Общие сведения .............................................................................................................. 21
4.1
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
2 • VACON ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1 Требования к торможению
Запитываемый от преобразователя частоты асинхронный двигатель при замедлении
превращается в генератор, который подает энергию обратно на преобразователь частоты.
Эта энергия увеличивает напряжение в цепи постоянного тока. Преобразователь частоты
компенсирует это увеличение посредством увеличения выходной частоты, уменьшения
моментального скольжения и увеличения нагрузки двигателя.
Скорость замедления в этом случае зависит от скорости потери мощности в инверторе и в двигателе.
Такие потери достаточны для большинства насосов, вентиляторов, конвейеров и т. д., где
кинетическая энергия в нагрузке мала или время торможения не критично.
Если требуется тормозить двигатель быстрее, чем позволяют потери, совместно внутренним,
установленным на заводе тормозным прерывателем необходимо использовать внешний
тормозной резистор для рассеивания энергии. В тормозном резисторе дополнительная энергия
от нагрузки превращается в тепловую энергию.
Динамическое торможение обычно требуется в системах с центрифугами, кранами, некоторыми
конвейерами и преобразователями частоты, требующими быстрого переключения в режим реверса.
1.2 Компоненты тормозов
В преобразователях частоты NX на заводе-изготовителе устанавливается тормозной
прерыватель, представляющий собой дополнительный IGBT. В преобразователях частоты
меньших типоразмеров (от FR4 до FR6 и MF4 до MF6) тормозной прерыватель входит в
стандартную комплектацию. Если напряжение в цепи постоянного тока становится слишком
большим, тормозной IGBT включается и разряжает конденсаторы через тормозной резистор.
В преобразователях частоты семейства NX тормозной прерыватель рассчитан на длительную
работу при номинальной мощности преобразователя частоты.
Тормозной резистор представляет собой внешний резистор с низким импедансом. Для
рассеяния мощности в конкретной системе можно подключить несколько резисторов
последовательно или параллельно при условии соблюдения пределов, описанных в Табл. 7.
Тормознойрезистор
Brake resistor
Тормознойпрерыватель
nxbr1.fh11
Рис. 1. Компоненты тормозов и стандартная схема подключения
Brake chopper
M
1.3 Классификация использования
a) Частичное использование (наиболее типичное)
Технологический процесс требует регулярных или нерегулярных быстрых замедлений, остановок
или переходов в режим реверса.
б) Непрерывное использование
Двигатель в течение продолжительных периодов времени тормозит с постоянным крутящим
моментом.
в) Комбинированное использование
Двигатель в течение продолжительных периодов времени тормозит с переменным крутящим
моментом.
г) Сглаживание напряжения в цепи постоянного тока
Тормозной резистор сглаживает пики перенапряжения от источника питания.
1
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ VACON • 3
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.1 Стандартные резисторы для частичного использования
В следующих таблицах можно выбрать тормозные резисторы для частичного использования в
преобразователях частоты семейства NX с напряжением питания 208–240 В, 380–500 В и 525–690 В.
Для преобразователей частоты NX_5 имеется два комплекта тормозных резисторов, один для
тяжелого режима работы и один для легкого режима. Резистор для тяжелого режима работы
рассчитан на торможение с полной мощностью в течение 3 секунд с последующим уменьшением
мощности до нуля в течение 7 секунд. Резистор для легкого режима работы рассчитан
уменьшение мощности от полной до нулевой в течение 5 секунд. См. Рис. 2.
