Leverandører av bremseenheter minner om at med utviklingen av industriell automatiseringsproduksjon har bruksfrekvensen av frekvensomformere økt. For å oppnå maksimal produksjonseffektivitet er det ofte nødvendig å øke støtteutstyret til frekvensomformere, for eksempel energikrevende bremseenheter og bremsemotstander, for å forbedre produksjonseffektiviteten. Basert på egenskapene, manglene og sammensetningen av energikrevende bremsing i frekvensomformere, analyserer denne artikkelen optimaliseringsmetodene for energikrevende bremseenheter og bremsemotstander i frekvensomformere.
1. Energiforbruksbremsing av frekvensomformer
Metoden som brukes for energiforbruksbremsing er å installere en bremsekomponent på likestrømssiden av frekvensomformeren, som forbruker den regenererte elektriske energien på bremsemotstanden for å oppnå bremsing. Dette er den mest direkte og enkle måten å behandle den regenererte energien på. Den forbruker den regenererte energien på motstanden gjennom en dedikert energiforbruksbremsekrets og konverterer den til termisk energi. Denne motstanden kalles motstandsbremsing.
Egenskapene til energiforbruksbremsing er enkel krets og lav pris. Men når motorhastigheten synker under bremseprosessen, reduseres også den kinetiske energien til drivsystemet, noe som resulterer i en reduksjon i motorens regenerative kapasitet og bremsemoment. Derfor er det vanlig å støte på fenomenet "kryping" ved lave hastigheter i bremsesystemer med høy treghet, noe som påvirker nøyaktigheten av parkeringstid eller posisjon. Derfor er energiforbruksbremsing bare aktuelt for parkering med generell belastning. Energiforbruksbremsing består av to deler: bremseenheten og bremsemotstanden.
(1) Bremseenhet
Bremseenhetens funksjon er å koble til energiforbrenningskretsen når spenningen Ud i likestrømskretsen overstiger den spesifiserte grensen, slik at likestrømskretsen kan frigjøre energi i form av termisk energi etter å ha passert gjennom bremsemotstanden. Bremseenheten kan deles inn i to typer: innebygd og ekstern. Den innebygde typen er egnet for laveffekts frekvensomformere for generell bruk, mens den eksterne typen er egnet for høyeffekts frekvensomformere eller arbeidsforhold med spesielle krav til bremsing. I prinsippet er det ingen forskjell mellom de to. Bremseenheten fungerer som en "bryter" for å koble til bremsemotstanden, som inkluderer en effekttransistor, en spenningsprøvetakingssammenligningskrets og en drivkrets.
(2) Bremsemotstand
Bremsemotstand er en bærer som brukes til å forbruke den regenerative energien til en elektrisk motor i form av termisk energi, som inkluderer to viktige parametere: motstandsverdi og effektkapasitet. To vanlige typer motstander innen ingeniørfag er korrugerte motstander og motstander av aluminiumslegering: korrugerte motstander bruker vertikale overflatekorrugeringer for å lette varmespredning og redusere parasittinduktans, og høy flammehemmende uorganiske belegg er valgt for å effektivt beskytte motstandsledningene mot aldring og forlenge levetiden. Motstander av aluminiumslegering har bedre værbestandighet og vibrasjonsmotstand enn tradisjonelle motstander av porselensramme, og er mye brukt i tøffe miljøer med høye krav. De er enkle å installere tett, enkle å feste kjøleribber og har et vakkert utseende.
Prosessen med energiforbruksbremsing er som følger: når den elektriske motoren bremser eller reverserer under ytre kraft (inkludert å bli slept), går den elektriske motoren i en genererende tilstand, og energien mates tilbake til likestrømskretsen, noe som får busspenningen til å stige; Bremseenheten tar prøver av busspenningen. Når likestrømsspenningen når ledningsverdien som er satt av bremseenheten, leder strømbryterrøret til bremseenheten, og strømmen flyter gjennom bremsemotstanden; Bremsemotstanden konverterer elektrisk energi til termisk energi, noe som reduserer motorhastigheten og senker likestrømsbusspenningen; Når busspenningen faller til avskjæringsverdien som er satt av bremseenheten, kuttes brytertransistoren til bremseenheten, og ingen strøm flyter gjennom bremsemotstanden.
Ledningsavstanden mellom bremseenheten og frekvensomformeren, samt mellom bremseenheten og bremsemotstanden, bør være så kort som mulig (med en ledningslengde på mindre enn 2 m), og ledningstverrsnittet bør oppfylle kravene til utløpsstrømmen til bremsemotstanden. Når bremseenheten er i drift, vil bremsemotstanden generere mye varme. Bremsemotstanden bør ha gode varmespredningsforhold, og varmebestandige ledninger bør brukes til å koble til bremsemotstanden. Ledningene bør ikke berøre bremsemotstanden. Bremsemotstanden bør festes godt med isolasjonsputer, og installasjonsposisjonen bør sikre god varmespredning. Når du installerer bremsemotstanden i kabinettet, bør den installeres på toppen av frekvensomformerkabinettet.
