Ако работите с 380V VFD, в даден момент вероятно сте се запитали: „Имам ли изобщо нужда от спирачен резистор и ако имам, как да избера правилния?“ Нека да пресечем жаргона тук – това не е някакво дълбоко гмуркане по учебник, това са нещата, за които всъщност говорим в магазина, когато клиентите ни се обаждат, паникьосани за грешки при пренапрежение. Като доставчик на VFD, ние виждаме тази грешка през цялото време: хората грабват всеки стар резистор от рафта и се чудят защо тяхното устройство изключва 10 минути в цикъл на тежко натоварване.
Първо, нека изясним основите: защо 380V VFD изобщо се нуждае от спирачен резистор? Когато VFD забавя двигател, особено нещо с много инерция - като конвейер, асансьор или вентилатор, който се върти надолу от пълна скорост - моторът действа като генератор. Той захранва тази допълнителна енергия обратно в DC шината на VFD. Ако тази енергия не може да отиде никъде, напрежението на DC шината се повишава. За 380V система номиналното напрежение на DC шината е около 540V (тъй като 380V x √2 е ~537V, закръгляме до 540). Повечето VFD задействат при около 680V за 380V модели и този скок е точно това, което задейства повредата. Спирачният резистор е предпазният клапан: той разсейва тази излишна енергия като топлина, поддържайки DC шината в безопасен диапазон.
Сега, преди да преминем към изчисления, нека изчистим един често срещан мит: нямате нужда от спирачен резистор за всеки VFD. Ако товарът ви е малък или намалявате супер постепенно (напр. вентилатор, който се забавя за повече от 30 секунди), собственият вътрешен спирачен модул на VFD може да се справи. Но ако правите бързи забавяния, вдигате тежки товари (където гравитацията дърпа двигателя, така че той генерира енергия през цялото време) или товари с висока инерция, резисторът не подлежи на обсъждане. Виждаме това през цялото време с нашето 3-фазно задвижване с променлива честота, което се използва във всичко - от линии за опаковане до обработка на материали - клиентите често пропускат резистора и в крайна сметка прекъсват работата си, което можеше да бъде избегнато.
Добре, значи знаеш, че имаш нужда от резистор. Сега, как избирате правилния? Нека разбием това стъпка по стъпка, без измислени формули, които трябва да запомните.
Първа стъпка: Разберете мощността на вашия VFD и двигателя, с който е свързан. Това не подлежи на обсъждане. Ако имате 5hp двигател, вероятно търсите 5hp VFD еднофазен вход за малки настройки или 7,5 Kw инверторно задвижване за по-тежки 380V приложения. Изчакайте, не - мощността се прехвърля през напрежение, така че се уверете, че отговаряте на номиналната мощност на VFD на двигателя, а не само на конските сили. Например, двигател от 7,5kW черпи определено количество ток и вашият VFD е оразмерен да поеме това. Последното нещо, което искате, е резистор, който е твърде малък, прегрява и изгаря по средата на цикъла.
След това изчислете максималната спирачна енергия, която трябва да разсеете. Това е мястото, където повечето хора бъркат, защото просто грабват резистор със същата мощност като техния VFD. погрешно Енергията, с която резисторът трябва да се справи, се основава на това колко инерция спирате и колко бързо го спирате. Нека бъдем прости: ето една груба формула, която използваме с клиентите. Първо вземете инерцията на вашия товар (GD² в метрична система или WR² в имперска система – повечето спецификации на двигателя ще посочат това) и скоростта, от която забавяте. Спирачната енергия е приблизително 0,5 x J x (ω1² – ω2²), където J е инерцията, а ω е ъгловата скорост. Но ако не искате да правите математика, основно правило, което използваме в нашия магазин: за бързи забавяния (по-малко от 10 секунди за голямо натоварване), използвайте резистор, номинален за поне 50% от изходната мощност на вашия VFD. За бавни забавяния (10-30 секунди) 25% са достатъчни, а ако карате по инерция до спиране (без умишлено забавяне), може дори да не се нуждаете от голямо.
