چگونه مقاومت ترمز مناسب را برای یک VFD 380 ولت انتخاب کنیم؟

اگر با یک VFD 380 ولت کار می کنید، احتمالاً در برخی مواقع از خود پرسیده اید: "آیا حتی به مقاومت ترمز نیاز دارم و اگر نیاز دارم، چگونه مقاومت مناسب را انتخاب کنم؟" بیایید اصطلاحات را در اینجا کوتاه کنیم - این یک کتاب درسی نیست، بلکه چیزهایی است که ما واقعاً در طبقه مغازه در مورد آن صحبت می کنیم، وقتی مشتریان وحشت زده در مورد خطاهای اضافه ولتاژ با ما تماس می گیرند. به عنوان یک تامین کننده VFD، ما همیشه این اشتباه را می بینیم: مردم هر مقاومت قدیمی را از قفسه می گیرند و تعجب می کنند که چرا درایو آنها 10 دقیقه در یک چرخه بار سنگین حرکت می کند.

ابتدا، بیایید اصول اولیه را به طور مستقیم بیان کنیم: چرا یک VFD 380 ولتی در وهله اول حتی به مقاومت ترمز نیاز دارد؟ هنگامی که یک VFD سرعت موتور را کاهش می دهد، به خصوص چیزی که دارای اینرسی زیاد است - مانند نوار نقاله، بالابر یا فن که از سرعت کامل به پایین می چرخد ​​- موتور مانند یک ژنراتور عمل می کند. این انرژی اضافی را به گذرگاه DC VFD برمی‌گرداند. اگر این انرژی به جایی نرسد، ولتاژ باس DC افزایش می یابد. برای یک سیستم 380 ولت، ولتاژ نامی شین DC حدود 540 ولت است (از آنجایی که 380 ولت x √2 ~ 537 ولت است، ما به 540 ولتاژ می کنیم). اکثر VFD ها در مدل های 380 ولت در حدود 680 ولت کار می کنند و این اسپک دقیقاً همان چیزی است که باعث ایجاد خطا می شود. یک مقاومت ترمز سوپاپ ایمنی است: انرژی اضافی را به عنوان گرما از بین می برد و باس DC را در محدوده ایمن نگه می دارد.

اکنون، قبل از اینکه وارد محاسبات شویم، بیایید یک افسانه رایج را روشن کنیم: برای هر VFD به مقاومت ترمز نیازی ندارید. اگر بار شما سبک است، یا سرعت شما به تدریج کاهش می یابد (مثلاً، یک فن که بیش از 30 ثانیه سرعت خود را کاهش می دهد)، واحد ترمز داخلی خود VFD ممکن است آن را مدیریت کند. اما اگر در حال کاهش سریع، بلند کردن بارهای سنگین (جایی که گرانش موتور را می کشد، بنابراین در تمام مدت نیرو تولید می کند)، یا بارهای با اینرسی بالا، یک مقاومت غیرقابل مذاکره است. ما همیشه این را با درایو فرکانس متغیر 3 فاز خود می‌بینیم، که در همه چیز از خطوط بسته‌بندی گرفته تا جابجایی مواد استفاده می‌شود.

خوب، پس می دانید که به یک مقاومت نیاز دارید. حال، چگونه یک مورد مناسب را انتخاب می کنید؟ بیایید این را گام به گام تجزیه کنیم، هیچ فرمول فانتزی که باید حفظ کنید.

مرحله اول: رتبه قدرت VFD خود و موتوری که با آن جفت شده است را مشخص کنید. این غیر قابل مذاکره است. اگر موتور 5 اسب بخاری دارید، احتمالاً به یک ورودی تک فاز VFD 5 اسب بخاری برای تنظیمات کوچک یا یک درایو اینورتر 7.5 کیلوواتی برای کاربردهای سنگین تر 380 ولت نگاه می کنید. صبر کنید، نه—قدرت از طریق ولتاژ منتقل می شود، بنابراین مطمئن شوید که توان نامی VFD را با موتور مطابقت می دهید، نه فقط اسب بخار. به عنوان مثال، یک موتور 7.5 کیلوواتی مقدار مشخصی جریان را می کشد و VFD شما برای مدیریت آن اندازه است. آخرین چیزی که می خواهید مقاومتی است که خیلی کوچک است، بیش از حد گرم می شود و در اواسط چرخه می سوزد.

