نحوه انتخاب مقاومت ترمز برای درایوهای فرکانس متغیر

انتخاب مقاومت‌های ترمز برای درایوهای فرکانس متغیر (VFD) یک جنبه حیاتی در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است که مستقیماً بر ایمنی تجهیزات و راندمان عملیاتی تأثیر می‌گذارد. پیکربندی مناسب مقاومت های ترمز نه تنها به طور موثر انرژی احیا کننده را از موتور دفع می کند، بلکه از خطاهای اضافه ولتاژ در VFD جلوگیری می کند و عمر مفید تجهیزات را افزایش می دهد. در زیر تجزیه و تحلیل دقیق روش های انتخاب مقاومت ترمز VFD ارائه شده است:

I. اصل کار مقاومت های ترمز

وقتی موتور در حالت احیا کننده است (مانند هنگام فرود بار سنگین یا کاهش سرعت سریع)، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و به گذرگاه DC VFD برمی‌گردد. عملکرد مقاومت ترمز این است که این انرژی احیا کننده را از بین می برد و در نتیجه ولتاژ باس را ثابت نگه می دارد. اصل اصلی آن شامل تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی حرارتی و اتلاف آن است، در نتیجه از افزایش ولتاژی که می تواند باعث خاموش شدن محافظتی VFD شود، جلوگیری می کند.

II. محاسبه پارامترهای انتخاب کلید

1. محاسبه مقدار مقاومت

فرمول نظری: R کمتر یا مساوی (Udc²) / (0.8 × P)

جایی که Udc ولتاژ باس DC اینورتر است (معمولاً 600 ولت DC برای سیستم 380 ولت AC)، و P قدرت ترمز است. در کاربردهای عملی، یک حاشیه ایمنی باید در نظر گرفته شود. توصیه می شود که مقدار مقاومت انتخاب شده 10 تا 20 درصد بیشتر از مقدار محاسبه شده باشد. برای مثال، برای ترمز موتور 15 کیلوواتی در عرض 5 ثانیه، حداقل مقاومت محاسبه شده تقریباً 40 Ω است. در نهایت می توان رتبه 45-50 Ω را انتخاب کرد.

2. محاسبه توان

انتخاب باید بر اساس فرکانس و مدت ترمز باشد:

● ترمز مداوم: P بیشتر یا مساوی با انرژی بازسازی / چرخه ترمز.

● ترمز متناوب: P=ED × K (که ED انرژی در هر چرخه ترمز است و K ضریب اتلاف گرما است).

در سناریوهای معمولی، توصیه می شود یک مقاومت ترمز با 150% توان نامی موتور برای مکانیسم های بالابرنده جرثقیل انتخاب شود. تجهیزات ترمز با فرکانس بالا مانند سانتریفیوژها به 200٪ یا بیشتر نیاز دارند.

3. تایید ظرفیت حرارتی

بررسی با استفاده از روش I²t: ظرفیت حرارتی مجاز مقاومت باید از گرمای تولید شده توسط ترمز واقعی بیشتر باشد. به عنوان مثال، اگر یک شرایط عملیاتی معین 50 کیلوژول انرژی در هر سیکل ترمز تولید کند و 6 بار در دقیقه ترمز کند، ظرفیت حرارتی مورد نیاز سالانه مقاومت باید بزرگتر یا مساوی 18 مگاژول باشد.

III. راه حل هایی برای شرایط عملیاتی خاص

1. محیط‌های بلند{1}}

به ازای هر 1000 متر افزایش در ارتفاع، ظرفیت اتلاف گرما 5٪ تا 10٪ کاهش می یابد که نیاز به افزایش متناظر در حاشیه توان دارد. هنگامی که در ارتفاع 3000 متری کار می کنید، توصیه می شود قدرت را 20٪ تا 30٪ افزایش دهید.

2. چند{1}}سیستم های موازی موتور

هنگامی که چندین موتور از یک واحد ترمز مشترک استفاده می کنند، قدرت مقاومت باید بر اساس 120٪ حداکثر توان تولید همزمان ممکن هر موتور انتخاب شود. به عنوان مثال، برای سه واحد موتور 7.5 کیلو وات، پیکربندی باید 27 کیلو وات (7.5 × 3 × 1.2) باشد.

3. سناریوهای ترمز مکرر

برای تجهیزاتی مانند ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی و آسانسورها، استفاده از مقاومت‌های{0}}هوای{{1} اجباری که 3 تا 5 برابر خنک‌سازی طبیعی راندمان اتلاف گرما را ارائه می‌دهند، توصیه می‌شود. یک مطالعه موردی نشان می‌دهد که پس از نصب فن‌های خنک‌کننده، ظرفیت کارکرد مداوم مقاومت‌های با همان مشخصات از 30 ثانیه به 2 دقیقه افزایش یافت.

IV. انتخاب مواد و فرآیند

1. مقاومت های آلیاژی

مواد آلیاژی نیکل-کروم می‌توانند تا دمای 600 درجه را تحمل کنند و برای جهش‌های جریان کوتاه مدت-بالا{3} مناسب هستند. داده های آزمایش نشان می دهد که مقاومت های آلیاژی با کیفیت بالا می توانند 10 برابر جریان نامی را به مدت 5 ثانیه بدون آسیب تحمل کنند.

