การออกแบบและการทดสอบตัวต้านทานเบรกแบบไดนามิก PowerFlex

การเบรกแบบไดนามิกไม่ได้เป็นเพียงการเปลี่ยนพารามิเตอร์เท่านั้น แต่เป็นปัญหาด้านการออกแบบระบบจัดการพลังงาน เมื่อโหลดที่ถูกขับเคลื่อนชะลอความเร็ว มอเตอร์สามารถจ่ายพลังงานกลับเข้าสู่บัส DC ของ VFD ได้ และแรงดันไฟฟ้าที่บัสจะเพิ่มขึ้น เว้นแต่ว่าพลังงานดังกล่าวจะถูกส่งกลับไปยังแหล่งจ่าย เก็บสะสมไว้ หรือเปลี่ยนเป็นความร้อน ตัวต้านทานเบรกที่เลือกอย่างเหมาะสมจะจัดเตรียมเส้นทางควบคุมสำหรับพลังงานดังกล่าวในไดรฟ์ PowerFlex แต่ต้องพิจารณาตัวต้านทาน ทรานซิสเตอร์เบรก การเดินสาย ตู้ครอบ และรูปแบบการหยุดให้เป็นระบบเดียวกัน

ไดรฟ์ PowerFlex จะใช้การเบรกแบบไดนามิกได้ก็ต่อเมื่อเฟรมและชุดออปชันเฉพาะรุ่นรองรับวงจรเบรกที่ต้องการ

เริ่มจากเหตุการณ์การจ่ายพลังงานกลับ

ควรเลือกตัวต้านทานจากรูปแบบการเคลื่อนที่ ไม่ใช่พิจารณาจากแรงม้าของมอเตอร์เพียงอย่างเดียว ให้บันทึกความเร็วมอเตอร์ก่อนการชะลอความเร็ว ความเร็วปลาย เวลาหยุดที่ต้องการ ความเฉื่อยรวมที่สะท้อนมายังมอเตอร์ อัตราทดเกียร์ และความถี่ในการหยุด การหยุดเครื่องหมุนเหวี่ยงที่มีความเฉื่อยสูงเพียงกะละหนึ่งครั้ง กับการลดระดับแกนแนวตั้งทุก 20 วินาที อาจใช้มอเตอร์ขนาดใกล้เคียงกัน แต่มีภาระทางความร้อนแตกต่างกันอย่างมาก

พลังงานของระบบหมุนแปรผันตามความเฉื่อยและกำลังสองของความเร็ว ระหว่างการลดความเร็วแบบเชิงเส้น พลังงานดังกล่าวจะไปถึงตัวต้านทานเพียงบางส่วน เนื่องจากการสูญเสียทางกลและการสูญเสียในมอเตอร์กับไดรฟ์จะดูดซับพลังงานไปบางส่วน งานด้านวิศวกรรมแบบเผื่อความปลอดภัยคือการประมาณกำลังการจ่ายพลังงานกลับสูงสุดระหว่างการหยุด และกำลังเฉลี่ยตลอดรอบการทำงานทั้งหมด เอกสารเทคนิคการใช้งานเครื่องคำนวณตัวต้านทานเบรกแบบไดนามิก PowerFlex ของ Rockwell Automation มีสมการเฉพาะรุ่น ขีดจำกัดค่าความต้านทานขั้นต่ำ การพิจารณารอบการทำงาน และตารางการเลือกอุปกรณ์

อย่าใช้ค่าความต้านทานโดยประมาณเพียงเพราะมีอุปกรณ์ค่านั้นอยู่จริง ความต้านทานที่ต่ำกว่าค่าขั้นต่ำของไดรฟ์อาจทำให้กระแสผ่านทรานซิสเตอร์เบรกสูงเกินไป ส่วนความต้านทานที่สูงเกินไปอาจดึงกระแสไม่เพียงพอที่จะป้องกันการทริปจากแรงดันเกินของบัส DC ค่ากำลังวัตต์ก็มีสองความหมาย ได้แก่ ตัวต้านทานต้องรองรับพัลส์กำลังสูงช่วงสั้นได้ และต้องระบายความร้อนเฉลี่ยระยะยาวโดยไม่เกินขีดจำกัดอุณหภูมิ

