В статье рассказано какие существуют типы тормозных резисторов. Указаны их основные характеристики. Описан принцип действия, этапы расчета, а также даны советы по подключению.
Назначение тормозного резистора для преобразователя частоты, расчет
Принцип работы тормозного резистора
Устройство
Тормозной резистор – это элемент электрического аппарата механизма с большой инерционной массой. При динамическом торможении он поглощает излишне выделяемую электрическую энергию и конвертирует в тепловую.
При снижении или увеличении скорости, кинетическая энергия двигателя превращается в электрическую и оказывает воздействие на клеммы преобразователя частоты (ЧП). Такой эффект может вызвать перегрузку с последующим отключением частотника. Чтобы погасить избыток энергии и преобразовать мощность в тепло, в машинах и механизмах, используют тормозной резистор для частотного преобразователя.
Для чего используется
Тормозной резистор (ТР) используется если:
- существует потребность механизма в более эффективном торможении;
- нужно исключить ошибки, вызванные перенапряжением, возникшим при подключении мотора к увеличенной нагрузке;
- необходимо обеспечит устойчивую работу электродвигателя в подъемном механизме.
Типы тормозных резисторов
Существует два вида тормозных резисторов, отличающихся материалом корпуса:
- Алюминиевые;
- Керамические.
По сравнению с керамическими, алюминиевые резисторы больше используются в погрузочно-разгрузочных машинах и агрегатах (ленточный конвейер, башенный кран). Они удобные, аккуратные, «упакованные» в оболочку. Их можно прикрепить на теплопроводное основание. Для увеличения теплосъема можно помещать в теплоотводящую жидкость. Но в цене они дороже керамических.
Также резисторы различают по типу заявленной мощности. При выборе нужно ориентироваться на два основных показателя: сопротивление R и рассеиваемую мощность P.
Для лучшего сочетания некоторые резисторы собирают блоками из нескольких штук. При этом номиналы у всех в комплекте должны быть одинаковыми. Если прибор с подходящей мощностью отсутствует, то создают последовательное или параллельное соединение и подключают таким образом.
Резисторные блоки подключают напрямую при помощи тормозного модуля. Все зависит от того, какой преобразователь используется. Если процесс торможения занимает больше времени чем требуется, рекомендуется выполнить проверку ТР на наличие больших токов. Поэтому рекомендуется выбирать ТР с увеличенной номинальной мощностью, нежели указано в инструкции.
Механизмы, работа которых напрямую связана с электродвигателем, достаточно будет стандартного сопротивления тормозного резистора. Для более крупных машин сопротивление подбирается исходя из длительности и особенностей тормозного процесса.
Справка! Напряжение звена постоянного тока при замыкании тормозного ключа составляет 760 вольт.
Основные характеристики тормозных резисторов
Характеристики резисторов должны отвечать параметрам электропривода, типу частотного преобразователя, режимам пуска и эксплуатации двигателя. Тормозные резисторы выбирают:
- По циклу торможения;
- Числу фаз;
- Номинальному напряжению;
- Максимальной и номинальной мощности;
- Сопротивлению;
- Классу защиты;
- Режиму работы электродвигателя.
Расчет делают на стадии проекта электрического привода или при модернизации.
Циклы торможения
Динамическое торможение – рассеивание энергии двигателя на блоке резисторов, подключенном к шине постоянного тока на преобразователе частот.
Различают три вида торможения:
- Резистивное – направление энергии торможения от двигателя к подключенному резистору;
- Переменным током – энергия торможения распределяется путем изменения состояний потерь в двигателе;
- Постоянным током – энергия действует в качестве сигнала индукционного торможения.
Циклы торможения различаются на низко инерционные (НИ) – 10% и высоко инерционные (ВИ) – 40%. Резисторы с НИ циклом используются в бытовых электрических приборах (вентиляторы) а с ВИ циклом в подъемно-транспортных механизмах (краны, лифты, подъемники).
Число фаз, номинальное напряжение
По числу фаз ТР делятся на одно и трехфазные. Главное различие в величине напряжения. К первым можно отнести электрические приборы с напряжением 220-240 вольт. Вторые рассчитаны на использование механизмов с напряжением 380-480 вольт. Трехфазные, при соблюдении техники безопасности и правил подключения, могут применяться и в машинах с меньшим напряжением.
Максимальная и номинальная мощность
При выборе тормозного резистора нужно основываться на номинальную мощность. Производитель указал параметр в инструкции, как расчетную величину на протяжении эксплуатации прибора. Максимальная мощность также указана в характеристиках, но постоянная работа в «авральном» режиме приведет к преждевременному износу и поломке изделия. Показатели мощности колеблются в пределах от 0,2 до 50 кВт. Если необходимо обеспечить мощность свыше 50 киловатт, то путем параллельного подключения нескольких ТР, можно достичь показателя в 450-500 кВт.
