Применение тормозных резисторов для ПЧ Danfoss

Асинхронный двигатель, обладает свойством обратимости. Другими словами он может стать генератором при определенных условиях. Генерация, т.е. выработка электрической энергии на статорных обмотках двигателя происходит если:

1) статорные обмотки двигателя создают вращающееся магнитное поле, скорость вращения этого поля определяется по формуле:

где:

n1 – скорость вращения магнитного поля статора (об/мин);

f1 – частота переменного напряжения (Гц), приложенного к обмоткам статора;

p – число пар полюсов двигателя.

2) скорость вращения ротора (n) опережает скорость вращения магнитного поля статора, т.е. скольжение у асинхронного двигателя s < 0 (отрицательно).

Силовая часть преобразователя частоты (ПЧ) включает в себя звено постоянного тока (ЗПТ). Если ПЧ запитан от сети 3ф 380 В 50 Гц, то конденсаторы ЗПТ в рабочем режиме заряжены до постоянного напряжения не менее 535 В. Общая схема силовой части преобразователя:

При возникновении генераторного режима, от двигателя через выходной инвертор в ЗПТ поступает повышенное напряжение, это приводит к аварии. Схема управления постоянно контролирует величину напряжения в ЗПТ. Условно, если скачок напряжения в ЗПТ превысит 760-800В, ПЧ отключиться аварийно.

Очень часто, генераторный режим у асинхронного двигателя возникает в момент остановки, если на валу двигателя присутствует инерционная нагрузка и в параметре 3-42 (Время замедления 1) установлено слишком малое время торможения. Параметром 3-42 задается рампа или темп торможения от номинальных оборотов (50 Гц) до нулевой скорости. В момент подачи сигнала останова, если установлена рампа, ПЧ формирует магнитное поле, скорость вращения которого постепенно замедляется, но если скорость вращения вала двигателя из-за инерционности нагрузки начинает обгонять скорость вращения статорного магнитного поля- двигатель становиться генератором.

Самым простым методом борьбы с генераторным режимом является подключение тормозного резистора в цепь ЗПТ.

В момент, когда скачок напряжения в ЗПТ превысит установленный порог (например 760 В) схема управления открывает тормозной транзистор, через который замыкается цепь ЗПТ. Излишки энергии рассеиваются на тормозном резисторе и напряжение на ЗПТ уменьшается до нормы. Работа тормозного резистора на схеме:

Как правило тормозной транзистор уже встроен в силовую схему ПЧ или заказывается опционально. Тормозной резистор имеет небольшое сопротивление (5-100 Ом) в зависимости от мощности ПЧ и рассчитан на большую мощность рассеяния или большой ток. Он подключается к внешним клеммам ПЧ. Силовая часть ПЧ:

Разъем подключения тормозного резистора:

Внешний тормозной резистор подключается через специальный разъем (клеммы «R-» и «R+»).

Величина сопротивления тормозного резистора устанавливается в параметре 2-11 (см.рис. ниже). Чем меньше мощность ПЧ, тем более высокоомный резистор нужно подключать, чтобы не вывести из строя тормозной транзистор.

Параметр 2-12 служит защитой по предельной тепловой мощности, которая может выделятся на тормозном резисторе, см. руководство на соответствующий тип ПЧ.

Параметр 2-10 = 1 физически подключает использование тормозного резистора. Даже если тормозной резистор подключен к клеммам «R-» и «R+», а параметр 2-10 = 0, схема управления ПЧ не будет использовать данный тормозной резистор.

Использование тормозного резистора позволяет за короткое время остановить привод на валу которого имеется большая инерционная нагрузка с соблюдением линейности рампы.

На осциллограмме (рис.1):

-пар. 16-30, красный график- напряжение в ЗПТ (цена деления клетки по вертикали- 100В);

-пар. 16-57, зеленый график- скорость вращения вала по энкодеру (ОС) (цена деления клетки по вертикали- 300 об/мин);

-пар. 16-13, желтый график- выходная частота (цена деления клетки по вертикали- 5 Гц);

-пар. 16-14, голубой график- ток двигателя (цена деления клетки по вертикали- 1А).

Измерения проведены на двигателе у которого 1 пара полюсов (nном.=2820 об/мин), Рдв.=0,75кВт; Пар.3-42=4 сек; Пар.3-40=0 [Линейная рампа]; Пар.2-10=1.

При невозможности использования тормозного резистора и необходимости плавного замедления вала двигателя возможно использовать параметр 2-17 «Контроль перенапряжения». Установка пар. 2-17=2 [Разрешено] позволяет плавно остановить привод, но за большее время, чем установлено в пар.3-42, при этом не соблюдается линейность темпа торможения, если пар.3-40=0.

Осциллограмма (рис.2) снята при таком же «задании скорости»=1500 об/мин, как и на предыдущем слайде. Пар.3-42=4 сек –время торможения от 3000 об/мин (50Гц) до нулевой скорости.

По сравнению с предыдущим слайдом время торможения увеличилось. Для уменьшения скачка напряжения в ЗПТ можно применять S-образную рампу, т.е. пар.3-40=[1] или [2].

Приложение (полезные формулы):

Рекомендуемая литература:

1) Книга «Просто о сложном»

2) Преобразователи частоты для электроприводов грузоподъемных кранов

Автор: старший инженер УКЦ - А.В. Линд

Наша группа в ВК: https://vk.com/uc_rakurs