در مرحله بعد، حداکثر انرژی ترمز مورد نیاز برای اتلاف را محاسبه کنید. اینجا جایی است که اکثر مردم به هم می ریزند، زیرا آنها فقط یک مقاومت با همان قدرت VFD خود را می گیرند. اشتباه است. انرژی که مقاومت باید تحمل کند بر اساس میزان اینرسی شما و سرعت توقف آن است. بیایید این را ساده نگه داریم: در اینجا یک فرمول تقریبی است که برای مشتریان استفاده می کنیم. ابتدا، اینرسی بار خود (GD² در متریک، یا WR² در امپریال - اکثر مشخصات موتور این را ذکر می کنند) و سرعتی که از آن کاهش می دهید را دریافت کنید. انرژی ترمز تقریباً 0.5 x J x (ω1² – ω2²) است، که در آن J اینرسی و ω سرعت زاویه ای است. اما اگر نمی‌خواهید محاسبه کنید، یک قانون کلی که ما در فروشگاه خود استفاده می‌کنیم: برای کاهش سرعت (کمتر از 10 ثانیه برای بار سنگین)، از مقاومتی استفاده کنید که حداقل 50 درصد توان خروجی VFD خود را دارد. برای کاهش سرعت (10 تا 30 ثانیه)، 25٪ کافی است، و اگر در حال توقف هستید (بدون کاهش عمدی)، ممکن است حتی به یک دستگاه بزرگ نیاز نداشته باشید.

صبر کنید، بیایید آن را با یک مثال آزمایش کنیم. فرض کنید یک درایو VFD 100 اسب بخاری دارید که دارای نوار نقاله ای با وزن 5000 پوند است و باید سرعت آن را از 60 هرتز به 0 هرتز در 5 ثانیه کاهش دهید. این یک کاهش سرعت بالا و اینرسی است، بنابراین شما به مقاومتی نیاز دارید که 50 درصد از 100 اسب بخار قدرت داشته باشد، یعنی 50 اسب بخار. اگر ترجیح می دهید آن را به کیلووات تبدیل کنید: 50 اسب بخار ~ 37 کیلو وات است، بنابراین یک مقاومت ترمز 37 کیلووات. اگر از یک مقاومت 10 اسب بخاری در اینجا استفاده کرده باشید، در عرض 2 دقیقه بیش از حد گرم می شود، شوخی نیست. ما مشتریانی داشتیم که دقیقاً با همین مشکل به ما مراجعه کردند - آنها مقاومت را ارزان کردند و اکنون خط آنها برای یک روز قطع شده است.

پارامتر کلیدی دوم: مقدار مقاومت. این به اندازه قدرت مهم است. اگر مقاومت خیلی کم باشد، مقاومت جریان زیادی از گذرگاه DC می گیرد که می تواند به ترانزیستور ترمز داخلی VFD آسیب برساند (این قسمتی است که مقاومت را خاموش و روشن می کند). اگر خیلی زیاد باشد، انرژی کافی را هدر نخواهد داد و همچنان با خطاهای اضافه ولتاژ مواجه خواهید شد. پس چگونه مقاومت مناسب را پیدا می کنید؟ باز هم، ما شما را مجبور به انجام ریاضیات دیوانه نمی کنیم. فرمول این است: R = (Vdc_max – Vdc_nominal) x 1.4 / Ib_max. صبر کنید، بیایید این را ترجمه کنیم: Vdc_max ولتاژ خروجی VFD شما است (برای درایوهای 380 ولت، 680 ولت است)، Vdc_nominal ولتاژ معمولی باس DC (~540 ولت) است، و Ib_max حداکثر جریان ترمزگیری است که واحد ترمز VFD شما می تواند داشته باشد. اکثر مشخصات VFD این Ib_max را دقیقاً در دفترچه راهنما ذکر می کنند - برای مثال، درایو اینورتر 7.5 کیلوواتی ما حداکثر جریان ترمز 15 آمپر دارد. بیایید آن را وصل کنیم: R = (680 - 540) x 1.4 / 15 = (140) x1.4 / 15 = ~ 13 اهم. این مقاومت هدف شماست. اگر نمی توانید یک مقاومت دقیق 13 اهم پیدا کنید، تا حد امکان به آن نزدیک شوید - 12 یا 15 اهم خوب است، فقط خیلی پایین تر یا بالاتر نروید.

