Управление торможением электродвигателя: возможности частотного преобразователя

Преобразователь частоты может осуществлять остановку или торможение двигателя.

Остановка на выбег аналогична отключению двигателя от сети питания. При этом время остановки не регулируется и зависит от инерции нагрузки и самого двигателя. Остановка выбегом может быть выбрана, если нет требований к режиму останова. Большинство частотно-регулируемых приводов обеспечивают динамическое торможение асинхронного электродвигателя. При помощи ПЧ можно реализовать схемы торможения постоянным током и противовключением.

Электродинамическое торможение обладает следующими преимуществами:

• Высокая скорость торможения, что необходимо для точного позиционирования груза.
• Простота аппаратной реализации.
• Упрощение кинематической схемы оборудования.

В случае, когда требуемое время остановки меньше, чем время остановки приводимого двигателем механизма по инерции, двигателю требуется создать тормозной момент. Величина тормозного момента определяет время торможения асинхронного двигателя. Преобразователь частоты может создать тормозной момент порядка 20% от номинального момента двигателя, этого как правило достаточно для остановки неинерционных нагрузок, или, когда нет ограничения по времени остановки. При уменьшении времени остановки тормозной момент необходимо увеличить.

Если торможение является плавным или инерция привода незначительна, преобразователь частоты самостоятельно регулирует поток энергии с помощью буферного конденсатора. Быстрое торможение привода, обладающего большой инерцией, вызывает увеличение напряжения на конденсаторах преобразователя и создает опасную ситуацию. При этом срабатывает защитная функция преобразователя, и привод останавливается в аварийном режиме. Если необходим резкий останов при высокой скорости, применяется торможение с использованием тормозного модуля и тормозного резистора, который рассеивают избыточную электрическую энергию в виде тепла.

Тормозной резистор требуется:

- всегда, когда нужно эффективное торможение;

- во избежание ошибки перенапряжения, когда электродвигатель подключен к

несбалансированной нагрузке;

- когда нагрузка «тянет» электродвигатель (например, подъемник, лифт);

- в приложениях вертикального и горизонтального перемещения, когда точность

позиционирования очень важна.

Для коммутации тормозного резистора к звену постоянного тока преобразователя частоты присоединяют тормозной прерыватель (тормозной модуль), представляющий собой дополнительный транзистор IGBT. Тормозной модуль позволяет передать избыточную энергию в виде коротких импульсов на тормозной резистор, превращая ее в тепловую. Тормозные модули включаются автоматически, когда напряжение на шине постоянного тока превышает установленный уровень, зависящий от номинального напряжения питания преобразователя частоты. Как правило, преобразователи частоты небольшой мощности имеют встроенный тормозной прерыватель, в этом случае тормозной резистор подключается напрямую к преобразователю частоты.

Для подключения тормозного резистора к преобразователям частоты большой мощности, потребуется внешний тормозной прерыватель. Тормозной прерыватель подключается к преобразователю частоты на клеммы звена постоянного тока, а тормозной резистор непосредственно к тормозному прерывателю.

Модель тормозного модуля и номинал резистора выбираются в соответствии с
рекомендациями производителя, исходя из мощности ПЧ и условий его работы. В некоторых
случаях решением может быть сочетание последовательного и параллельного соединения
резисторов.

На выбор тормозного резистора влияют:
a) средняя сила торможения в течение одного цикла (определяет рассеиваемую мощность,
которую должен обеспечить тормозной резистор);
b) максимальная рассеиваемая мощность (определяет мгновенную рассеиваемую мощность
тормозного резистора)
c) максимальный ток тормозного IGBT (определяет минимальное сопротивление
тормозного резистора). Поскольку ток тормозного IGBT ограничивается устройством, использовать
резистор с сопротивлением меньшим, чем указано для преобразователя частоты, нельзя.

Важным показателем при выборе является также значение продолжительности включения тормозного резистора (тормозной цикл = Продолжительность Включения). ПВ есть отношение времени торможения tB к времени цикла работы Т (при Т<120 сек)

Также при проектировании и эксплуатации оборудования нужно учитывать, что резистор может значительно нагреваться в процессе работы.