Thêm điện trở hãm động năng vào biến tần PowerFlex
A practical PowerFlex braking guide covering regenerative energy, resistor resistance and duty cycle, thermal protection, model-specific parameters, and measured commissioning tests.
Động cơ điện chuyển đổi điện năng thành năng lượng quay, nhưng điều gì xảy ra khi động cơ bắt đầu chuyển đổi năng lượng quay thành điện năng?
Đây là lúc điện trở hãm phát huy tác dụng. Điện trở hãm sẽ sử dụng năng lượng quay và chuyển đổi năng lượng đó thành nhiệt năng, giống như một máy phát điện. Nhưng làm thế nào để xác định kích thước điện trở hãm bên ngoài và cấu hình biến tần để chấp nhận điện trở hãm bên ngoài? Hãy theo dõi khi tôi trình bày quy trình lắp thêm điện trở hãm bên ngoài cho biến tần PowerFlex.
Hình 1. PowerFlex 755TS. Hình ảnh được sử dụng với sự cho phép của Rockwell Automation
Dòng biến tần PowerFlex
Dòng biến tần PowerFlex chắc chắn là một dòng sản phẩm phổ biến, nhưng bạn có thể thêm điện trở hãm bên ngoài cho hầu như bất kỳ biến tần nào trên thị trường, miễn là kích thước khung của biến tần hỗ trợ điện trở hãm. Hãy kiểm tra kỹ hướng dẫn sử dụng của biến tần bạn chọn. Trong bài viết này, tôi sẽ tập trung vào các biến tần dòng PowerFlex 500 và 700, nhưng hầu hết thuật ngữ sẽ tương tự với các thương hiệu biến tần khác.
Lựa chọn kích thước điện trở
Việc chọn kích thước điện trở rất quan trọng, vì điện trở phải có khả năng xử lý công suất tái sinh từ biến tần; nếu không, biến tần sẽ kích hoạt mạch an toàn bên trong. Để tìm đúng kích thước điện trở, trước tiên chúng ta phải tính công suất tái sinh cực đại từ biến tần. Chúng ta sẽ cần công suất định mức, tốc độ định mức, thời gian giảm tốc yêu cầu, mô men quán tính của động cơ và tải, tỷ số truyền, cùng tốc độ trục động cơ. Một số giá trị có thể lấy từ nhãn động cơ, trong khi các giá trị khác liên quan đến quy trình.
Rockwell cung cấp tất cả các công thức cùng với một ví dụ tính toán trong tài liệu PowerFlex Dynamic Braking Resistor Calculator (trang 19). Về cơ bản, chúng ta tính tổng mô men quán tính của hệ thống quay, nhân với tốc độ góc rồi chia cho thời gian.
Tùy thuộc vào hệ thống của bạn, phép tính này có thể rất phức tạp hoặc khá đơn giản. Ví dụ của Rockwell sử dụng một động cơ 10 HP được nối trực tiếp với tải, và họ đã xác định trước mô men quán tính của tải và động cơ.
Sau khi tính công suất hãm, chúng ta phải so sánh giá trị này với công suất tái sinh định mức của biến tần, được tính như sau:
Các giá trị này được lấy từ các bảng trong Phụ lục A của tài liệu Công cụ tính toán điện trở hãm động PowerFlex. Sau khi tính công suất tái sinh, hãy so sánh giá trị này với công suất hãm đã tính. Nếu công suất hãm lớn hơn công suất tái sinh, cần tăng thời gian dừng.
Vì bài viết này nói về các điện trở hãm, giả định rằng ứng dụng mang tính chu kỳ, nghĩa là sẽ có những khoảng thời gian động cơ không quay. Để đảm bảo điện trở có đủ thời gian nguội, chúng ta cũng cần tính công suất hãm trung bình. Công suất đỉnh được tính ở trên phải lớn hơn công suất trung bình.
Bây giờ bạn đã có tất cả các giá trị cần thiết để chọn điện trở từ nhà sản xuất.