ตรวจสอบฮาร์ดแวร์ PowerFlex รุ่นที่แน่นอน

PowerFlex เป็นตระกูลผลิตภัณฑ์ ไม่ใช่การออกแบบทางไฟฟ้าเพียงแบบเดียว ความพร้อมใช้งานของวงจรสับเบรก ชื่อขั้วต่อ ค่าความต้านทานขั้นต่ำ หมายเลขพารามิเตอร์ และการป้องกันภายในแตกต่างกันระหว่าง PowerFlex 520, 750 และผลิตภัณฑ์ 7-Class รุ่นเก่า รวมถึงอาจแตกต่างกันระหว่างขนาดเฟรมภายในซีรีส์เดียวกัน อ่านหมายเลขแค็ตตาล็อกและเฟรมจากป้ายชื่อ จากนั้นใช้คู่มือผู้ใช้และข้อมูลทางเทคนิคล่าสุดของไดรฟ์รุ่นนั้นโดยเฉพาะ คอลเลกชัน Allen-Bradley PowerFlex ช่วยระบุตระกูลผลิตภัณฑ์ที่ติดตั้งได้ แต่ป้ายชื่อยังคงเป็นข้อมูลอ้างอิงหลักสำหรับการตัดสินใจทางวิศวกรรม

ควรพิจารณาด้วยว่าเครื่องจักรจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานจริงหรือไม่ การเพิ่มเวลาชะลอความเร็วอาจช่วยกำจัดการจ่ายพลังงานกลับได้ บัส DC ร่วมสามารถแบ่งปันพลังงานระหว่างแกนที่กำลังขับและแกนที่กำลังจ่ายพลังงานกลับได้ ส่วนระบบอินพุตแบบแอ็กทีฟสามารถส่งพลังงานกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟหลักได้ เบรกเชิงกลยังคงจำเป็นเมื่อโหลดต้องถูกยึดไว้หลังจากตัดแรงบิด การเบรกแบบไดนามิกช่วยให้การลดความเร็วเป็นไปอย่างควบคุมได้ แต่ไม่ใช่ฟังก์ชันหยุดที่ได้รับการจัดระดับด้านความปลอดภัย และไม่ใช่เบรกสำหรับยึดโหลด

ใช้เฉพาะการระบุขั้วต่อและรูปแบบการเดินสายที่แสดงไว้สำหรับเฟรมไดรฟ์รุ่นนั้นโดยเฉพาะ

ออกแบบการป้องกันทางความร้อนก่อนเดินสาย

ตัวต้านทานภายนอกจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนสูง ต้องติดตั้งโดยเว้นระยะ การระบายอากาศ การจัดวางพื้นผิว และระดับการป้องกันของตู้ครอบตามที่ผู้ผลิตกำหนด วางให้ห่างจากฉนวนสายไฟ รางพลาสติก ตัวกรอง ฝุ่นที่ติดไฟได้ และพื้นผิวที่ผู้ปฏิบัติงานอาจสัมผัสได้ คำนึงถึงอุณหภูมิแวดล้อมและความร้อนที่สะสมบริเวณด้านบนของตู้ครอบด้วย

เอกสารเทคนิคการใช้งานของ Rockwell ระบุอย่างชัดเจนว่าไดรฟ์ PowerFlex ไม่ได้ป้องกันตัวต้านทานเบรกภายนอกด้วยตัวเอง ให้ใช้ชุดตัวต้านทานที่มีระบบป้องกันในตัว หรือออกแบบวงจรป้องกันอุณหภูมิเกินอย่างถูกต้อง เทอร์โมสแตตของตัวต้านทานควรเริ่มการตอบสนองที่ปลอดภัยตามที่การประเมินความเสี่ยงของเครื่องจักรกำหนด ซึ่งโดยทั่วไปคือการตัดอินพุตของไดรฟ์ผ่านคอนแทคเตอร์ที่มีพิกัดเหมาะสม หรือป้องกันไม่ให้เกิดการจ่ายพลังงานกลับอย่างต่อเนื่องด้วยวิธีอื่น อย่าให้กระแสตัวต้านทานไหลผ่านหน้าสัมผัสเทอร์โมสแตตขนาดเล็ก

กำหนดขนาดตัวนำ ขั้วต่อ อุปกรณ์ป้องกันกระแสลัดวงจร และการต่อลงดินให้สอดคล้องกับคู่มือไดรฟ์และข้อกำหนดท้องถิ่น เดินสายเบรกให้สั้นและจัดเส้นทางตามคำแนะนำ เนื่องจากกระแสที่ถูกสับอย่างรวดเร็วอาจก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า ก่อนจ่ายไฟ ให้ตัดแยกแหล่งจ่าย รอเวลาคายประจุบัส DC ตามที่กำหนด ตรวจสอบว่าไม่มีแรงดันไฟฟ้า และวัดค่าความต้านทานที่ติดตั้งไว้ที่ขั้วต่อที่เหมาะสม