2. مقاومت های راه راه

ساختار موجدار منحصر به فرد، ناحیه اتلاف گرما را بیش از 30 درصد افزایش می دهد و آنها را برای کاربردهای محدود{1} فضا مناسب می کند. مقایسه‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که در همان رتبه‌بندی توان، دمای سطح مقاومت‌های موجدار 15 تا 20 درجه کمتر از مقاومت‌های سیمی{5}} سنتی است.

3. درجه حفاظت

تجهیزات فضای باز باید دارای رتبه حفاظتی IP54 یا بالاتر باشند. در محیط های مرطوب، مدل هایی با پوشش مقاوم در برابر رطوبت توصیه می شود. در یک مطالعه موردی شامل تجهیزات پورت، میزان خرابی پس از استفاده از مقاومت‌های IP65 تا 70 درصد کاهش یافت.

V. نکات کلیدی برای نصب و راه اندازی

1. مشخصات سیم کشی

فاصله بین مقاومت و درایو فرکانس متغیر نباید از 5 متر تجاوز کند. سطح مقطع سیم{1}}را بر اساس 10 A/mm² انتخاب کنید. آزمایشات میدانی نشان می‌دهد که استفاده از کابل 35 میلی‌متر مربعی، تلفات خط را تا 28 درصد در مقایسه با کابل 25 میلی‌متر مربع کاهش می‌دهد.

2. نظارت بر دما

توصیه می شود یک کلید دما را نصب کنید (معمولاً روی 150 درجه تنظیم می شود). یک پروژه مقاوم سازی در یک کارخانه فولاد نشان داد که نصب کنترل دما باعث کاهش 90 درصدی فرسودگی مقاومت می شود.

3. روش های تست

در طول آزمایش بدون بار، ولتاژ ترمز نباید از حداکثر مقدار مجاز اینورتر (معمولاً 800 ولت) تجاوز کند. در یک مورد آزمایشی، یک اسیلوسکوپ یک ولتاژ 730 ولتی را در لحظه ترمز گرفتن ثبت کرد. این با تنظیم مقدار مقاومت تا 700 ولت کنترل شد.

VI. عیب یابی عیب های معمولی

1. گرمای بیش از حد مقاومت

علاوه بر بررسی اینکه آیا مقاومت انتخابی اندازه کمتری دارد، بررسی کنید که آیا فرکانس ترمز از مقدار طراحی شده بیشتر است یا خیر. در یک کارخانه نساجی، تنظیم زمان ترمز از 2 ثانیه به 3 ثانیه دمای مقاومت را تا 40 درجه کاهش داد.

2. عملکرد ضعیف ترمز

این ممکن است ناشی از یک مقدار مقاومت بسیار بالا باشد. برای اندازه گیری مقاومت واقعی از مولتی متر استفاده کنید. در یک نمونه، دستگاهی با درجه بندی 50 Ω با اندازه گیری 58 Ω پیدا شد. پس از تعویض، زمان ترمز 35٪ کاهش یافت.

3. شکست عایق

Conduct regular inspections using a 500 V megohmmeter; the insulation resistance should be >1 MΩ. پس از اجرای یک رژیم آزمایش سه ماهه توسط یک کارخانه شیمیایی، حوادث آتش سوزی الکتریکی به صفر کاهش یافت.

VII. پیشرفت‌های{1}فناوری پیشرفته

1. دستگاه های بازسازی انرژی

واحدهای بازسازی جدید می توانند بیش از 90 درصد از انرژی الکتریکی بازسازی شده را به شبکه بازگردانند. پس از مقاوم‌سازی، یک مرکز لجستیکی معین به صرفه‌جویی سالانه 120000 کیلووات ساعت برق دست یافت. با این حال، سرمایه گذاری اولیه 3 تا 5 برابر ترمز مقاومتی است.

2. سیستم های مقاومت هوشمند

ماژول های مقاومت مجهز به ارتباط CAN bus می توانند داده هایی مانند دما و مقادیر مقاومت را در زمان واقعی بارگذاری کنند. پس از اینکه یک خط تولید خودرو خاص این فناوری را پذیرفت، زمان از کار افتادن تجهیزات تا 60 درصد کاهش یافت.

3. فناوری ذخیره انرژی ابررسانا

سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی مغناطیسی ابررسانا که در حال حاضر در مرحله آزمایشی هستند دارای زمان پاسخگویی هستند<1 ms and may replace traditional resistors in the future; however, their cost is currently too high (approximately $5,000/kJ).

همانطور که در تجزیه و تحلیل بالا نشان داده شده است، انتخاب یک مقاومت ترمز نیازمند محاسبه جامع پارامترهای الکتریکی، ارزیابی شرایط عملیاتی و در نظر گرفتن عوامل اقتصادی است. توصیه می شود مهندسان در طول فرآیند انتخاب، تجزیه و تحلیل انرژی کاملی انجام دهند و در صورت لزوم از نرم افزار شبیه سازی برای تأیید استفاده کنند. انتخاب صحیح نه تنها ایمنی سیستم را تضمین می کند، بلکه مصرف انرژی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و راندمان عملیاتی کلی را بهبود می بخشد.