Predefinedpowerpulses
Предварительнозаданные
рабочиеимпульсы
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
Relativepower
0
Относительнаямощность
012345678910
Время(с)
Time(s)
Тяжелыйрежим
Heavy duty
Lightduty
Легкийрежим
Рис. 2. Параметры торможения в тяжелом и легком режимах
Относительнаярассеиваемаямощность
Relativepowerhandlingcapabilityofthe
длястандартныхтормозныхрезисторов
standardbrakeresistor ranges
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0 %
2 %
3 %
5 %
7 %
8 %
17 %
25 %
33 %
42 %
50 %
67 %
83 %
ПВ%(относительнопериода120с)
ED%(basedon120speriod)
Рис. 3. Определения пиковой и средней мощности
100 %
Тяжелыйрежим
Heavyduty
Легкийрежим
Lightduty
Пиковая
мощность
Средняя мощность =
непрерывная мощность
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
Табл. 2. Тормозные резисторы, используемые с преобразователями частоты
FR7 BRR 0105 LD 5 BRR 0105 HD 5
FR8 BRR 0300 LD 5 BRR 0300 HD 5
FR9 BRR 0300 LD 5 BRR 0300 HD 5
FR10 BRR 0520 LD 5 BRR 0520 HD 5
FR11 BRR 0730 LD 5 BRR 0730 HD 5
FR12 2 x BRR 0520 LD 5 2 x BRR 0520 HD 5
Резистор для легкого режима: IP50 с прямым проводным подключением, BRR0022 LD5
оснащен тепловой защитой в качестве опции.
Резистор для тяжелого режима: IP20/21, соединительная коробка, тепловая защита
в стандартной комплектации.
Табл. 4. Тормозные резисторы, используемые с преобразователями частоты
Размер
корпуса
FR4 BRR 0025 LD 2 BRR 0034 LD6 *
FR5 BRR 0025 LD 2 BRR 0034 LD6 *
FR6 BRR 0061 LD 2 BRR 0061 HD 2
FR7 BRR 0114 LD 2 BRR 0114 HD 2
FR8
FR9
Резистор для
легкого режима
BRR 0205 LD2 BRR 0205 HD2
BRR 0205 LD2 BRR 0205 HD2
Резистор для
тяжелого режима
* = термовыключатель (OT1) в качестве опции.
Резистор для легкого режима: IP50 с прямым проводным подключением.
Резистор для тяжелого режима: IP20/21, соединительная коробка, тепловая
защита в стандартной комплектации.
Табл. 6. Тормозные резисторы, используемые с преобразователями частоты
FR6 BRR 0034 LD 6 BRR 0034 HD 6
FR7 BRR 0052 LD 6 BRR 0052 HD 6
FR8 BRR 0100 LD 6 BRR 0100 HD 6
FR9 BRR 0208 LD 6 BRR 0208 HD 6
FR10 BRR 0416 LD 6 BRR 0416 HD 6
FR11 BRR 0590 LD 6 BRR 0590 HD 6
FR12 BRR 0416 LD 6 BRR 0416 HD 6
Резистор для легкого режима: IP50 с прямым проводным подключением.
Резистор для тяжелого режима: IP20/21, соединительная коробка, тепловая
защита в стандартной комплектации.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
2
8 • VACON ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2.2 Другие резисторы
При использовании резисторов других типов убедитесь, что сопротивление у них выше,
чем указанное минимальное сопротивление. Предельно допустимая мощность должна
соответствовать области применения.
* При использовании рекомендуемых типов тормозных резисторов.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
2
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ VACON • 11
2.3 Номинальная мощность стандартных резисторов
Зависимость рассеиваемой мощности стандартных резисторов от рабочего цикла показана на
Рис. 4. Здесь показана относительная рассеиваемая мощность при различных рабочих циклах
относительно непрерывного торможения в течение 120 с.
