محاسبه مقاومت ترمز اینورتر (درایو فرکانس متغیر)

مقاومت های ترمز دینامیک (DBRs) برای سیستم های درایو DC و اینورترها

یک موتور درایو می تواند به عنوان یک ژنراتور نیز عمل کند. اگر سیستم سیستم درایو به گونه ای ساخته شده باشد که اجازه دهد توان در جهت معکوس جریان یابد آنگاه این توان می تواند به یک مقاومت اعمال گردد، بدین طریق انرژی را به خارج از سیستم انتقال داده و باعث شود سرعت مجموعه ای را که موتور می چرخاند کاهش بیابد.

میزان ترمز گرفتن با توجه به اینکه انرژی با چه سرعتی در مقاومت ترمز تخلیه می شود تعیین می گردد. خازن لینک DC هر اینورتر یا درایو خودش می تواند 3 تا 5 % توان بازیابی شده را جذب کند. برای کاربردهای غیر بحرانی این تلفات به اضافه تلفات مکانیکی در سیستم دوار، ممکن است ترمز کافی ایجاد کند. توانهای بیشتر، تا 100% یا بیشتر مقدار گشتاور بار کامل الکتروموتور می تواند جذب شده و سپس در مقاومتهای ترمز متصل به دو سر باس DC جذب شود. در جاهایی که توان ترمز تنها چند ده یا چند صد وات (مقدار کم) است یک مقاومت ترمز که در داخل درایو نصب شده است ممکن است خودش به تنهایی مناسب باشد. اما بالاتر از این سطوح مقدار حرارت تولید شده باعث می شود به مقاومت ترمز که جداگانه نصب شده همراه با تدارکات خنک کاری مناسب نیاز باشد.

مقاومت ترمز بوسیله یک واحد کنترل جداگانه سوئیچ می شود، با استفاده از یک سنسور که سطح ولتاژ باس DC را پایش فعال می شود. و وقتی که بدلیل شارش معکوس توان به درایو این ولتاژ از سطح از پیش تعیین شده بیشتر شود مقاومت ترمز وصل می گردد. ممکن است یک سنسور دما در مقاومت ترمز برای جلوگیری اضافه بار شدن درایو قرار داده شده باشد. همه انرژی به منظور تلف شدن در مقاومت استفاده می شود، مقداری فورا تلف می گردد و بقیه پس از توقف هنگامی که مقاومت خنک شده است. به همین دلیل ما بایستی خصوصیت چرخه کار را بدانیم و سپس می توانیم اندازه صحیح مقاومت ترمز را تعیین کنیم.

انرژی متوقف کنندگی چیست؟

مقاومت ترمز انرژی را مجددا به حرارت تبدیل می کند. هر دو نوع انرژی بر حسب ژول اندازه گیری می شوند (J) . یک ژول کمیت خیلی کوچکی است، ازینرو ما پیوسته درباره kJ یا MJ صحبت می کنیم. به منظور طراحی سیستم ترمز ما بایستی هم مقدار حرارت (بر حسب ژول) و نرخ حرارتی را که می خواهیم تولید شود را منظور کنیم. این ژول ثانیه است که معمولا به عنوان وات شناخته می شود. و به دلایلی مشابه معمولا بر حسب kW یا MW اندازه گیری می شود. بنابراین ما نیاز داریم بدانیم که چه مقدار انرژی برای هر توقف نیاز است وفرکانس توقف چقدر است؟ انرژی بر توقف: پیک انرژی برق مقاومت ترمز را در هر توقف تعین می کند و فرکانس توقف: توان متوسط مقاومت ترمز را تعیین می کند. همه ما ایده های خوبی داریم برای اینکه هر کدام چه مقدار طول می کشد.