กำหนดค่าโดยไม่คัดลอกหมายเลขพารามิเตอร์

ร่างต้นฉบับระบุหมายเลขพารามิเตอร์ราวกับว่าใช้ได้กับ PowerFlex ทุกรุ่น ซึ่งไม่ปลอดภัย อัตลักษณ์ของพารามิเตอร์เปลี่ยนแปลงไปตามตระกูล เฟิร์มแวร์ โหมดควบคุม และพอร์ต ให้ใช้คู่มือของหมายเลขแค็ตตาล็อกที่ตรงกันเพื่อเลือกโหมดหยุด เปิดใช้งานฟังก์ชันเบรกแบบไดนามิกหรือโปรไฟล์ตัวต้านทานภายนอก และป้อนข้อมูลตัวต้านทานในกรณีที่รุ่นนั้นรองรับ อย่าเปิดใช้งานทรานซิสเตอร์เบรกเพียงเพราะไดรฟ์รุ่นใกล้เคียงกันใช้เมนูที่ดูคล้ายกัน

ตรวจสอบข้อมูลบนป้ายชื่อมอเตอร์ ขีดจำกัดกระแส การตั้งค่าควบคุมบัส เวลาชะลอความเร็ว และขีดจำกัดกำลังการจ่ายพลังงานกลับให้เป็นการตั้งค่าที่ประสานกัน หากการควบคุมบัสยืดเวลาชะลอความเร็วโดยอัตโนมัติ อาจทำให้ตัวต้านทานที่มีขนาดไม่เพียงพอไม่แสดงปัญหาระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง ในทางกลับกัน การปิดการควบคุมบัสโดยไม่ยืนยันความสามารถของตัวต้านทาน อาจเปลี่ยนการทริปจากแรงดันเกินเป็นครั้งคราวให้กลายเป็นภาระทางความร้อนต่อเนื่อง

ต้องใช้ชื่อและขีดจำกัดของพารามิเตอร์จากคู่มือสำหรับหมายเลขแค็ตตาล็อก PowerFlex และเฟิร์มแวร์รุ่นที่ตรงกันเท่านั้น

ทดสอบเดินเครื่องด้วยการหยุดที่วัดผลได้

เริ่มด้วยการทดสอบขณะไม่มีโหลดหรือใช้พลังงานลดลง และตั้งเวลาชะลอความเร็วให้นานขึ้น บันทึกแนวโน้มความเร็วที่สั่ง ความเร็วจริง แรงดันบัส DC กระแสเอาต์พุต สถานะเบรกหากมี และประวัติความขัดข้อง ค่อย ๆ ลดเวลาชะลอความเร็วทีละขั้นโดยควบคุม พร้อมตรวจสอบว่าบัสยังต่ำกว่าค่าทริป และเครื่องจักรไม่สูญเสียการควบคุมหรือเกินขีดจำกัดกระแส

จากนั้นทดสอบภายใต้สภาวะการผลิตที่เลวร้ายที่สุดซึ่งมีความเป็นไปได้ ได้แก่ ความเร็วสูงสุด ความเฉื่อยสะท้อนสูงสุด แรงดันสายที่สูงสุดที่คาดไว้ การหยุดซ้ำด้วยรอบเวลาสั้นที่สุด และอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด วัดอุณหภูมิตัวต้านทานด้วยวิธีที่เหมาะสมและยืนยันการตอบสนองของเทอร์โมสแตต การหยุดสำเร็จเพียงครั้งเดียวขณะที่อุปกรณ์ยังเย็น ไม่ได้ยืนยันความสามารถในการรองรับรอบการทำงาน

บันทึกหมายเลขชิ้นส่วนตัวต้านทาน ค่าความต้านทาน พิกัดกำลังต่อเนื่องและพัลส์ ข้อกำหนดการติดตั้ง ระบบป้องกัน ไฟล์สำรองพารามิเตอร์ และผลการวัด สำหรับรายการตรวจสอบการทดสอบเดินเครื่องไดรฟ์ที่ครอบคลุมยิ่งขึ้น โปรดดู คู่มือวิศวกรรม VFD ของเรา หลักการออกแบบที่ใช้ได้เสมอคือ คำนวณพลังงาน เคารพขีดจำกัดทางไฟฟ้าของไดรฟ์ ป้องกันตัวต้านทานแยกจากระบบ และตรวจสอบรอบการทำงานทั้งหมดภายใต้สภาวะที่ใกล้เคียงการใช้งานจริง