Um fornecedor de conversores de frequência específicos para guindastes lembra que os resistores de frenagem são componentes comuns no controle industrial diário de guindastes. Qual a sua função específica no sistema elétrico dos guindastes? E como alguns guindastes utilizam uma unidade de frenagem (chopper de frenagem)? Qual a relação entre ela e o resistor de frenagem? Hoje, vamos abordar em detalhes as funções e os princípios de funcionamento dos resistores e unidades de frenagem.
Método de frenagem para consumo de energia de guindastes
O resistor de frenagem, em resumo, tem a função de "gerar calor". Em termos técnicos, ele converte o excesso de energia elétrica em energia térmica e a utiliza.
Existem muitos tipos de resistores de frenagem em termos de estrutura, incluindo resistores de frenagem corrugados, resistores de frenagem com revestimento de alumínio, resistores de frenagem de aço inoxidável, entre outros. A escolha específica depende do ambiente de trabalho. Cada um possui suas próprias vantagens e desvantagens.
Podemos resumir sua função em uma palavra: "interruptor". Sim, trata-se de um interruptor mais avançado. Ao contrário dos interruptores comuns, ele possui internamente um transistor de alta potência GTR. Ele pode conduzir uma corrente elevada e também ser ligado e desligado em alta frequência de operação, com um tempo de resposta de milissegundos.
Após obter uma compreensão geral do resistor de frenagem e da unidade de frenagem, vamos agora dar uma olhada em seu diagrama de fiação com o conversor de frequência.
Método de frenagem para consumo de energia de guindastes
Geralmente, os inversores de baixa potência têm a unidade de frenagem integrada, portanto, você pode conectar o resistor de frenagem diretamente aos terminais do inversor.
Vamos primeiro entender dois pontos de conhecimento.
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.
Devido à operação de curta duração da unidade de frenagem, que implica em tempos de energização muito curtos a cada vez, o aumento de temperatura durante esse período é bastante instável. Além disso, o intervalo entre cada energização é maior, permitindo que a temperatura caia o suficiente para o mesmo nível da temperatura ambiente. Portanto, a potência nominal do resistor de frenagem é significativamente reduzida, diminuindo também o preço. Ademais, como há apenas um IGBT com tempo de frenagem na ordem de milissegundos, os indicadores de desempenho transiente para a ativação e desativação do transistor de potência precisam ser baixos, sendo o tempo de desativação o mais curto possível para reduzir a tensão do pulso de desativação e proteger o transistor. O mecanismo de controle é relativamente simples e fácil de implementar. Devido a essas vantagens, o sistema é amplamente utilizado em cargas de energia potencial, como guindastes, e em situações que exigem frenagem rápida, porém de curta duração.