Návrh a testování dynamického brzdného rezistoru PowerFlex

Dynamické brzdění není pouze změna parametru. Jde o problém návrhu hospodaření s energií: když poháněná zátěž zpomaluje, motor může rekuperovat energii do stejnosměrného meziobvodu měniče VFD a napětí v meziobvodu stoupá, pokud se tato energie nevrátí do napájecí sítě, neuloží nebo nepřemění na teplo. Správně zvolený brzdný rezistor poskytuje měniči PowerFlex řízenou cestu pro tuto energii, ale rezistor, brzdný tranzistor, zapojení, rozvaděč i profil zastavení je nutné posuzovat jako jeden systém.

Měnič PowerFlex může používat dynamické brzdění pouze tehdy, pokud jeho konkrétní konstrukční velikost a sada volitelných prvků podporují požadovaný brzdný obvod.

Začněte rekuperační událostí

Rezistor je třeba vybrat podle pohybového profilu, nikoli pouze podle výkonu motoru. Zaznamenejte otáčky motoru před zpomalením, konečné otáčky, požadovanou dobu zastavení, celkový zohledněný moment setrvačnosti, převodový poměr a četnost opakování zastavení. Odstředivka s vysokým momentem setrvačnosti, která se zastavuje jednou za směnu, a vertikální osa spouštěná každých 20 sekund mohou mít podobně výkonné motory, ale zcela odlišné tepelné zatížení.

Energie dostupná z rotujícího systému je úměrná momentu setrvačnosti a druhé mocnině otáček. Během lineárního zpomalování se k rezistoru dostane pouze část této energie, protože mechanické ztráty a ztráty motoru a měniče část energie pohltí. Konzervativní technický postup spočívá v odhadu špičkového rekuperačního výkonu během zastavení a průměrného výkonu za celý provozní cyklus. Technická aplikační příručka společnosti Rockwell Automation PowerFlex Dynamic Braking Resistor Calculator obsahuje rovnice pro konkrétní modely, limity minimálního odporu, zohlednění pracovního cyklu a tabulky pro výběr.

Nenahrazujte vypočtený odpor přibližnou hodnotou jen proto, že je fyzicky dostupná. Odpor nižší než minimální hodnota měniče může vyvolat nadměrný proud brzdným tranzistorem. Příliš vysoký odpor zase nemusí odebírat dostatečný proud k zabránění vypnutí měniče z důvodu přepětí ve stejnosměrném meziobvodu. Výkon má rovněž dva významy: rezistor musí snést krátkodobý špičkový impulz a současně odvádět dlouhodobé průměrné teplo, aniž by překročil svou teplotní mez.

Ověřte přesný hardware PowerFlex

PowerFlex je produktová řada, nikoli jediný elektrický návrh. Dostupnost brzdného chopperu, označení svorek, minimální odpor, čísla parametrů a vnitřní ochrany se liší mezi produkty PowerFlex 520, 750 a staršími výrobky řady 7 a někdy také mezi konstrukčními velikostmi v rámci jedné řady. Z typového štítku zjistěte katalogové číslo a konstrukční velikost, poté použijte aktuální uživatelskou příručku a technické údaje pro daný konkrétní měnič. Kolekce Allen-Bradley PowerFlex může pomoci identifikovat instalovanou produktovou řadu, ale při technických rozhodnutích má rozhodující význam typový štítek.

Rovněž ověřte, zda stroj rezistor skutečně potřebuje. Prodloužení rampy zpomalení může rekuperaci odstranit. Společný stejnosměrný meziobvod může sdílet energii mezi osami, které pohánějí, a osami, které rekuperují. Aktivní vstupní usměrňovač může vracet energii do napájecí sítě. Mechanické brzdy jsou stále nezbytné tam, kde musí být zátěž po odebrání momentu udržena. Dynamické brzdění zlepšuje řízené zpomalení; nejde o bezpečnostní funkci zastavení s certifikací ani o přídržnou brzdu.

Používejte pouze označení svorek a způsob zapojení uvedené pro konkrétní konstrukční velikost měniče.