2. Valg av bremseenhet
Generelt sett, når man bremser en elektrisk motor, er det et visst tap inne i motoren, som er omtrent 18 % til 22 % av det nominelle dreiemomentet. Derfor, hvis det nødvendige bremsemomentet beregnes til å være mindre enn 18 % til 22 % av motorens nominelle dreiemoment, er det ikke nødvendig å koble til bremseenheten.
Ved valg av bremseenhet er bremseenhetens maksimale driftsstrøm det eneste grunnlaget for valget.
3. Optimalisering av valg av bremsemotstand
Under bremseenhetens drift avhenger stigningen og fallet i DC-busspenningen av konstanten RC, hvor R er motstandsverdien til bremsemotstanden og C er kapasiteten til den interne kondensatoren i frekvensomformeren.
Bremsemotstandens motstandsverdi er for høy, noe som forårsaker langsom bremsing. Hvis den er for liten, kan bremsebryterkomponentene lett bli skadet. Generelt, når lastens treghet ikke er for stor, antas det at opptil 70 % av energien som forbrukes av motoren under bremsing forbrukes av bremsemotstanden, og 30 % av energien forbrukes av forskjellige tap i selve motoren og lasten.
Den dissiperte effekten til bremsemotstanden for lavfrekvent bremsing er vanligvis 1/4 til 1/5 av motoreffekten, og den dissiperte effekten må økes ved hyppig bremsing. Noen frekvensomformere med liten kapasitet er utstyrt med bremsemotstander inni, men ved bremsing ved høye frekvenser eller gravitasjonsbelastninger har de interne bremsemotstandene utilstrekkelig varmespredning og er utsatt for skade. I dette tilfellet bør eksterne bremsemotstander med høy effekt brukes i stedet. Alle typer bremsemotstander bør bruke motstander med lav induktansstruktur. Tilkoblingsledningen bør være kort, og det bør brukes tvunnet par eller parallell ledning. Lavinduktanstiltak bør iverksettes for å forhindre og redusere induktansenergien fra å bli lagt til bremsebryterrøret, noe som forårsaker skade på bremsebryterrøret. Hvis induktansen i kretsen er stor og motstanden er liten, vil det forårsake skade på bremsebryterrøret.
Bremsemotstanden er nært knyttet til svinghjulsmomentet til den elektriske motoren, og svinghjulsmomentet til den elektriske motoren varierer under drift. Derfor er det vanskelig å beregne bremsemotstanden nøyaktig, og en omtrentlig verdi oppnås vanligvis ved hjelp av empiriske formler.
RZ>=(2 × UD)/I formelen: Dvs. nominell strøm til frekvensomformeren; UD-frekvensomformerens likestrømsbusspenning
På grunn av bremsemotstandens kortsiktige driftsmodus, basert på motstandens egenskaper og tekniske spesifikasjoner, kan den nominelle effekten til bremsemotstanden i det variable frekvenshastighetsreguleringssystemet vanligvis beregnes ved hjelp av følgende formel:
PB=K × Pav × η%, der PB er bremsemotstandens nominelle effekt; K er bremsemotstandens reduksjonskoeffisient; Pav er gjennomsnittlig effektforbruk under bremsing; η er bremseutnyttelsesgraden.
For å redusere motstandsnivået til bremsemotstandene, tilbyr ulike produsenter av frekvensomformere ofte bremsemotstander med samme motstandsverdi for flere forskjellige motorkapasiteter. Derfor er forskjellen i bremsemomentet som oppnås under bremseprosessen betydelig. For eksempel tilbyr Emerson TD3000-seriens frekvensomformer en bremsemotstandspesifikasjon på 3 kW og 20 Ω for frekvensomformere med motorkapasiteter på 22 kW, 30 kW og 37 kW. Når bremseenheten leder ved en likespenning på 700 V, er bremsestrømmen:
IB=700/20=35A
Bremsemotstandens effekt er:
PB0=(700)2/20=24,5 kW
Bremseenheten og bremsemotstanden som brukes i systemet med variabel frekvenshastighetsregulering er viktige konfigurasjoner for sikker og pålitelig drift av systemet med variabel frekvenshastighetsregulering med regenerativ energi og nøyaktige parkeringskrav. Derfor bør valget av bremseenhet og bremsemotstand optimaliseres når man velger riktig system med variabel frekvenshastighetsregulering. Dette reduserer ikke bare sjansen for feil i systemet med variabel frekvenshastighetsregulering, men gjør det også mulig for det konstruerte systemet med variabel frekvenshastighetsregulering å ha høye dynamiske ytelsesindikatorer.