Un fournisseur de convertisseurs de fréquence spécifiques aux grues vous rappelle que les résistances de freinage sont omniprésentes dans la commande industrielle quotidienne des grues. On les appelle aussi simplement résistances de freinage. Quel est leur rôle précis dans le système électrique des grues ? Certaines grues utilisent également un dispositif de freinage (hacheur de freinage) ; quel est le lien entre ce dispositif et la résistance de freinage ? Nous allons aujourd'hui aborder en détail les fonctions et les principes de fonctionnement des résistances de freinage et des dispositifs de freinage.
méthode de freinage par consommation d'énergie de la grue
La résistance de freinage, en un mot, sert à générer de la chaleur. Plus précisément, elle convertit l'énergie électrique excédentaire en énergie thermique et la dissipe.
Il existe de nombreux types de résistances de freinage, notamment les résistances à tôle ondulée, celles à enveloppe en aluminium et celles en acier inoxydable. Le choix du modèle dépend de l'environnement de travail. Chaque type présente ses propres avantages et inconvénients.
On peut résumer sa fonction en un seul mot : « interrupteur ». Il s’agit en fait d’un interrupteur plus sophistiqué. Contrairement aux interrupteurs ordinaires, il intègre un transistor GTR de puissance. Il peut supporter un courant important et s’activer et se désactiver à haute fréquence, avec un temps de fonctionnement de l’ordre de la milliseconde.
Après avoir acquis une compréhension générale de la résistance de freinage et de l'unité de freinage, examinons maintenant leur schéma de câblage avec le convertisseur de fréquence.
méthode de freinage par consommation d'énergie de la grue
Généralement, les onduleurs de faible puissance intègrent l'unité de freinage, ce qui permet de connecter directement la résistance de freinage aux bornes de l'onduleur.
Commençons par comprendre deux points essentiels.
Firstly, the normal bus voltage of the frequency converter is around DC540V (AC 380V model). When the motor is in the generating state, the bus voltage will exceed 540V, with a maximum allowable value of 700-800V. If this maximum value is exceeded for a long time or frequently, the frequency converter will be damaged. Therefore, braking units and braking resistors are used for energy consumption to prevent excessive bus voltage.
Secondly, there are two situations in which the motor can transition from an electric state to a generating state:
A、 Rapid deceleration or too short deceleration time for high inertia loads.
B、 Always in power generation mode when the load is lifted and lowered.
For the lifting mechanism of a crane, it refers to the time when the lifting and lowering deceleration stops, and the time when the motor is in the power generation state during heavy load lowering. You can think about the translation mechanism yourself.
The action process of the braking unit:
a、 When the electric motor decelerates under external force, it operates in a generating state, producing regenerative energy. The three-phase AC electromotive force generated by it is rectified by a three-phase fully controlled bridge composed of six freewheeling diodes in the inverter section of the frequency converter, which continuously increases the DC bus voltage inside the frequency converter.
b、 When the DC voltage reaches a certain voltage (the starting voltage of the braking unit, such as DC690V), the power switch tube of the braking unit opens and the current flows to the braking resistor.
c、 The braking resistor releases heat, absorbs regenerative energy, reduces motor speed, and lowers the DC bus voltage of the frequency converter.
d、 When the DC bus voltage drops to a certain voltage (braking unit stop voltage such as DC690V), the power transistor of the braking unit is turned off. At this time, no braking current flows through the resistor, and the braking resistor naturally dissipates heat, reducing its own temperature.
e、 When the voltage of the DC bus rises again to activate the braking unit, the braking unit will repeat the above process to balance the bus voltage and ensure the normal operation of the system.
Du fait du fonctionnement de courte durée de l'unité de freinage, c'est-à-dire de la très courte durée de mise sous tension à chaque cycle, l'élévation de température pendant la mise sous tension est loin d'être stable. L'intervalle entre chaque mise sous tension est plus long, ce qui permet à la température de redescendre suffisamment pour atteindre le niveau de la température ambiante. Par conséquent, la puissance nominale de la résistance de freinage est considérablement réduite, et le prix en découle. De plus, la présence d'un seul IGBT avec un temps de freinage de l'ordre de la milliseconde impose de faibles performances transitoires lors de l'activation et de la désactivation du transistor de puissance, et même un temps de désactivation aussi court que possible afin de réduire la tension d'impulsion à la désactivation et de protéger le transistor. Le mécanisme de commande est relativement simple et facile à mettre en œuvre. Grâce à ces avantages, ce système est largement utilisé dans les charges à potentiel énergétique tel que les grues et dans les situations nécessitant un freinage rapide et de courte durée.