stöter på fenomenet "krypning" vid låga hastigheter, vilket påverkar noggrannheten i parkeringstid eller position. Därför är energiförbrukande bromsning endast tillämplig vid parkering med allmän belastning. Energiförbrukande bromsning består av två delar: bromsenheten och bromsmotståndet.
(1) Bromsenhet
Bromsenhetens funktion är att ansluta energiförlustkretsen när likströmskretsens spänning Ud överstiger den angivna gränsen, vilket gör att likströmskretsen kan frigöra energi i form av termisk energi efter att ha passerat genom bromsmotståndet. Bromsenheten kan delas in i två typer: inbyggd och extern. Den inbyggda typen är lämplig för generella frekvensomvandlare med låg effekt, medan den externa typen är lämplig för frekvensomvandlare med hög effekt eller arbetsförhållanden med speciella krav på bromsning. I princip finns det ingen skillnad mellan de två. Bromsenheten fungerar som en "brytare" för att ansluta bromsmotståndet, vilket inkluderar en effekttransistor, en spänningssamplingsjämförelsekrets och en drivkrets.
(2) Bromsmotstånd
Bromsmotstånd är en bärare som används för att förbruka den regenerativa energin från en elmotor i form av termisk energi, vilket inkluderar två viktiga parametrar: resistansvärde och effektkapacitet. Två vanliga typer av motstånd inom teknik är korrugerade motstånd och aluminiumlegeringsmotstånd: korrugerade motstånd använder vertikala ytkorrugeringar för att underlätta värmeavledning och minska parasitinduktans, och hög flamskyddande oorganiska beläggningar väljs för att effektivt skydda motståndskablarna från åldring och förlänga deras livslängd. Aluminiumlegeringsmotstånd har bättre väderbeständighet och vibrationsbeständighet än traditionella porslinsrammotstånd och används ofta i tuffa miljöer med höga krav. De är enkla att installera tätt, lätta att fästa kylflänsar och har ett vackert utseende.
Processen för energiförbrukningsbromsning är följande: när elmotorn retarderar eller reverserar under yttre kraft (inklusive att den släpas), går elmotorn i ett genererande tillstånd, och energin matas tillbaka till likströmskretsen, vilket får busspänningen att stiga; Bromsenheten samplar busspänningen. När likströmsspänningen når det ledningsvärde som ställts in av bromsenheten, leder bromsenhetens strömbrytarrör och ström flyter genom bromsmotståndet; Bromsmotståndet omvandlar elektrisk energi till termisk energi, vilket minskar motorns hastighet och sänker likströmsbusspänningen; När busspänningen sjunker till det avstängningsvärde som ställts in av bromsenheten, stängs bromsenhetens brytartransistor av, och ingen ström flyter genom bromsmotståndet.
Kabelavståndet mellan bromsenheten och frekvensomvandlaren, samt mellan bromsenheten och bromsmotståndet, bör vara så kort som möjligt (med en ledningslängd på mindre än 2 m), och ledningsarean bör uppfylla kraven för bromsmotståndets urladdningsström. När bromsenheten är i drift kommer bromsmotståndet att generera en stor mängd värme. Bromsmotståndet bör ha god värmeavledningsförmåga, och värmebeständiga ledningar bör användas för att ansluta bromsmotståndet. Ledningarna bör inte vidröra bromsmotståndet. Bromsmotståndet bör vara ordentligt fixerat med isoleringsplattor, och installationsläget bör säkerställa god värmeavledning. Vid installation av bromsmotståndet i skåpet bör det installeras ovanpå frekvensomvandlarens skåp.
2. Val av bromsenhet
Generellt sett, vid bromsning av en elmotor, uppstår en viss förlust inuti motorn, vilket är cirka 18 % till 22 % av det nominella vridmomentet. Om det erforderliga bromsmomentet beräknas vara mindre än 18 % till 22 % av motorns nominella vridmoment, finns det därför inget behov av att ansluta bromsanordningen.
