Wauzaji wa kitengo cha breki wanakukumbusha kwamba pamoja na maendeleo ya uzalishaji wa automatisering ya viwanda, mzunguko wa matumizi ya waongofu wa mzunguko umekuwa ukiongezeka. Ili kufikia ufanisi wa juu zaidi wa uzalishaji, mara nyingi inahitajika kuongeza vifaa vya kusaidia vya vibadilishaji masafa, kama vile vitengo vya breki vinavyotumia nishati na vipinga vya breki, ili kuboresha ufanisi wa uzalishaji. Kulingana na sifa, mapungufu, na muundo wa uwekaji breki unaotumia nishati katika vibadilishaji masafa, makala haya yanachanganua mbinu za uteuzi wa uboreshaji wa vitengo vya breki vinavyotumia nishati na vipinga vya breki katika vibadilishaji masafa.
1. Uvunjaji wa matumizi ya nishati ya kibadilishaji cha mzunguko
Njia inayotumika kwa uwekaji breki wa matumizi ya nishati ni kusakinisha kijenzi cha breki kwenye upande wa DC wa kibadilishaji masafa, ambacho hutumia nishati ya umeme iliyozalishwa upya kwenye kipinga cha breki ili kufikia breki. Hii ndiyo njia ya moja kwa moja na rahisi zaidi ya kusindika nishati iliyorejeshwa. Hutumia nishati iliyozalishwa upya kwenye kipingamizi kupitia sakiti maalum ya kusimamisha matumizi ya nishati na kuibadilisha kuwa nishati ya joto. Kipinga hiki kinaitwa upinzani wa kusimama.
Tabia za kusimama kwa matumizi ya nishati ni mzunguko rahisi na bei ya chini. Walakini, wakati wa mchakato wa kuvunja, kasi ya gari inapungua, nishati ya kinetic ya mfumo wa kuendesha pia hupungua, na kusababisha kupungua kwa uwezo wa kuzaliwa upya na torque ya kuvunja ya gari. Kwa hiyo, katika mifumo ya drag yenye inertia ya juu, ni kawaida kukutana na jambo la "kutambaa" kwa kasi ya chini, ambayo inathiri usahihi wa muda wa maegesho au nafasi. Kwa hiyo, kusimama kwa matumizi ya nishati kunatumika tu kwa maegesho na mizigo ya jumla. Ufungaji wa matumizi ya nishati ni pamoja na sehemu mbili: kitengo cha breki na kizuia breki.
(1) Kitengo cha breki
Kazi ya kitengo cha kuvunja ni kuunganisha mzunguko wa uharibifu wa nishati wakati voltage Ud ya mzunguko wa DC inazidi kikomo maalum, kuruhusu mzunguko wa DC kutoa nishati kwa namna ya nishati ya joto baada ya kupita kwenye upinzani wa kuvunja. Kitengo cha kuvunja kinaweza kugawanywa katika aina mbili: kujengwa ndani na nje. Aina iliyojengwa inafaa kwa waongofu wa mzunguko wa chini wa nguvu-kusudi la jumla, wakati aina ya nje inafaa kwa waongofu wa mzunguko wa juu-nguvu au hali ya kazi na mahitaji maalum ya kuvunja. Kimsingi, hakuna tofauti kati ya hizo mbili. Kitengo cha breki hutumika kama "kubadili" kuunganisha kipinga cha breki, ambacho ni pamoja na transistor ya nguvu, mzunguko wa kulinganisha wa sampuli za voltage, na mzunguko wa kuendesha gari.
(2) Kizuia breki
Upinzani wa kusimama ni carrier unaotumiwa kutumia nishati ya kuzaliwa upya ya motor ya umeme kwa namna ya nishati ya joto, ambayo inajumuisha vigezo viwili muhimu: thamani ya upinzani na uwezo wa nguvu. Aina mbili za resistors zinazotumiwa kwa kawaida katika uhandisi ni vipinga vya bati na vipinga vya aloi ya alumini: vipinga vya bati hutumia corrugations ya wima ya uso ili kuwezesha uharibifu wa joto na kupunguza inductance ya vimelea, na mipako ya isokaboni ya juu ya moto huchaguliwa ili kulinda kwa ufanisi waya za upinzani kutoka kwa kuzeeka na kupanua maisha yao ya huduma; Vipimo vya aloi za alumini vina upinzani bora wa hali ya hewa na upinzani wa vibration kuliko vipinga vya jadi vya sura ya porcelaini, na hutumiwa sana katika mazingira magumu na mahitaji ya juu. Ni rahisi kusakinisha kwa ukali, ni rahisi kupachika sinki za joto, na zina mwonekano mzuri.