سومین موردی که باید بررسی شود: چرخه وظیفه. چرخه وظیفه به این معناست که مقاومت ترمز چند وقت یکبار واقعاً کار می کند. اگر فقط یک بار در ساعت سرعت خود را کاهش می دهید، این چرخه کاری کم است، بنابراین می توانید یک مقاومت آلومینیومی ارزان تر تهیه کنید. اما اگر فرآیند شما در هر دقیقه دوچرخه‌سواری می‌کند - مانند آسانسوری که 10 بار در ساعت بالا و پایین می‌رود، یا ماشین بسته‌بندی که متوقف می‌شود و دائماً شروع به کار می‌کند - به مقاومتی نیاز دارید که برای چرخه کاری بالا درجه بندی شده باشد، معمولاً یک واحد خنک‌کننده با آب یا فن خنک‌کننده. آخرین چیزی که می خواهید مقاومتی است که قبل از گرم شدن بیش از حد و منفجر شدن فیوز حرارتی آن فقط برای چند سیکل کار می کند.

صبر کنید، بیایید این را به محصولات واقعی گره بزنیم. اگر از درایو فرکانس متغیر 3 فاز ما استفاده می کنید، که برای 380 ولت رتبه بندی شده است، ما معمولاً توصیه می کنیم بسته به بار خود، درجه قدرت مقاومت را با 40 تا 60 درصد توان VFD مطابقت دهید. به عنوان مثال، یک VFD 7.5 کیلوواتی ممکن است با یک مقاومت ترمز 3.7 کیلووات جفت شود. اما اگر بار شما اینرسی فوق العاده بالا است، آن را تا 5 کیلو وات افزایش دهید. برای درایو VFD 100 اسب بخاری ما، این یک موتور بزرگ است، بنابراین ما تقریبا همیشه یک مقاومت ترمز 50 کیلوواتی را برای کاهش سرعت پیشنهاد می کنیم. ما همچنین VFD 220 ولت 3 فاز را برای تنظیمات ولتاژ پایین تر می فروشیم، اما محاسبه مقاومت مشابه است - فقط ولتاژ باس DC را برای 220 ولت تنظیم کنید، که 310 ولت نامی است، در 400 ولت ~ حرکت کند.

اشتباهات رایجی که همیشه می بینیم: اول اینکه مردم مقاومت های تک فاز و سه فاز را با هم مخلوط می کنند. اگر یک VFD سه فاز دارید، به یک مقاومت ترمز سه فاز (یا سه مقاومت تک فاز که به صورت موازی سیم کشی شده اند) نیاز دارید. اگر از مقاومت تک فاز در یک باس سه فاز استفاده کنید، انرژی را به طور یکنواخت هدر نمی دهد و منجر به گرم شدن بیش از حد می شود. دوم اینکه دمای محیط را نادیده می گیرند. اگر پانل شما در یک محیط گرم است (مانند نانوایی یا کارخانه بدون AC)، باید قدرت مقاومت را 10-20٪ کاهش دهید - گرما باعث کاهش کارایی مقاومت ها می شود، بنابراین یک مقاومت 5 کیلو واتی در پانل 100 درجه فارنهایت ممکن است فقط 4 کیلو وات موثر باشد. سوم، آنها نصب مقاومت را فراموش می کنند. مقاومت‌های ترمز در برخی موارد تا دمای 300 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شوند – مانند، واقعاً داغ. اگر آن را نزدیک قطعات پلاستیکی یا سایر وسایل الکترونیکی نصب کنید، خطر آتش سوزی وجود دارد. مطمئن شوید که روی یک پانل فلزی با جریان هوا خوب یا در محفظه خودش نصب شده باشد.