به منظور تشریح موضوع چند مثال از کاربردهای روزمره در ادامه آورده شده است؛

• توقف کردن یک مرد با دوچرخه: 2kJ
• جرثقیل با چهار فرد درون آن: 25kj
• توقف اتومبیل از سرعت 80 کیلومتر بر ساعت: 250kJ
• چزخ طیار با قطر 600mm و ضخامت 300mm ، سرعت 1500 دور بر دقیقه: 375kJ
• قطار زیر زمینی مترو لندن از سرعت 80 کیلومتر بر ساعت: 50MJ

چگونه انرژی توقف که به مقاومت ترمز دینامیکی اعمال می شود را محاسبه کنیم؟

انرژی توقف (به خاطر داشته باشید که در این مورد اصطکاک، کشیده شدن و غیره به نفع شما کار می کنند)
نخست اینکه به یاد داشته باشید همه چیز را به واحدهای درست آن تبدیل کنید: متر، کیلوگرم، ثانیه و رادیان (برای انرژی چرخشی)

به مثال های زیر توجه کنید.

اندازه و سایز مقاومت ترمز دینامیکی چگونه محاسبه می گردد؟

 برای تعیین مقاومت ما نیاز داریم که سه چیز را بدانیم: مقدار انرژی در هر توقف، چرخه کاردهی و مقدار مقاومت اهمی. دو تای اول معمولا در یک متغیر ترکیب می شوند و به عنوان توان مقاومت ظاهر می شوند.

توان

در دنیای ایده آل شما می توانید انرژی مکانیکی درگیر در هر توقف را محاسبه کنید، با استفاده از یک یا تعداد بیشتری از فرمولهای فوق. این مقدار، مجموع انرژی های جنبشی، دورانی و پتانسیل خواهد بود البته با کسر تلفات اصطکاکی اگر در سیستم موتور/درایو این تلفات مقدار قابل توجه و قابل محاسبه ای باشند.

متاسفانه در دنیای واقعی مساله متفاوت است کم و بیش احتمالا شما هیچ اطلاعات نداشته و یا اینکه اطلاعات کمی از کاربری موتور دارید. تولید کنندگان مقاومت هم مثل ما هستند- برای ایمنی شما احتمالا مقاومت DBR بزرگتری از مقداری که شما واقعا نیاز دارید سفارش می شود- اما شما هنوز نیاز به تصمیم گیری دارید. پیشنهاد ما به صورت زیر است: اگر شما می دانید که از چه درایوی قرار است استفاده شود و می توانید مقدار زمان شروع را معین کنید آنگاه:

انرژی توقف = انرژی راه اندازی (تقریبا)

= زمان راه اندازی * توان در طی راه اندازی

= زمان راه اندازی * توان Max

= زمان راه اندازی * توان درایو

با دانستن انرژی توقف و چرخه کاردهی شما می توانید متوسط توان را که به مقاومت اعمال می شود و در بیشتر چرخه های کاردهی نیز همین طور خواهد بود،تعیین کنید.

وقتی که زمان توقف نسبت به کل دوره کار کوتاه است امکان دارد که نیاز باشد ظرفیت حرارتی مقاومت ترمز را نیز در نظر بگیریم، تا مطمئن شویم که در حین توقف ها دچار اضافه حرارت نخواهد شد.

اهم

مقدار مقاومت اهمی نرخ انرژی اعمال شونده به مقاومت یا همان توان ترمز کنندگی را تنظیم می کند. مقدار کمتر مقاومت اهمی، توان ترمزی بیشتر را نتیجه می دهد. حداقل اهم توسط تولید کننده درایو تنظیم شده ، و توان ترمزی را در پیک نامی درایو تولید خواهد کرد (یا ماژول ترمز آن).

اهم =(توان پیک) / ²(ولتاژ باس DC)

 مقادیر مقاومت اهمی بالاتر می تواند استفاده شود؛ این کار باعث می شود توان ترمز کنندگی به تناسب کاهش یابد، و از اینرو زمانهای توقف برای هر بار مفروضی افزایش خواهد یافت.

مرجع؛   cressall.com