Vid val av bromsenhet är bromsenhetens maximala driftsström den enda grunden för valet.
3. Optimeringsval av bromsmotstånd
Under bromsenhetens drift beror ökningen och sänkningen av DC-busspänningen på konstanten RC, där R är bromsmotståndets resistansvärde och C är kapaciteten hos frekvensomvandlarens interna kondensator.
Bromsmotståndets resistansvärde är för högt, vilket orsakar långsam inbromsning. Om det är för litet skadas bromsbrytarens komponenter lätt. Generellt sett, när lastens tröghet inte är för stor, tror man att upp till 70 % av den energi som motorn förbrukar under bromsning förbrukas av bromsmotståndet, och 30 % av energin förbrukas av olika förluster i själva motorn och lasten.
Bromsmotståndets avgivna effekt vid lågfrekvent bromsning är generellt 1/4 till 1/5 av motoreffekten, och den avgivna effekten måste ökas vid frekvent bromsning. Vissa frekvensomformare med liten kapacitet är utrustade med bromsmotstånd inuti, men vid bromsning vid höga frekvenser eller gravitationsbelastningar har de interna bromsmotstånden otillräcklig värmeavledning och är benägna att skadas. I detta fall bör externa bromsmotstånd med hög effekt användas istället. Alla typer av bromsmotstånd bör använda motstånd med låg induktansstruktur. Anslutningskabeln bör vara kort och tvinnad parledning eller parallellledning bör användas. Åtgärder med låg induktans bör vidtas för att förhindra och minska induktansenergin från att läggas till bromskopplingsröret, vilket orsakar skador på bromskopplingsröret. Om kretsens induktans är stor och resistansen är liten kommer det att orsaka skador på bromskopplingsröret.
Bromsmotståndet är nära relaterat till elmotorns svänghjulsmoment, och elmotorns svänghjulsmoment varierar under drift. Därför är det svårt att beräkna bromsmotståndet noggrant, och ett ungefärligt värde erhålls vanligtvis med hjälp av empiriska formler.
RZ>=(2 × UD)/I formeln: Dvs. frekvensomvandlarens märkström; UD-frekvensomvandlarens likströmsbussspänning
På grund av bromsmotståndets kortsiktiga arbetssätt kan bromsmotståndets nominella effekt i ett variabelt frekvens- och hastighetsregleringssystem generellt beräknas med följande formel, baserat på motståndets egenskaper och tekniska specifikationer:
PB=K × Pav × η%, där PB är bromsmotståndets nominella effekt; K är bromsmotståndets nedgraderingskoefficient; Pav är den genomsnittliga effektförbrukningen under bromsning; η är bromsutnyttjandegraden.
För att minska resistansnivån hos bromsmotstånd tillhandahåller olika tillverkare av frekvensomvandlare ofta bromsmotstånd med samma resistansvärde för flera olika motorkapaciteter. Därför är skillnaden i bromsmoment som erhålls under bromsningsprocessen betydande. Till exempel tillhandahåller Emerson TD3000-seriens frekvensomvandlare en bromsmotståndsspecifikation på 3 kW och 20 Ω för frekvensomvandlare med motorkapaciteter på 22 kW, 30 kW och 37 kW. När bromsenheten leder vid en likspänning på 700 V är bromsströmmen:
IB=700/20=35A
Bromsmotståndets effekt är:
PB0=(700)2/20=24,5 kW
Bromsenheten och bromsmotståndet som används i systemet med variabel frekvensreglering är viktiga konfigurationer för säker och tillförlitlig drift av systemet med variabel frekvensreglering med regenerativ energi och noggranna parkeringskrav. Därför bör valet av bromsenhet och bromsmotstånd optimeras när man väljer rätt system med variabel frekvensreglering. Detta minskar inte bara risken för fel i systemet med variabel frekvensreglering, utan möjliggör också för det konstruerade systemet med variabel frekvensreglering att ha höga dynamiska prestandaindikatorer.