Navrhněte tepelnou ochranu ještě před zapojením

Externí rezistor přeměňuje elektrickou energii na intenzivní teplo. Nainstalujte jej s odstupy, větráním, orientací povrchu a stupněm krytí stanovenými výrobcem. Umístěte jej mimo kabelovou izolaci, plastové kabelové kanály, filtry, hořlavý prach a povrchy přístupné obsluze. Zohledněte okolní teplotu i teplo zachycené v horní části rozvaděče.

Aplikační příručka společnosti Rockwell výslovně upozorňuje, že měniče PowerFlex samy o sobě nechrání externě instalované brzdné rezistory. Použijte samoochrannou sestavu rezistoru nebo správně navržený obvod pro nadměrnou teplotu. Termostat rezistoru by měl vyvolat bezpečnou reakci definovanou posouzením rizik stroje, obvykle odpojit vstup měniče prostřednictvím stykače s odpovídající jmenovitou hodnotou nebo jinak zabránit pokračující rekuperaci. Neveďte proud rezistoru přes malý kontakt termostatu.

Dimenzujte vodiče, svorky, ochranu proti zkratu a uzemnění podle příručky měniče a místních předpisů. Brzdné vodiče musí být krátké a vedené podle pokynů, protože rychle spínaný proud může vytvářet elektrické rušení. Před připojením napájení odpojte zdroj, vyčkejte po stanovenou dobu vybíjení stejnosměrného meziobvodu, ověřte nepřítomnost napětí a změřte instalovaný odpor na příslušných svorkách.

Konfigurujte bez kopírování čísel parametrů

Původní návrh uváděl čísla parametrů, jako by platila pro všechny modely PowerFlex. To není bezpečné. Identifikace parametrů se mění podle řady, firmwaru, režimu řízení a portu. Pomocí příručky pro konkrétní katalogové číslo zvolte režim zastavení, povolte funkci dynamického brzdění nebo profil externího rezistoru a zadejte údaje o rezistoru, pokud je to podporováno. Nikdy nepovolujte brzdný tranzistor jen proto, že podobný měnič používá podobně vypadající nabídku.

Údaje z typového štítku motoru, proudový limit, nastavení regulace meziobvodu, dobu zpomalení a případný limit rekuperačního výkonu kontrolujte jako jeden koordinovaný celek. Pokud regulace meziobvodu automaticky prodlužuje rampu, může během uvádění do provozu zakrýt nedostatečně dimenzovaný rezistor. Naopak vypnutí regulace meziobvodu bez ověření kapacity rezistoru může změnit občasné vypnutí z důvodu přepětí v trvalé tepelné namáhání.

Názvy a limity parametrů musí být převzaty z příručky pro konkrétní katalogové číslo měniče PowerFlex a jeho firmware.

Uvádějte do provozu s měřenými zastaveními

Začněte zkouškou bez zátěže nebo se sníženou energií a s delší dobou zpomalení. Sledujte požadované otáčky, skutečné otáčky, napětí stejnosměrného meziobvodu, výstupní proud, stav brzdění, pokud je k dispozici, a historii poruch. Rampu zkracujte v řízených krocích a kontrolujte, zda napětí meziobvodu zůstává pod vypínacím prahem a zda stroj neztrácí řízení ani nepřekračuje proudové limity.

Poté otestujte nejhorší věrohodné výrobní podmínky: maximální otáčky, maximální zohledněný moment setrvačnosti, nejvyšší očekávané napětí sítě, opakovaná zastavení s nejkratším cyklem a nejvyšší okolní teplotu. Změřte teplotu rezistoru vhodnou metodou a ověřte reakci termostatu. Jediné úspěšné zastavení za studena nepotvrzuje kapacitu pro daný pracovní cyklus.

Zaznamenejte katalogové číslo rezistoru, odpor, trvalý a impulzní výkon, požadavky na montáž, logiku ochrany, zálohu parametrů a naměřené výsledky. Další kontroly při uvádění měniče do provozu najdete v našem technickém průvodci měniči VFD. Základní princip odolného návrhu je jednoduchý: vypočítejte energii, respektujte elektrické limity měniče, chraňte rezistor nezávisle a ověřte celý cyklus v realistických podmínkách.