Dacă lucrați cu un VFD de 380 V, probabil că la un moment dat v-ați întrebat: „Am nevoie chiar de un rezistor de frânare și, dacă o fac, cum îl aleg pe cel potrivit?” Să trecem peste jargon aici - aceasta nu este o scufundare profundă a unui manual, este chestiile despre care vorbim de fapt la magazin atunci când clienții ne sună panicați în legătură cu defecțiunile de supratensiune. În calitate de furnizor de VFD, vedem această greșeală tot timpul: oamenii iau orice rezistor vechi de pe un raft și se întreabă de ce unitatea lor se declanșează în 10 minute într-un ciclu de încărcare grea.
În primul rând, să clarificăm elementele de bază: de ce un VFD de 380 V are nevoie chiar și de un rezistor de frânare în primul rând? Când un VFD încetinește un motor, în special ceva cu multă inerție - cum ar fi un transportor, un ascensor sau un ventilator care se rotește de la viteza maximă - motorul acționează ca un generator. Acesta alimentează acea energie suplimentară înapoi în magistrala DC a VFD-ului. Dacă acea energie nu poate merge nicăieri, tensiunea magistralei DC crește. Pentru un sistem de 380V, tensiunea nominală a magistralei DC este de aproximativ 540V (deoarece 380V x √2 este ~537V, rotunjim la 540). Majoritatea VFD-urilor se declanșează la aproximativ 680 V pentru modelele de 380 V, iar acest vârf este exact ceea ce declanșează defecțiunea. Un rezistor de frânare este supapa de siguranță: disipă acea energie în exces sub formă de căldură, menținând magistrala DC într-un interval sigur.
Acum, înainte de a trece la calcule, să lămurim un mit comun: nu aveți nevoie de o rezistență de frânare pentru fiecare VFD. Dacă sarcina dvs. este ușoară sau decelerați foarte treptat (de exemplu, un ventilator care încetinește peste 30 de secunde), unitatea de frânare internă a VFD-ului ar putea face față. Dar dacă faceți decelerări rapide, ridicați sarcini grele (unde gravitația trage motorul, deci generează putere tot timpul) sau sarcini cu inerție mare, un rezistor nu este negociabil. Vedem acest lucru tot timpul cu unitatea noastră de frecvență variabilă în 3 faze, care este folosită în orice, de la liniile de ambalare până la manipularea materialelor - clienții omit adesea rezistența și se termină cu timpi de nefuncționare care ar fi putut fi evitati.
Bine, deci știi că ai nevoie de o rezistență. Acum, cum îl alegi pe cel potrivit? Să dezvăluim acest lucru pas cu pas, fără formule fanteziste pe care trebuie să le memorezi.
Primul pas: aflați puterea nominală a VFD-ului dvs. și motorul cu care este asociat. Acest lucru nu este negociabil. Dacă aveți un motor de 5 CP, probabil că vă uitați la o intrare monofazată VFD de 5 CP pentru configurații mici sau la un invertor de 7,5 Kw pentru aplicații mai grele de 380 V. Așteptați, nu, puterea se transferă peste tensiune, așa că asigurați-vă că potriviți puterea nominală a VFD-ului cu motorul, nu doar cai putere. De exemplu, un motor de 7,5 kW consumă o anumită cantitate de curent, iar VFD-ul dvs. este dimensionat pentru a se descurca. Ultimul lucru pe care îl doriți este un rezistor prea mic, care se supraîncălzi și se arde la mijlocul ciclului.
Apoi, calculați energia maximă de frânare pe care trebuie să o disipați. Aici se încurcă cei mai mulți oameni, pentru că doar iau un rezistor cu aceeași putere ca VFD-ul lor. Greşit. Energia pe care trebuie să o gestioneze rezistorul se bazează pe cât de multă inerție oprești și cât de repede o oprești. Să rămânem simplu: iată o formulă aproximativă pe care o folosim cu clienții. În primul rând, obțineți inerția sarcinii dvs. (GD² în metrică sau WR² în imperial - majoritatea specificațiilor motorului vor enumera acest lucru) și viteza de la care decelerați. Energia de frânare este de aproximativ 0,5 x J x (ω1² – ω2²), unde J este inerția și ω este viteza unghiulară. Dar dacă nu doriți să faceți calcule, o regulă generală pe care o folosim la magazinul nostru: pentru decelerări rapide (mai puțin de 10 secunde pentru o sarcină mare), utilizați un rezistor nominal pentru cel puțin 50% din puterea de ieșire a VFD-ului dvs. Pentru decelerări lente (10-30 de secunde), 25% este suficient, iar dacă vă opriți (fără decelerare intenționată), s-ar putea să nu aveți nevoie nici măcar de una mare.