بیایید از طریق یک مثال سریع برای ساختن این بتن قدم برداریم. فرض کنید یک موتور 380 ولتی 5 اسب بخاری را راه اندازی می کنید که یک نوار نقاله کوچک را تغذیه می کند و باید سرعت آن را در 8 ثانیه کاهش دهید (کم متوسط، نه فوق العاده سریع). شما یک ورودی تک فاز VFD 5 اسب بخاری دارید؟ صبر کنید، نه صبر کنید، ورودی تک فاز 5 اسب بخار برای 380 ولت؟ صبر کنید، نه، بیایید آن را اصلاح کنیم: ورودی تک فاز VFD 5 اسب بخار برای ورودی تک فاز 220 ولت تا خروجی سه فاز 220 ولت است. برای 380 ولت، از درایو فرکانس متغیر 3 فاز ما استفاده می کنید که ورودی سه فاز 380 ولت است. فرض کنید یک VFD 3.7 کیلوواتی (حدود 5 اسب بخار) است. کاهش سرعت متوسط، بنابراین چرخه کار کم است—شما هر 5 دقیقه یک بار سرعت را کاهش می دهید. انرژی ترمز مورد نیاز ~ 25٪ از قدرت VFD است، بنابراین ~ 0.9 کیلو وات. حداکثر جریان ترمز برای این VFD 10A است. محاسبه مقاومت: R = (680 - 540) x1.4 / 10 = ~ 19.6 اهم. بنابراین می‌توانید یک مقاومت ترمز 1 کیلوواتی و 20 اهم را انتخاب کنید که برای چرخه کاری کم رتبه‌بندی شده و با جریان هوای خوب نصب شده است. همین است—بدون خطای اضافه ولتاژ، بدون خرابی.

حالا اگر هنوز مطمئن نیستید چه؟ به همین دلیل ما اینجا هستیم. بسیاری از مشتریان سعی می کنند این را به تنهایی محاسبه کنند و در نهایت حدس بزنند که منجر به مشکلات می شود. ما سال‌ها است که VFD و مقاومت‌های منطبق را می‌فروشیم، بنابراین می‌توانیم به شما کمک کنیم تا حدس‌ها را برطرف کنید. لازم نیست محاسبات را به هم بزنید یا قطعه اشتباهی بخرید. چه با درایو اینورتر 7.5 کیلوواتی ما، یک واحد کوچکتر 5 اسب بخاری یا یک درایو VFD بزرگ 100 اسب بخاری ما کار می کنید، ما می توانیم مشخصات دقیقی را که برای مقاومت ترمز خود نیاز دارید، به شما معرفی کنیم.

صبر کنید، آخرین نکته: همیشه درجه ولتاژ مقاومت را بررسی کنید. برای سیستم های 380 ولت، مقاومت ترمز باید تا 680 ولت را در ترمینال اتوبوس DC خود تحمل کند. اگر مقاومتی با ولتاژ 500 ولت دریافت کنید، اولین باری که ولتاژ افزایش می یابد، از بین می رود. این یکی دیگر از اشتباهات رایج است - مردم به ولتاژ اسمی 380 ولت نگاه می کنند و مقاومتی با ولتاژ 380 ولت دریافت می کنند، نه اوج ولتاژ DC. مطمئن شوید که حداقل 700 ولت DC درجه بندی شده است تا ایمن باشد.

بیایید این را جمع بندی کنیم. انتخاب یک مقاومت ترمز برای یک VFD 380 ولتی نباید پیچیده باشد. با تأیید نیاز به یکی (کاهش سریع، اینرسی بالا، بارهای سنگین = بله)، رتبه قدرت آن را با سرعت و اینرسی خود مطابقت دهید، مقدار مقاومت مناسب را از برگه مشخصات VFD خود دریافت کنید، چرخه کار و دمای محیط را بررسی کنید و هرگز از رتبه بندی ولتاژ نادیده نگیرید. اگر هنوز در مورد هر بخشی از این مبهم هستید - چه اندازه آن را برای درایو فرکانس متغیر 3 فاز ما، ورودی تک فاز VFD 5 اسب بخاری، یا هر یک از مدل‌های دیگر ما اندازه‌گیری کنید، فقط کافی است تماس بگیرید. ما می‌توانیم به شما کمک کنیم تا مقاومت کاملی را انتخاب کنید تا VFD شما روان، بدون ایراد، بدون خرابی کار کند. خطر خاموش کردن عملکرد خود را با یک مقاومت اشتباه نکنید - اجازه دهید حدس و گمان را از آن دور کنیم.

مراجع

1. صنعت زیمنس، "انتخاب مقاومت ترمز برای درایوهای فرکانس متغیر"، کتابخانه اتوماسیون، 2022.
2. آلن برادلی، "راهنمای کاربرد 380 ولت VFD"، مستندات فنی اتوماسیون راکول، 2021.
3. تعمیر و نگهداری ساختمان الکتریکی، "اجتناب از اشتباهات رایج مقاومت ترمز"، مجله ECM، ژوئن 2023.
4. شرکت بالدور الکتریک، "محاسبات انرژی اینرسی و ترمز برای VFD ها"، بولتن فنی موتور و درایو، 2020.