Гальмівні переривники і резистори
Рекуперативне гальмування на частотно-регульованому приводі.
Згадаймо пристрій перетворювача частоти.
Малюнок 1 - Принципова схема силовий частини ПЧ.
Трифазне змінну напругу
380В, випрямляється 6-пульсної випрямлячем і стає 537В постійного струму. Далі, за допомогою інвертора (ШІМ) це напруга перетвориться назад в змінну, але вже регульоване по частоті і амплітуді.
При гальмуванні електроприводу з високоінерціонной навантаженням, двигун може переходити в генераторний режим. Генерируемая при цьому енергія повертається в частотний перетворювач і випрямляється на зворотних діодів IGBT-транзисторів, отже зростає напруга на ланці постійного струму (ЗПТ). Частина цієї напруги (20-30%) може бути розсіяно на силових елементах, на розрядних резисторах ЗПТ та ін. Саме про це і говорить характеристика перетворювача: «Гальмуючий крутний момент.
20% без гальмівного резистора ». Однак, якщо цього не достатньо, то напруга може вирости до небезпечного значення. Щоб уникнути виходу з ладу, перетворювач змушений відключати вихід і відображати вам повідомлення про несправності: «OV» - over voltage - підвищена напруга на ланці постійного струму. Поріг спрацьовування захисту від перенапруги, як правило залежить від уставки вхідної напруги.
Щоб розрядити перенапруження потрібне зовнішнє гальмівний резистор, і силовий ключ який відкривав би ланцюг при підвищених значеннях і закривав при нормальних - щоб енергія мережі не розсіювалися на резисторах. Таким ключем є гальмівний переривник. На перетворювачах невеликої потужності приблизно до 11кВт, використовується один силовий модуль, який об'єднує випрямляч, інвертор, термодатчик і гальмівний ключ (як на малюнку 1). На перетворювачах більшої потужності використовується зовнішній переривник.
Як працює гальмівний переривник.
Малюнок 2 - як працює гальмівний переривник.
Ua - амплітудне значення напруги
Uеф -ефективне значення напруги
t - час відкриття ключа переривника
T - переіод імпульсу ШІМ
tраб - час роботи переривника
При досягненні порогу спрацьовування, гальмівний переривник відкриває ланцюг імпульсами ШІМ періодом Т (
20msec). Потужність розсіювання на резисторі Pрез за час роботи переривника tраб дорівнюватиме площі під Uеф (заштрихована область).
Pрез = Uеф ^ 2 / Rрез = I ^ 2 * Rрез.
Отже, регулюючи значення відкриття ключа t (
5msec) можна регулювати потужність розсіювання і струм протікає через гальмівний резистор. Значення t регулюється автоматично залежно від значення напруги на ланці постійного струму. Чим вище напруга на ЗПТ, тим більше час t і більше потужність розсіювання.
Відмінний приклад розрахунку гальмівних опорів є в «Технічної колекції Schneider Electric», називається «Випуск № 7 Методика по силовому розрахунку частотнорегульованих електроприводів кранових механізмів». На жаль, немає посилання на їх сайт, але в пошуку знаходиться легко за назвою.
Існують такі застосування, де двигун керований перетворювачем частоти завжди працює в генераторному режимі, наприклад, навантажувальні стенди. У таких системах ефективніше і економніше використовувати блоки рекуперації енергії - пристрої повертають енергію генератора в мережу. Такі блоки можуть працювати тривалий час і істотно економлять електроенергію.