Stai, hai să testăm asta cu un exemplu. Să presupunem că aveți o unitate VFD de 100 CP care rulează un transportor care cântărește 5000 lbs și trebuie să o încetiniți de la 60 Hz la 0 Hz în 5 secunde. Aceasta este o decelerare rapidă și cu inerție mare, așa că aveți nevoie de un rezistor evaluat pentru ~50% din 100 CP, adică 50 CP. Convertiți-l în kilowați dacă preferați: 50 CP înseamnă ~ 37 kW, deci o rezistență de frânare de 37 kW. Dacă ai folosi aici o rezistență de 10 CP, s-ar supraîncălzi în 2 minute, nu glumă. Am avut clienți care au venit la noi cu acea problemă exactă - au redus rezistența, iar acum linia lor este oprită pentru o zi.
Al doilea parametru cheie: valoarea rezistenței. Acest lucru este la fel de important ca și puterea. Dacă rezistența este prea mică, rezistorul va absorbi prea mult curent din magistrala DC, ceea ce poate deteriora tranzistorul de frânare intern al VFD-ului (aceasta este partea care pornește și oprește rezistorul). Dacă este prea mare, nu va disipa suficientă energie și veți avea în continuare defecțiuni de supratensiune. Deci, cum găsești rezistența potrivită? Din nou, nu te punem să faci matematică nebună. Formula este: R = (Vdc_max – Vdc_nominal) x 1,4 / Ib_max. Așteptați, să traducem că: Vdc_max este tensiunea de declanșare a VFD-ului dvs. (pentru unități de 380 V, adică 680 V), Vdc_nominal este tensiunea normală a magistralei DC (~540 V) și Ib_max este curentul de frânare maxim pe care îl poate suporta unitatea de frânare a VFD-ului dvs. Cele mai multe specificații VFD listează acest Ib_max chiar în manual - de exemplu, unitatea noastră invertor de 7,5 Kw are un curent de frânare maxim de 15 A. Să conectăm asta: R = (680 – 540) x 1,4 /15 = (140) x1,4 /15 = ~13 ohmi. Aceasta este rezistența ta țintă. Dacă nu puteți găsi o rezistență exactă de 13 ohmi, apropiați-vă cât mai mult posibil - 12 sau 15 ohmi este în regulă, doar nu mergeți mult mai jos sau mai sus.
Al treilea lucru de verificat: ciclul de lucru. Ciclul de lucru este cât de des funcționează efectiv rezistența de frânare. Dacă decelerați doar o dată pe oră, acesta este un ciclu de funcționare scăzut, astfel încât să puteți obține un rezistor din aluminiu care este mai ieftin. Dar dacă procesul dvs. se desfășoară în fiecare minut - cum ar fi un lift care urcă și coboară de 10 ori pe oră sau o mașină de ambalat care se oprește și pornește constant - aveți nevoie de un rezistor evaluat pentru un ciclu de funcționare ridicat, de obicei o unitate răcită cu apă sau cu ventilator. Ultimul lucru pe care îl doriți este un rezistor care funcționează doar câteva cicluri înainte de a se supraîncălzi și de a-și sufla siguranța termică.
Stai, hai să legăm asta înapoi de produse reale. Dacă utilizați unitatea noastră de frecvență variabilă cu 3 faze, care este evaluată pentru 380 V, vă recomandăm de obicei potrivirea puterii nominale a rezistenței la 40-60% din puterea VFD-ului, în funcție de sarcina dvs. De exemplu, un VFD de 7,5 kW se poate asocia cu o rezistență de frânare de 3,7 kW. Dar dacă sarcina dvs. are o inerție super mare, creșteți-o până la 5 kW. Pentru unitatea noastră VFD de 100 CP, acesta este un motor mare, așa că aproape întotdeauna sugerăm o rezistență de frânare de 50 kW pentru decelerări rapide. Vindem, de asemenea, VFD 220v 3 Phase pentru configurații de tensiune mai mică, dar calculul rezistenței este similar - trebuie doar să ajustați tensiunea magistralei DC pentru 220V, care este ~310V nominal, declanșează la ~400V.
Greșeli frecvente pe care le vedem tot timpul: în primul rând, oamenii amestecă rezistențele monofazate și trifazate. Dacă aveți un VFD trifazat, aveți nevoie de un rezistor de frânare trifazat (sau trei rezistențe monofazate conectate în paralel). Dacă utilizați un rezistor monofazat pe o magistrală trifazată, aceasta nu va disipa energia în mod uniform, ceea ce duce la supraîncălzire. În al doilea rând, ei ignoră temperatura mediului ambiant. Dacă panoul dvs. se află într-un mediu fierbinte (cum ar fi o brutărie sau o fabrică fără curent alternativ), trebuie să reduceți puterea rezistorului cu 10-20% - căldura face rezistențele mai puțin eficiente, astfel încât un rezistor de 5 kW într-un panou de 100 ° F ar putea fi eficient de doar 4 kW. În al treilea rând, ei uită de montarea rezistenței. Rezistoarele de frânare se încălzesc - ca, foarte fierbinți - până la 300 ° C în unele cazuri. Dacă îl montați lângă piese din plastic sau alte componente electronice, este un pericol de incendiu. Asigurați-vă că este montat pe un panou metalic cu flux de aer bun sau în propria sa carcasă.