Чакай, нека тестваме това с пример. Да кажем, че имате VFD задвижване със 100 Hp, което управлява конвейер, който тежи 5000 lbs, и трябва да го забавите от 60Hz до 0Hz за 5 секунди. Това е високоинерционно, бързо забавяне, така че имате нужда от резистор с мощност ~50% от 100hp, което е 50hp. Превърнете това в киловати, ако предпочитате: 50 к.с. е ~ 37 kW, така че спирачен резистор от 37 kW. Ако използвате резистор от 10hp тук, той ще прегрее за 2 минути, без шега. Имали сме клиенти, които са идвали при нас точно с този проблем – изкупили са резистора и сега линията им е спряла за един ден.
Втори ключов параметър: стойност на съпротивлението. Това е също толкова важно, колкото и властта. Ако съпротивлението е твърде ниско, резисторът ще изтегли твърде много ток от DC шината, което може да повреди вътрешния спирачен транзистор на VFD (това е частта, която включва и изключва резистора). Ако е твърде високо, няма да разсее достатъчно енергия и пак ще получите грешки от пренапрежение. И така, как да намерите правилното съпротивление? Отново, ние не ви караме да правите луда математика. Формулата е: R = (Vdc_max – Vdc_nominal) x 1,4 / Ib_max. Изчакайте, нека преведем това: Vdc_max е напрежението на задействане на вашия VFD (за 380V задвижвания, това е 680V), Vdc_nominal е нормалното напрежение на DC шината (~540V), а Ib_max е максималният спирачен ток, който спирачният модул на вашия VFD може да понесе. Повечето спецификации на VFD изброяват този Ib_max направо в ръководството - например нашето инверторно задвижване от 7,5 Kw има максимален спирачен ток от 15 A. Нека включим това: R = (680 – 540) x 1,4 /15 = (140) x1,4 /15 = ~13 ома. Това е вашето целево съпротивление. Ако не можете да намерите точно резистор от 13 ома, приближете се възможно най-близо - 12 или 15 ома е добре, просто не отивайте много по-ниско или по-високо.
Трето нещо, което трябва да проверите: работен цикъл. Работният цикъл е колко често спирачният резистор действително работи. Ако забавяте само веднъж на час, това е нисък работен цикъл, така че можете да вземете алуминиев резистор, който е по-евтин. Но ако вашият процес се върти всяка минута - като асансьор, който се качва и спуска 10 пъти на час, или опаковъчна машина, която спира и стартира постоянно - имате нужда от резистор, оценен за висок работен цикъл, обикновено модул с водно или вентилаторно охлаждане. Последното нещо, което искате, е резистор, който работи само няколко цикъла, преди да прегрее и да изгори термичният му предпазител.
Чакай, нека свържем това с реални продукти. Ако използвате нашето 3-фазно задвижване с променлива честота, което е проектирано за 380 V, обикновено препоръчваме да съпоставите номиналната мощност на резистора с 40-60% от мощността на VFD, в зависимост от вашето натоварване. Например, VFD от 7,5kW може да се сдвои със спирачен резистор от 3,7kW. Но ако товарът ви е със супер висока инерция, увеличете го до 5kW. За нашето VFD задвижване със 100 Hp, това е голям двигател, така че ние почти винаги предлагаме спирачен резистор от 50 kW за бързо забавяне. Ние също продаваме VFD 220v 3 фази за настройки на по-ниско напрежение, но изчислението на резистора е подобно - просто регулирайте напрежението на DC шината за 220V, което е ~310V номинално, прекъсване при ~400V.
Често срещани грешки, които виждаме през цялото време: Първо, хората смесват еднофазни и трифазни резистори. Ако имате трифазен VFD, имате нужда от трифазен спирачен резистор (или три еднофазни резистора, свързани паралелно). Ако използвате еднофазен резистор на трифазна шина, той няма да разсейва енергията равномерно, което води до прегряване. Второ, те пренебрегват температурата на околната среда. Ако вашият панел е в гореща среда (като пекарна или фабрика без променлив ток), трябва да намалите мощността на резистора с 10-20% — топлината прави резисторите по-малко ефективни, така че резистор от 5kW в панел с температура 100°F може да бъде само 4kW ефективен. Трето, те забравят за монтажа на резистора. Спирачните резистори се нагорещяват - като наистина горещи - до 300°C в някои случаи. Ако го монтирате близо до пластмасови части или друга електроника, това е опасност от пожар. Уверете се, че е монтиран върху метален панел с добър въздушен поток или в собствен корпус.
