Тормозной прерыватель (Brake Chopper) для преобразователей частот

Частотные преобразователи "Данфосс" позволяют реализовать электродинамическое торможение электродвигателей. Это упрощает и удешевляет кинематическую схему производственного оборудования, обеспечивает более точное позиционирование вала.

Торможение осуществляется:

• Путем подачи постоянного тока на обмотки электрической машины. Возникающее при этом неподвижное магнитное поле создает тормозной момент.
• Путем противовключения фаз обмоток. Магнитное поле электродвигателя начинает вращаться в противоположном направлении. Этот способ не применяется для оборудования с частыми пусками, отключениями и реверсами, поскольку это приводит к перегреву двигателя.

Тормозные прерыватели

При торможении электродвигателя, двигатель переходит в режим генератора. При этом электроэнергия поступает на частотный преобразователь, вызывая рост величины напряжения в звене постоянного тока. 20-30% напряжения рассеивается на силовых элементах ПЧ. При дальнейшем росте его величины, чтобы избежать повреждения элементов преобразователя частоты. При этом выдается ошибка с кодом “OV” или “overvoltage”, которая говорит о недопустимом превышении напряжения в звене постоянного тока.

Для обеспечения эффективного торможения электроприводов с высокоинерционными механизмами используются тормозные прерыватели или Brake Chopper. Это устройство представляет собой электронный коммутатор на транзисторах IGBT, подключенный к звену постоянного тока. При достижении напряжения определенного значения, ключ открывается, ток начинает протекать по цепи тормозного резистора. Часть мощности рассеивается.

Время открытия ключа регулируется в зависимости от величины напряжения. Таким образом, чем интенсивней торможение, тем больше мощности рассеивается на резисторе.

Частотные преобразователи Данфосс укомплектованы встроенным прерывателем. Если планируется проектировать высокоинерционный частотно-регулируемый привод, преобразователь должен иметь модуль Brake Chopper. Без него подключение тормозного резистора запрещается. Тормозной прерыватель ПЧ интегрирован в звено в звено постоянного тока, его нельзя приобрести отдельно.

Тормозные резисторы

Тормозные резисторы должны обеспечивать рассеивание генерируемого в режиме торможения без перегрева элементов звена постоянного тока. Устройство выбирают:

По циклу торможения. Эта величина определяется по формуле:

где t – время торможения электрической машины за весь цикл, Т – время общего цикла. Величины выражаются в секундах. Линейка тормозных сопротивлений Danfoss включает устройства с рабочим циклом от 10 до 40%. Если в приводе используются резисторы 40%, вся избыточная мощность поглощается за 40% времени, в оставшиеся 60% устройство рассеивает тепло.

По максимально допустимой нагрузке. Величина вычисляется:

Значение U пост. тока выбирается из таблицы руководства по проектированию частотно-регулируемого привода.

Пиковая мощность торможения определяется из выражения

По сопротивлению торможения с максимальным крутящим моментом (R рек). Эта характеристика вычисляется по формуле:

где η двиг. составляет 0,80 (для электрических машин мощностью до 75 кВт) и 0,85 ( для двигателей 11–22 кВт).

Сопротивление тормозного резистора не должно превышать рекомендованного разработчиками значения. В противном случае, тормозной момент не достигнет нужной величины, частотный преобразователь просто отключится.

Частотные преобразователи с тормозными прерывателями используются:

• При недопустимости остановки с выбегом.
• В инерционном оборудовании с высоким моментом на валу.
• В электроприводе механизмов с высокими требованиями к точности позиционирования исполнительного элемента.
• При несбалансированной переменной нагрузке на вал.

Выбор частотных преобразователей делается на стадии проектирования. Компания "Данфосс" выпускает несколько серий ПЧ с функциями электродинамического торможения для любого производственного оборудования и механизмов.