Să parcurgem un exemplu rapid pentru a concretiza acest lucru. Să presupunem că porniți un motor de 380 V de 5 CP care alimentează un transportor mic și trebuie să-l decelerați în 8 secunde (decelerare moderată, nu super rapidă). Aveți o intrare VFD monofazată de 5 CP? Stai, nu, stai, intrare monofazată de 5 CP pentru 380 V? Așteptați, nu, să corectăm asta: intrarea monofazată VFD de 5 CP este pentru intrare monofazată de 220 V la ieșire trifazată de 220 V. Pentru 380 V, ați folosi unitatea noastră de frecvență variabilă cu 3 faze, care este o intrare trifazată de 380 V. Să presupunem că este un VFD de 3,7 kW (aproximativ 5 CP). Decelerare moderată, deci ciclul de funcționare este scăzut – decelerați o dată la fiecare 5 minute. Energia de frânare necesară este de ~25% din puterea VFD, deci ~0,9kW. Curentul maxim de frânare pentru acest VFD este de 10A. Calculați rezistența: R = (680 – 540) x1,4 /10 = ~19,6 ohmi. Așa că ai alege o rezistență de frânare de 1 kW, 20 ohmi, evaluată pentru ciclu de funcționare scăzut, montată cu un flux de aer bun. Asta este — fără defecțiuni de supratensiune, fără timpi de nefuncționare.
Acum, ce se întâmplă dacă încă nu ești sigur? De aceea suntem aici. Mulți clienți încearcă să calculeze singuri acest lucru și ajung să ghicească, ceea ce duce la probleme. Vindem VFD-uri și rezistențe de potrivire de ani de zile, așa că vă putem ajuta să treceți peste presupuneri. Nu trebuie să dați peste cap calculul sau să cumpărați piesa greșită. Indiferent dacă lucrați cu unitatea noastră invertor de 7,5 Kw, o unitate mai mică de 5 CP sau o unitate VFD mare de 100 CP, vă putem ghida prin specificațiile exacte de care aveți nevoie pentru rezistența dvs. de frânare.
Așteptați, un ultim sfat: verificați întotdeauna tensiunea nominală a rezistenței. Pentru sistemele de 380 V, rezistența de frânare trebuie să gestioneze până la 680 V la borna magistralei DC. Dacă obțineți un rezistor evaluat pentru doar 500 V, acesta se va defecta prima dată când obțineți un vârf de tensiune. Aceasta este o altă greșeală comună - oamenii se uită la 380V nominal și primesc un rezistor evaluat pentru 380V, nu tensiunea DC de vârf. Asigurați-vă că este evaluat pentru cel puțin 700 V DC pentru a fi în siguranță.
Să încheiem asta. Selectarea unei rezistențe de frânare pentru un VFD de 380 V nu trebuie să fie complicată. Începeți prin a confirma că aveți nevoie de unul (decelerări rapide, inerție mare, sarcini mari = da), potriviți puterea nominală cu viteza și inerția dvs. de decelerare, obțineți valoarea corectă a rezistenței din fișa de specificații a VFD-ului dvs., verificați ciclul de funcționare și temperatura ambiantă și nu săriți niciodată tensiunea nominală. Dacă sunteți încă neclar în legătură cu orice parte a acestui lucru - indiferent dacă îl dimensionați pentru unitatea noastră de frecvență variabilă trifazată, intrarea monofazată VFD de 5 CP sau oricare dintre celelalte modele ale noastre - contactați-vă. Vă putem ajuta să alegeți rezistența perfectă, astfel încât VFD-ul dumneavoastră să funcționeze fără probleme, fără defecte, fără timpi de nefuncționare. Nu riscați să vă închideți operațiunea din cauza unui rezistor greșit - permiteți-ne să eliminăm presupunerile.
Referințe
- Siemens Industry, „Braking Resistor Selection for Variable Frequency Drives”, Biblioteca de automatizare, 2022.
- Allen-Bradley, „380V VFD Application Guide”, Rockwell Automation Technical Documentation, 2021.
- Întreținerea construcțiilor electrice, „Avoid Common Braking Resistor Mistakes”, Revista ECM, iunie 2023.
- Compania Baldor Electric, „Calculele energiei de inerție și frânare pentru VFD”, Buletin tehnic pentru motor și acționare, 2020.