Projeto e teste do resistor de frenagem dinâmica PowerFlex

A frenagem dinâmica não é simplesmente uma alteração de parâmetro. É um problema de projeto de gerenciamento de energia: quando uma carga acionada desacelera, o motor pode regenerar energia para o barramento CC do inversor de frequência, e a tensão do barramento aumenta, a menos que essa energia seja devolvida à rede elétrica, armazenada ou convertida em calor. Um resistor de frenagem corretamente selecionado oferece a um inversor PowerFlex um caminho controlado para essa energia, mas o resistor, o transistor de frenagem, a fiação, o gabinete e o perfil de parada devem ser tratados como um único sistema.

Um inversor PowerFlex só pode usar frenagem dinâmica quando seu frame específico e seu conjunto de opções suportam o circuito de frenagem necessário.

Comece pelo Evento Regenerativo

O resistor deve ser selecionado com base no perfil de movimento, não apenas na potência do motor. Registre a velocidade do motor antes da desaceleração, a velocidade final, o tempo de parada necessário, a inércia total refletida, a relação da caixa de engrenagens e a frequência com que a parada se repete. Uma centrífuga de alta inércia que para uma vez por turno e um eixo vertical que desce a cada 20 segundos podem ter motores semelhantes, mas ciclos térmicos radicalmente diferentes.

A energia disponível em um sistema rotativo é proporcional à inércia e ao quadrado da velocidade. Durante uma desaceleração linear, apenas parte dessa energia chega ao resistor, pois as perdas mecânicas e as perdas do conjunto motor-inversor absorvem parte dela. A tarefa de engenharia conservadora é estimar a potência regenerativa de pico durante a parada e a potência média ao longo de todo o ciclo operacional. A técnica de aplicação Calculadora de Resistores de Frenagem Dinâmica PowerFlex, da Rockwell Automation, fornece as equações específicas do modelo, os limites mínimos de resistência, o tratamento do ciclo de trabalho e as tabelas de seleção.

Não substitua a resistência calculada por um valor aproximado apenas porque ele está fisicamente disponível. Uma resistência abaixo do valor mínimo do inversor pode exigir corrente excessiva do transistor de frenagem. Uma resistência muito alta pode não consumir corrente suficiente para evitar um disparo por sobretensão no barramento CC. A potência nominal também tem dois significados: o resistor deve suportar o pulso de pico curto e dissipar o calor médio de longo prazo sem exceder seu limite de temperatura.

Confirme o Hardware PowerFlex Exato

PowerFlex é uma família, não um único projeto elétrico. A disponibilidade do chopper de frenagem, os nomes dos terminais, a resistência mínima, os números dos parâmetros e a proteção interna variam entre os produtos PowerFlex 520, 750 e legados da Classe 7, e às vezes entre os tamanhos de frame de uma mesma série. Leia o número de catálogo e o frame na placa de identificação e, em seguida, use o manual do usuário e os dados técnicos atuais para esse inversor específico. A coleção Allen-Bradley PowerFlex pode ajudar a identificar a família do produto instalado, mas a placa de identificação continua sendo a referência para decisões de engenharia.

Determine também se a máquina realmente precisa de um resistor. Aumentar o tempo da rampa de desaceleração pode eliminar a regeneração. Um barramento CC comum pode compartilhar energia entre eixos motorizados e regenerativos. Um front-end ativo pode devolver energia à rede elétrica. Freios mecânicos continuam necessários quando uma carga precisa ser mantida depois que o torque é removido. A frenagem dinâmica melhora a desaceleração controlada; ela não é uma função de parada com classificação de segurança nem um freio de retenção.

Use somente as identificações dos terminais e a disposição da fiação mostradas para o frame exato do inversor.

Projete a Proteção Térmica Antes da Fiação

Um resistor externo converte energia elétrica em calor intenso. Instale-o com o espaçamento, a ventilação, a orientação da superfície e o grau de proteção do gabinete especificados pelo fabricante. Mantenha-o afastado do isolamento dos cabos, de canaletas plásticas, filtros, poeira combustível e superfícies acessíveis aos operadores. Considere a temperatura ambiente e o calor retido na parte superior do gabinete.

A técnica de aplicação da Rockwell alerta explicitamente que os inversores PowerFlex não protegem, por si só, resistores de frenagem montados externamente. Use um conjunto de resistor autoprotegido ou um circuito de sobretemperatura projetado corretamente. O termostato do resistor deve iniciar a resposta segura definida pela avaliação de riscos da máquina, geralmente removendo a alimentação de entrada do inversor por meio de um contator devidamente dimensionado ou impedindo de outra forma a regeneração contínua. Não conduza a corrente do resistor pelo contato pequeno do termostato.

Dimensione os condutores, terminais, a proteção contra curto-circuito e o aterramento de acordo com o manual do inversor e as normas locais. Mantenha os cabos de frenagem curtos e roteados conforme as instruções, pois a corrente comutadas rapidamente pode gerar ruído elétrico. Antes de energizar, isole a alimentação, aguarde o tempo especificado para a descarga do barramento CC, verifique a ausência de tensão e meça a resistência instalada nos terminais apropriados.

Configure Sem Copiar Números de Parâmetros

O rascunho original listava números de parâmetros como se fossem aplicáveis a todos os modelos PowerFlex. Isso é perigoso. As identidades dos parâmetros mudam conforme a família, o firmware, o modo de controle e a porta. Use o manual do número de catálogo exato para selecionar o modo de parada, habilitar a função de frenagem dinâmica ou o perfil do resistor externo e inserir os dados do resistor quando houver suporte. Nunca habilite um transistor de frenagem apenas porque um inversor semelhante usa um menu visualmente igual.

Verifique os dados da placa de identificação do motor, o limite de corrente, as configurações de regulação do barramento, o tempo de desaceleração e qualquer limite de potência regenerativa como uma configuração coordenada. Se a regulação do barramento aumentar automaticamente o tempo da rampa, ela poderá mascarar um resistor subdimensionado durante o comissionamento. Da mesma forma, desabilitar a regulação do barramento sem comprovar a capacidade do resistor pode transformar um disparo ocasional por sobretensão em estresse térmico contínuo.

Os nomes e limites dos parâmetros devem ser obtidos no manual correspondente ao número de catálogo e ao firmware exatos do PowerFlex.

Comissione com Paradas Medidas

Comece com um teste sem carga ou com energia reduzida e um tempo de desaceleração mais longo. Monitore a velocidade comandada, a velocidade real, a tensão do barramento CC, a corrente de saída, o status da frenagem, se disponível, e o histórico de falhas. Reduza a rampa em etapas controladas, verificando se o barramento permanece abaixo do limite de disparo e se a máquina não perde o controle nem excede os limites de corrente.

Depois, teste a pior condição de produção plausível: velocidade máxima, inércia refletida máxima, maior tensão de linha esperada, paradas repetidas no ciclo mais curto e a condição de temperatura ambiente mais elevada. Meça a temperatura do resistor com um método apropriado e comprove a resposta do termostato. Uma única parada bem-sucedida com o sistema frio não comprova a capacidade do ciclo de trabalho.

Registre o número da peça do resistor, a resistência, as capacidades contínua e de pulso, os requisitos de montagem, a lógica de proteção, o backup dos parâmetros e os resultados medidos. Para verificações mais amplas de comissionamento do inversor, consulte nosso guia de engenharia de inversores de frequência. O princípio de projeto duradouro é simples: calcule a energia, respeite os limites elétricos do inversor, proteja o resistor de forma independente e valide o ciclo completo em condições realistas.