Relativepowerhandlingcapabilityofthe
Относительнаярассеиваемаямощность
standardbrakeresistor ranges
длястандартныхтормозныхрезисторов
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0 %
2 %
3 %
5 %
7 %
8 %
17 %
25 %
ED%(basedon120speriod)
ПВ%(относительнопериода120с)
33 %
42 %
50 %
67 %
83 %
100 %
Тяжелыйрежим
Heavy duty
Lightduty
Легкийрежим
Рис. 4. Относительная номинальная мощность стандартных резисторов
Мощность при различных рабочих циклах относительно
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
2
12 • VACON ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
BRR 0031 HD 2 0,41 0,68 1,0 1,6 4,1 8,1
BRR 0061 HD 2 0,81 1,4 2,0 3,3 8,1 16,3
BRR 0114 HD 2 2,5 4,1 6,2 9,9 25 49
BRR 0205 HD 2 5,8 9,7 14,5 23 58 116
BRR 0022 HD 5 0,61 1,02 1,52 2,44 6,1 12,2
BRR 0031 HD 5 0,91 1,5 2,3 3,7 9,1 18,3
BRR 0045 HD 5 1,8 3,0 4,6 7,3 18,3 37
BRR 0061 HD 5 2,7 4,6 6,9 11,0 27 55
BRR 0105 HD 5 5,9 9,8 14,8 24 59 118
BRR 0300 HD 5 11,8 19,7 30 47 118 236
BRR 0520 HD 5 27 46 69 110 274 549
BRR 0730 HD 5 43 71 107 171 427 854
BRR 0013 HD 6 0,73 1,2 1,8 2,9 7,3 14,6
BRR 0034 HD 6 2,4 4,1 6,1 9,8 24 49
BRR 0052 HD 6 4,1 6,8 10,2 16,3 41 81
BRR 0100 HD 6 8,1 13,6 20 33 81 163
BRR 0208 HD 6 10 17,4 26 42 105 209
BRR 0416 HD 6 29 49 73 117 293 586
BRR 0590 HD 6 43 72 108 172 431 862
Табл. 10
2.4 Характеристики окружающей среды
Температура на поверхности коробки
< 80 °C
резистора
Максимальная температура окружающего
30 °C
воздуха
Класс защиты IP20, IP21, IP50
ВНИМАНИЕ! При установке блока резистора учитывайте высокую температуру поверхности
(до 200 °C). Монтажная поверхность должна быть негорючей, а вокруг резистора должно быть
достаточно свободного пространства (100 мм).
Резисторы рассчитаны на естественное конвекционное охлаждение в свободном пространстве.
Обеспечьте достаточную вентиляцию этой области.
2
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ VACON • 13
2.5 Защита от перегрева резисторов для легкого режима
Существуют два разных датчика перегрева: один для резисторов с гладкой поверхностью,
а другой для резисторов с охлаждающими ребрами. Большие стальные пластинчатые
резисторы имеют встроенный термодатчик в стандартной комплектации.
OT1 — для тормозных резисторов с охлаждающими ребрами
Рис. 5. Термодатчик OT1
При вертикальной установке резистора устанавливается на нижний (соединительный) конец.
Привинчивается к ребрам.
BRR 0114 LD 2 BRR 0031 LD 5 BRR 0034 LD 6
BRR 0205 LD 2 BRR 0045 LD 5 BRR 0052 LD 6
BRR 0061 LD 5 BRR 0100 LD 6
BRR 0105 LD 5 BRR 0206 LD 6
BRR 0031 HD 2 BRR 0300 LD 5
BRR 0061 HD 2 BRR 0013 HD 6
BRR 0114 HD 2 BRR 0022 HD 5 BRR 0034 HD 6
BRR 0205 HD 2 BRR 0031 HD 5 BRR 0045 HD 5 BRR 0061 HD 5
Табл. 11. Типы резисторов
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
2
14 • VACON ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Датчик OT2
Этот термодатчик предназначен для резисторов с гладкой поверхностью. Термистор расположен
под зажимом и крепится к поверхности резистора.
Рис. 6. Датчик тепловой защиты и держатель для него
2.5.1
Тепловая защита
Датчик тепловой защиты в резисторах должен быть подключен к входу внешнего сигнала отказа
на преобразователе частоты.
2
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА VACON • 15
3. ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА
3.1 Общие сведения
При выборе тормозного резистора для конкретного преобразователя частоты следует начать
с требований, предъявляемых процессом/преобразователем частоты.
На выбор тормозного резистора влияют:
a)
средняя сила торможения в течение одного цикла
(определяет рассеиваемую мощность,
которую должен обеспечить тормозной резистор);
максимальная рассеиваемая мощность
b)
(определяет мгновенную рассеиваемую мощность
тормозного резистора) и
максимальный ток тормозного IGBT
c)
(определяет минимальное сопротивление тормозного
резистора).