Mchakato wa kuvunja matumizi ya nishati ni kama ifuatavyo: wakati motor ya umeme inapungua au inarudi nyuma chini ya nguvu ya nje (ikiwa ni pamoja na kuburuzwa), motor ya umeme inaendesha katika hali ya kuzalisha, na nishati hutolewa kwa mzunguko wa DC, na kusababisha voltage ya basi kuongezeka; Kitengo cha kusimama kinatoa sampuli za voltage ya basi. Wakati voltage ya DC inafikia thamani ya uendeshaji iliyowekwa na kitengo cha kuvunja, tube ya kubadili nguvu ya kitengo cha kuvunja hufanya, na sasa inapita kupitia kupinga kwa kuvunja; Kipinga cha kuvunja hubadilisha nishati ya umeme kuwa nishati ya joto, kupunguza kasi ya motor na kupunguza voltage ya basi ya DC; Wakati voltage ya basi inapungua kwa thamani ya kukatwa iliyowekwa na kitengo cha kuvunja, transistor ya nguvu ya kubadili ya kitengo cha kuvunja hukatwa, na hakuna sasa inapita kupitia kupinga kwa kuvunja.
Umbali wa wiring kati ya kitengo cha kuvunja na kibadilishaji cha mzunguko, na pia kati ya kitengo cha breki na kipinga cha kuvunja, inapaswa kuwa fupi iwezekanavyo (na urefu wa waya wa chini ya 2m), na sehemu ya msalaba wa waya inapaswa kukidhi mahitaji ya kutokwa kwa sasa ya kipinga cha kuvunja. Wakati kitengo cha kuvunja kinafanya kazi, upinzani wa kusimama utazalisha kiasi kikubwa cha joto. Kipinga cha kusimama kinapaswa kuwa na hali nzuri ya kusambaza joto, na waya zinazostahimili joto zinapaswa kutumika kuunganisha kizuia breki. Waya hazipaswi kugusa kipinga cha kuvunja. Kipinga cha kusimama kinapaswa kuwa imara fasta na usafi wa insulation, na nafasi ya ufungaji inapaswa kuhakikisha uharibifu mzuri wa joto. Wakati wa kufunga upinzani wa kuvunja kwenye baraza la mawaziri, inapaswa kuwekwa juu ya baraza la mawaziri la kubadilisha mzunguko.
2. Uchaguzi wa kitengo cha kuvunja
Kwa ujumla, wakati wa kuvunja motor ya umeme, kuna kiasi fulani cha hasara ndani ya motor, ambayo ni karibu 18% hadi 22% ya torque iliyopimwa. Kwa hivyo, ikiwa torque inayohitajika ya kusimama imehesabiwa kuwa chini ya 18% hadi 22% ya torque iliyokadiriwa ya motor, hakuna haja ya kuunganisha kifaa cha kuvunja.
Wakati wa kuchagua kitengo cha kuvunja, kiwango cha juu cha uendeshaji wa kitengo cha kuvunja ni msingi pekee wa uteuzi.
3. Uboreshaji uteuzi wa kupinga kusimama
Wakati wa uendeshaji wa kitengo cha kuvunja, kupanda na kushuka kwa voltage ya basi ya DC inategemea RC ya mara kwa mara, ambapo R ni thamani ya upinzani ya kupinga kuvunja na C ni uwezo wa capacitor ya ndani ya kubadilisha mzunguko.
Thamani ya upinzani ya kizuia breki ni ya juu sana, na kusababisha kusimama polepole. Ikiwa ni ndogo sana, vipengele vya kubadili braking vinaharibiwa kwa urahisi. Kwa ujumla, wakati inertia ya mzigo sio kubwa sana, inaaminika kuwa hadi 70% ya nishati inayotumiwa na motor wakati wa kuvunja hutumiwa na upinzani wa kuvunja, na 30% ya nishati hutumiwa na hasara mbalimbali za motor yenyewe na mzigo.