Hình 2. Các đầu nối để kết nối điện trở hãm. Hình ảnh được sử dụng với sự cho phép của Control.com
Kết nối điện trở hãm
Các biến tần PowerFlex không có chức năng bảo vệ nhiệt tích hợp cho điện trở hãm bên ngoài, vì vậy bạn sẽ cần lắp một bộ điều nhiệt cho điện trở vào hệ thống dây dẫn của động cơ. Dây dẫn dương và âm của điện trở lần lượt được nối với các đầu nối BR1 và BR2. Nếu bộ điều nhiệt ngắt mạch, toàn bộ nguồn điện từ động cơ đến biến tần sẽ bị ngắt, nhờ đó ngăn ngừa nguy cơ cháy.
Thiết lập tham số
Các tham số mô tả thông số kỹ thuật của điện trở và cách điều hướng công suất không sử dụng để công suất này được tiêu tán đúng cách. Tùy thuộc vào việc bạn sử dụng biến tần dòng PowerFlex 700 hay dòng PowerFlex 500, các tham số sẽ hơi khác nhau.
Biến tần VFD dòng 700
Dòng biến tần này có nhiều tùy chọn hơn và kích thước khung lớn hơn, vì vậy hãy chú ý đến các tham số sau.
Chế độ dừng A 370: Đặt thành 1 để sử dụng tốc độ dốc đã xác định
Chế độ Bus Reg A và B 372/373: Giá trị 2, 3 hoặc 4 tùy thuộc vào loại phanh
Cấu hình mức BusReg 374: Giữ mặc định (0)
Mức Bus Reg 375: Giữ mặc định (0)
382 Loại điện trở DB: Đặt thành 1 khi sử dụng điện trở hãm bên ngoài.
383 Điện trở DB bên ngoài: Giá trị điện trở tính bằng ohm
384 Công suất DB bên ngoài: Giá trị công suất tính bằng watt của điện trở hãm
385 Công suất xung DB bên ngoài: Nếu sử dụng điện trở hãm được nêu trong tài liệu Bộ tính điện trở hãm động PowerFlex, công suất xung sẽ được liệt kê. Nếu sử dụng điện trở của thương hiệu khác, hãy liên hệ với nhà sản xuất để biết số watt mà điện trở có thể chịu trong một giây.
426 Giới hạn công suất tái sinh: Giới hạn công suất từ động cơ đến bộ truyền động, nhưng chỉ hoạt động ở chế độ điều khiển vector từ thông
40 Cấu hình tùy chọn động cơ, bit 10 (DB khi dừng): Bật bit 10 trong tham số 40 để kích hoạt transistor hãm động bên trong.
Hình 3. Biến tần PowerFlex 525. Hình ảnh được sử dụng với sự cho phép của Rockwell Automation
Biến tần dòng 500
Các tham số sau đây được sử dụng để cấu hình bộ truyền động PowerFlex dòng 520 nhằm sử dụng điện trở hãm đúng cách.
P045 Chế độ dừng: Giữ mặc định (0)
A437 Chọn điện trở DB: Tham số này phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng cụ thể.
Nếu bạn đang sử dụng điện trở của Rockwell Automation, hãy đặt giá trị này thành 1.
Giá trị 2 không cung cấp bất kỳ biện pháp bảo vệ nào cho điện trở. Điện trở sẽ được sử dụng 100%, không có chu kỳ tác vụ.
Các giá trị từ 3 đến 99 xác định chu kỳ tác vụ mà điện trở sẽ chịu. Khi bắt đầu chu kỳ hãm, điện trở sẽ bật trong 10 giây, sau đó được cấp xung theo chu kỳ tác vụ đã chọn.
Tóm tắt
Khi tải đủ để khiến động cơ quay tự do, hoặc nếu bạn muốn có thể giảm tốc và dừng động cơ nhanh hơn mức các giá trị tăng/giảm tốc của bộ truyền động cho phép, thì việc bổ sung một điện trở hãm bên ngoài là giải pháp hiệu quả. Mặc dù cần thực hiện một số phép tính để chọn đúng điện trở, nhưng quy trình tổng thể khá đơn giản. Nếu ứng dụng của bạn không sử dụng bộ truyền động PowerFlex, phần lớn thuật ngữ vẫn tương tự; tuy vậy, hãy luôn tham khảo hướng dẫn sử dụng của bộ truyền động cụ thể để cấu hình đúng các tham số của điện trở hãm.