Нека преминем през един бърз пример, за да направим това конкретно. Да предположим, че пускате двигател 380V 5hp, захранващ малък конвейер, и трябва да го забавите за 8 секунди (умерено забавяне, не супер бързо). Имате 5hp VFD еднофазен вход? Чакай, не - чакай, 5hp монофазен вход за 380V? Чакай, не, нека коригираме това: 5hp VFD еднофазен вход е за 220V еднофазен вход към 220V трифазен изход. За 380V бихте използвали нашето 3-фазно задвижване с променлива честота, което е 380V трифазен вход. Да кажем, че това е 3.7kW VFD (около 5hp). Умерено забавяне, така че работният цикъл е нисък - забавяте веднъж на всеки 5 минути. Необходимата спирачна енергия е ~25% от мощността на VFD, така че ~0,9kW. Максималният спирачен ток за този VFD е 10A. Изчислете съпротивлението: R = (680 – 540) x1,4 /10 = ~19,6 ома. Така че бихте избрали спирачен резистор от 1kW, 20 ома, оценен за нисък работен цикъл, монтиран с добър въздушен поток. Това е всичко—без грешки при пренапрежение, без прекъсване.
Ами ако все още не сте сигурни? Затова сме тук. Много клиенти се опитват да изчислят това сами и в крайна сметка предполагат, което води до проблеми. Ние продаваме VFD и съвпадащи резистори от години, така че можем да ви помогнем да преодолеете догадките. Не е нужно да бъркате в изчислението или да купувате грешна част. Независимо дали работите с нашето 7,5 Kw инверторно задвижване, по-малко устройство с 5 к.с. или голямо 100 Hp VFD задвижване, ние можем да ви преведем през точните спецификации, от които се нуждаете за вашия спирачен резистор.
Изчакайте, последен съвет: винаги проверявайте напрежението на резистора. За 380V системи, спирачният резистор трябва да поеме до 680V на своя DC шинен терминал. Ако вземете резистор, номинален само за 500 V, той ще се повреди при първия пик на напрежението. Това е друга често срещана грешка - хората гледат номиналните 380 V и получават резистор, номинален за 380 V, а не за пиковото постоянно напрежение. Уверете се, че е предназначен за поне 700 V DC, за да бъде безопасно.
Нека приключим с това. Изборът на спирачен резистор за 380V VFD не трябва да бъде сложен. Започнете, като потвърдите, че имате нужда от такъв (бързи забавяния, висока инерция, тежки натоварвания = да), съпоставете номиналната му мощност с вашата скорост на забавяне и инерция, вземете правилната стойност на съпротивление от спецификационния лист на вашия VFD, проверете работния цикъл и околната температура и никога не пропускайте номиналното напрежение. Ако все още не сте сигурни в която и да е част от това – независимо дали го оразмерявате за нашето 3-фазно задвижване с променлива честота, 5hp VFD еднофазен вход или който и да е от другите ни модели – просто протегнете ръка. Ние можем да ви помогнем да изберете перфектния резистор, така че вашият VFD да работи гладко, без грешки, без прекъсвания. Не рискувайте да изключите работата си заради грешен резистор - нека да премахнем догадките.
Референции
- Siemens Industry, „Избор на спирачен резистор за задвижвания с променлива честота“, Библиотека за автоматизация, 2022 г.
- Allen-Bradley, „380V VFD Ръководство за приложение“, Техническа документация на Rockwell Automation, 2021 г.
- Поддръжка на електрическа конструкция, „Избягвайте често срещаните грешки при спирачния резистор“, списание ECM, юни 2023 г.
- Baldor Electric Company, „Изчисления на инерцията и спирачната енергия за VFD“, Технически бюлетин за двигатели и задвижвания, 2020 г.