Nguvu iliyopotea ya kipinga cha breki kwa breki ya masafa ya chini kwa ujumla ni 1/4 hadi 1/5 ya nguvu ya gari, na nguvu iliyopotea inahitaji kuongezwa wakati wa kuvunja mara kwa mara. Vigeuzi vingine vya masafa ya uwezo mdogo vina vifaa vya kupinga breki ndani, lakini wakati wa kuvunja kwa masafa ya juu au mizigo ya mvuto, vipinga vya ndani vya breki havina utaftaji wa kutosha wa joto na huathirika na uharibifu. Katika kesi hii, upinzani wa nje wa nguvu wa juu unapaswa kutumika badala yake. Aina zote za resistors za kusimama zinapaswa kutumia vipinga na miundo ya chini ya inductance; Waya ya kuunganisha inapaswa kuwa fupi na jozi iliyopotoka au waya sambamba inapaswa kutumika. Hatua za chini za inductance zinapaswa kuchukuliwa ili kuzuia na kupunguza nishati ya inductance kuongezwa kwenye tube ya kubadili akaumega, na kusababisha uharibifu wa tube ya kubadili breki. Ikiwa inductance ya mzunguko ni kubwa na upinzani ni mdogo, itasababisha uharibifu wa tube ya kubadili kuvunja.
Upinzani wa kusimama unahusiana kwa karibu na torque ya flywheel ya motor ya umeme, na torque ya flywheel ya motor ya umeme inatofautiana wakati wa operesheni. Kwa hiyo, ni vigumu kuhesabu kwa usahihi upinzani wa kusimama, na thamani ya takriban kawaida hupatikana kwa kutumia fomula za majaribio.
RZ>=(2 × UD)/Katika fomula: Yaani iliyokadiriwa sasa ya kibadilishaji masafa; UD frequency kubadilisha voltage DC basi
Kwa sababu ya hali ya muda mfupi ya kufanya kazi ya kipinga cha breki, kwa kuzingatia sifa na maelezo ya kiufundi ya kipingamizi, nguvu ya jina la kipinga cha breki katika mfumo wa udhibiti wa kasi ya masafa kwa ujumla inaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:
PB=K × Pav × η%, ambapo PB ni nguvu ya nominella ya upinzani wa kusimama; K ni mgawo wa kupungua kwa upinzani wa kusimama; Pav ni wastani wa matumizi ya nguvu wakati wa kuvunja; η ni kiwango cha matumizi ya breki.
Ili kupunguza kiwango cha upinzani cha vipinga vya breki, watengenezaji anuwai wa kibadilishaji cha masafa mara nyingi hutoa vipinga vya kusimama na thamani sawa ya upinzani kwa uwezo kadhaa tofauti wa motors. Kwa hivyo, tofauti katika torque ya kusimama iliyopatikana wakati wa mchakato wa kuvunja ni muhimu. Kwa mfano, kibadilishaji cha mzunguko wa mfululizo wa Emerson TD3000 hutoa vipimo vya kupinga kusimama kwa 3kW na 20 Ω kwa vibadilishaji vya mzunguko na uwezo wa motor wa 22kW, 30kW, na 37kW. Wakati kitengo cha kusimama kinaendesha kwa voltage ya DC ya 700V, sasa ya kusimama ni:
IB=700/20=35A
Nguvu ya upinzani wa kusimama ni:
PB0=(700)2/20=24.5kW
Kitengo cha breki na kizuia breki kinachotumika katika mfumo wa udhibiti wa kasi ya masafa ya kubadilika ni usanidi muhimu kwa uendeshaji salama na unaotegemewa wa mfumo wa udhibiti wa kasi unaobadilika na nishati ya kuzaliwa upya na mahitaji sahihi ya maegesho. Kwa hiyo, wakati wa kuchagua mfumo sahihi wa udhibiti wa kasi ya mzunguko wa kutofautiana, uteuzi wa kitengo cha kuvunja na upinzani wa kuvunja unapaswa kuboreshwa. Hii sio tu inapunguza uwezekano wa hitilafu katika mfumo wa udhibiti wa kasi ya masafa tofauti, lakini pia huwezesha mfumo ulioundwa wa kudhibiti kasi ya masafa kuwa na viashirio vya juu vya utendaji vinavyobadilika.