Важно! Если в выходном транзисторе произошло короткое замыкание, то преобразователь частоты нужно отключить от сети с помощью выключателя. Это предотвратит рассеяние мощности в тормозном резисторе.
Сопротивление
В зависимости от скорости торможения, определяют величину сопротивления. Если сопротивление больше, то время торможения меньше. И наоборот. Показатели от 2 до 180 Ом. Сопротивление присоединяют к клеммам преобразователя частоты и к разъемам «вход» внешнего тормозного прерывателя. В зависимости от мощности частотника, происходит подбор номинального сопротивления. Сопротивление цепи выбранного тормозного резистора не должно превышать рекомендованного значения.
Внимание! Если резистор будет с повышенным омическим сопротивлением, то возникнет вероятность автоматического отключения преобразователя частоты.
Класс защиты
Класс защиты IP — система степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды. Маркируется международным знаком IP и двух цифр после него.
Первая цифра – попадание твёрдых предметов
| Диаметр — 0 | нет защиты | |
| 1 | > 50 мм | большие поверхности тела, нет защиты от сознательного контакта |
| 2 | > 12,5 мм | пальцы и подобные объекты |
| 3 | > 2,5 мм | инструменты, кабели и т.п. |
| 4 | > 1 мм | большинство проводов, болты и т.п. |
| 5 | пылезащищённое | некоторое количество пыли может проникать внутрь, однако это не нарушает работу устройства.
Полная защита от контакта |
| 6 | пыленепроницаемое | пыль не может попасть в устройство.
Полная защита от контакта |
Вторая – защита от воды
| — | нет защиты | |
| 1 | вертикальные капли | вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства |
| 2 | вертикальные капли под углом до 15° | вертикально капающая вода не должна нарушать работу устройства, если его отклонить от рабочего положения на угол до 15° |
| 3 | падающие брызги | защита от дождя. Вода льётся вертикально или под углом до 60° к вертикали |
| 4 | брызги | защита от брызг, падающих в любом направлении |
| 5 | струи | защита от водяных струй с любого направления |
| 6 | морские волны | защита от морских волн или сильных водяных струй. Попавшая внутрь корпуса вода не должна нарушать работу устройства |
| 7 | кратковременное погружение на глубину до 1м | при кратковременном погружении вода не попадает в количествах, нарушающих работу устройства. Постоянная работа в погружённом режиме не предполагается |
| 8 | длительное погружение на глубину более 1м | полная водонепроницаемость. Устройство может работать в погружённом режиме |
Режим работы электродвигателя
У электродвигателей есть два режима работы: двигательный и тормозной.
Двигательный режим – преобразование электрической энергии в механическую. Тормозной – поглощение механической энергии и преобразование ее в электрическую.
Чтобы остановить работающий электродвигатель существует два способа. Когда остановка происходит по инерции – режим выбега. После подачи сигнала отключения на ЧП, ротор электромотора вращается по инерции. Когда идет процесс управляемого замедления – это режим торможения. При таком режиме время замедления пользователь настраивает сам.
Как правильно рассчитать тормозной резистор для частотного преобразователя
Исходные данные: номинальное напряжение, мощность, частота вращения электродвигателя, момент инерции, время остановки и т.д.
Этапы расчета
Расчет делается в несколько этапов:
- Определение максимального момента торможения:
где n 1 – начальная скорость замедления;
n 2 – конечная скорость замедления;
J – сумма моментов инерции на валу;
t – проектное время замедления.
- Расчет механической мощности:
где М – максимальный момент торможения.
- Вычисление электрической мощности:
где к – коэффициент уменьшения нагрузки.
- Расчет максимального тормозного сопротивления:
где U – напряжение звена постоянного тока;
Р – электрическая мощность торможения.
- Определение мощности добавочного сопротивления:
Справка! Если передаточный механизм не включен в состав электропривода, значение КПД редуктора считается равным единице.
Советы по подключению тормозного резистора
Существует два способа подключения:
- Внутренний, когда резистор располагается внутри преобразователя частот;
- Внешний, через прерыватель, подключенный к шине внутри преобразователя.
На выбор подключения влияют конструктивные особенности конкретного агрегата и мощность преобразователя частоты. Первый способ подходит для ЧП до 30 кВт. Второй предназначен для более мощных.
Несколько советов по подключению:
Перед началом работ измерьте напряжение на клеммах.
Обесточьте силовой модуль.
Соблюдайте правила монтажа, во избежание замыкания.
Обеспечьте сохранность кабеля от механических повреждений.
Используйте кабель с двойной изоляцией.
Прокладывайте в раздельных каналах или трубах.
Применять соединительные кабели длиной не более 100 метров при допустимом сечении вывода – 35 мм².
При выборе резистора следует начать с требований, предъявляемых процессом. Изучить технические характеристики. Рассмотреть специально для конкретного применения. В некоторых случаях решением может быть сочетание последовательного и параллельного соединения.