По всем вопросам, касающимся торможения, обращайтесь в техническую поддержку VACON.
3.2 Принципы подбора
Все вращающиеся части обладают кинетической энергией. При торможении нагрузки разность
между энергиями более высокой скорости и более низкой скорости должна где-то рассеиваться.
Некоторое количество энергии используется в потерях двигателя и преобразователя частоты,
но большая ее часть должна рассеиваться в тормозном резисторе.
n
Энергия нагрузки при скорости
1
2
JE
определяется по формуле:
2
где
J
— момент инерции нагрузки (в кгм²),
ω
— скорость вращения нагрузки (в радианах/с).
В инженерных единицах:
1
2
JnE
3,182
n
— скорость вращения (в 1/мин)
где
Таким образом, разность между энергиями двух скоростей составляет
1
2
121
3,182
1
2
)(
2
2
2
JnnJEEE
1
2
)(
2
Требуемая средняя мощность равна
EP
t
где
t
— время торможения.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
3
16 • VACON ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА
T T T
J g J J
.
Если нагрузка имеет цикл с общим временем цикла
EP
t
c
t
c
, средняя мощность цикла равна
Выбранный резистор должен иметь возможность рассеивать эту мощность. Если время торможения
превышает 1 минуту, резистор должен быть рассчитан на непрерывную мощность торможения.
3.2.1
Расчет времени торможения
Время, необходимое для ускорения или торможения нагрузки, можно рассчитать следующим
образом:
Основное уравнение:
d
JT
dt
T
— требуемый крутящий момент.
где
Время, необходимое для изменения скорости нагрузки, равно
Jt
21
T
t
или крутящий момент, необходимый для изменения скорости за время
JT
21
, равен
t
Доступный крутящий момент состоит из крутящего момента, создаваемого двигателем T
и тормозного момента, создаваемого нагрузкой и трением в ней T
.
нагр. двиг.общ
нагр..
Во многих случаях фрикционный крутящий момент достаточен для торможения нагрузки; он
может быть даже слишком высоким, и двигателю приходится приводить в движение нагрузку,
даже когда скорость снижается.
Этот крутящий момент, требуемый от двигателя, нужно сравнить с номинальным крутящим
моментом двигателя:
P
9550
T
двиг.,
n
Если номинальный крутящий момент больше, двигатель может выполнять требуемое
ускорение/замедление.
3.2.2
Расчет момента инерции
Момент инерции на двигателе состоит из суммы инерции двигателя и инерции нагрузки,
изменяемой посредством передаточного отношения следующим образом:
2
нагр. двиг.общ.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
3
ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА VACON • 17
J g J J
где g — передаточное отношение, Jдвиг. — инерция двигателя, а Jнагр. — инерция нагрузки.
Передаточное отношение
g
> 1, если скорость нагрузки выше, чем частота вращения двигателя,
и < 1, если скорость нагрузки ниже, чем частота вращения двигателя.
Во многих случаях момент инерции двигателя очень мал по сравнению с моментом инерции
нагрузки. Инерция двигателя значительна только в тех случаях, когда нагрузка вращается очень
медленно (передаточное отношение низкое).
Момент инерции типичных форм показан на Рис. 7.
Рис. 7
Момент инерции конкретной машины часто указывается на паспортной табличке. Если такая
информация отсутствует на паспортной табличке, производитель несет ответственность за
предоставление этой информации.
Процедура подбора:
1. Максимальная
n
1
об/мин
скорость
2. Минимальная
n2
об/мин
скорость
3. Момент инерции =
2
нагр. двиг.общ.
J
кгм²
g = передаточное
отношение
4. Энергия, которую
нужно рассеять
1
1
EEE
21
3,182
1000
2
nnJ
2
)(
2
кДж
5. Время торможения t
6. Мощность
торможения
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
EP
t
с
кВт
3
18 • VACON ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА
7. Определите рабочий
цикл торможения
1 = продолжительность
t
цикла (предполагается
120 с).
8. Определите
среднюю мощность
для резистора
9. Вычислите
требуемую
относительную
мощность
рез. = пиковая
P
мощность выбранного
резистора
10. Убедитесь, что пара
значений в шагах 7 и 9
находится в
соответствующих
пределах для
выбранного резистора,
см. Рис. 7.
t
f
t
1
ave
P
rel
fPP
P
ave
P
res
кВт
%
7. Рассчитайте
требуемый тормозной
момент
8. Убедитесь, что
номинальный
крутящий момент
JT
T 9550
M
nn
105,0
21
t
P
M
n
M
Н·м
Н·м
двигателя > требуемого
крутящего момента
P
M в кВт
M в об/мин
n
Рис. 8. Профиль скорости одного цикла
t1 = длительность цикла
t
= время замедления
2
= время останова
t
3
= минимальная скорость двигателя
n
1
= максимальная скорость двигателя
n
2
3
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА VACON • 19
Относительная рассеиваемая мощность для стандартных резисторов показана на рисунке ниже:
Относительнаярассеиваемаямощность
Relativepowerhandlingcapabilityofthe
длястандартныхтормозныхрезисторов
standardbrakeresistor ranges
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
0 %
2 %
3 %
5 %
7 %
8 %
17 %
25 %
ПВ%(относительнопериода120с)
ED%(based on 120speriod)
33 %
42 %
50 %
67 %
83 %
100 %
Тяжелыйрежим
Heavy duty
Lightduty
Легкийрежим
Рис. 9
Проверьте следующее:
a) Выбранный тип тормозного резистора может рассеивать требуемую мощность. (Обратите
внимание, что поскольку ток тормозного IGBT ограничивается устройством, использовать
резистор с импедансом меньшим, чем указано для преобразователя частоты, нельзя.)
б) Если это не так, необходимо подобрать резистор специально под конкретное применение.
Во многих случаях решением может стать подходящее сочетание последовательного и
параллельного соединения стандартных резисторов, в других случаях должен быть определен
и изготовлен специальный резистор.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
3
20 • VACON ВЫБОР ТОРМОЗНОГО РЕЗИСТОРА
3.2.3
Внутренние резисторы
Размеры корпусов FR4, FR5 и FR6 (380–500 В) могут оснащаться внутренним тормозным
резистором в качестве заводской опции. Тормозные резисторы рассчитаны на торможение при
полном крутящем моменте в течение 2 секунд от номинальной скорости двигателя до нуля или
торможение при полной мощности в течение 1 секунды каждую минуту.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/
ПОДКЛЮЧЕНИЯ VACON • 21
4.
ПОДКЛЮЧЕНИЯ
4.1 Общие сведения
Убедитесь, что ваш преобразователь частоты оснащен тормозным прерывателем. Это опция,
устанавливаемая на заводе-изготовителе!
Тормозной резистор подключается к разъемам DC+ и R- на преобразователе частоты. Минимальные
размеры кабелей указаны в Табл. 1 и Табл. 2. При определении размеров кабелей обратите
внимание, что входные предохранители преобразователя частоты защищают также этот кабель.
Избегайте прокладки кабеля тормозного резистора рядом с другими кабелями. Например,
рекомендуемое минимальное расстояние до кабелей управления составляет 0,5 м.
ВНИМАНИЕ! Прежде чем подключать тормозной резистор, отсоедините преобразователь
частоты от сети питания. После отсоединения подождите 5 минут, прежде чем открывать крышку
преобразователя частоты. Воспользуйтесь подходящим измерительным прибором, чтобы
убедиться в отсутствии напряжения на разъемах DC и R-.
®
Прочтите главу «Техника безопасности» в руководстве по эксплуатации вашего изделия VACON
Требуются только два проводника обычного трехфазного кабеля. Экран кабеля должен быть
подсоединен на каждом конце. Третий, неиспользуемый разъем должен быть заземлен путем
подключения к земле на одном конце.
Local contacts: http://drives.danfoss.com/danfoss-drives/local-contacts/