Hamowanie Rezystancyjne VFD – Dobór Rezystora
Oblicza wymaganą rezystancję i moc rezystora hamowania dla falownika VFD
🛑 Wyniki
🛑
Wprowadź dane i kliknij Oblicz rezystor🔗 Powiązane kalkulatory
Bezpłatny kalkulator elektryczny · zgodny z normami · bez rejestracji
Oblicza wymaganą rezystancję i moc rezystora hamowania dla falownika VFD
🔗 Powiązane kalkulatory
Materiały zebrane z obliczeń
Ostatnie wyniki kalkulatorów
| Kalkulator | Data |
|---|
Przy zwalnianiu silnika za pomocą falownika VFD, energia kinetyczna napędu (WK² · n²/182) jest oddawana przez silnik do obwodu DC pośredniego falownika. Jeśli falownik nie posiada funkcji rekuperacji (oddawania energii z powrotem do sieci), napięcie w obwodzie DC rośnie. Gdy przekroczy wartość krytyczną (typowo 800 V DC dla sieci 400 V), falownik wyłącza się awaryjnie (fault: overvoltage).
Rozwiązaniem jest rezystor hamowania: podłączony do obwodu DC przez tranzystor chopper, pochłania nadmiarową energię w postaci ciepła. Rezystor hamowania jest niezbędny przy: dużej bezwładności napędu (wentylatory, koła zamachowe), częstych lub szybkich hamowaniach, pracach z obciążeniem czynnym (zjazdy, opuszczanie ciężarów).
Wymagana moc chwilowa podczas hamowania: Ppeak = (UDC²) / Rham
Minimalna rezystancja: Rmin = UDC,nom² / Pchoppera,max — wartość podawana w dokumentacji falownika (nie wolno jej przekroczyć w dół — grozi uszkodzeniem tranzystora choppera).
Energia do rozproszenia podczas jednego hamowania: E = 0,5 · J · ω² = 0,5 · (GD²/4g) · (2πn/60)². Moc średnia rezystora = E / tcyklu, gdzie tcyklu to czas cyklu (hamowanie + czas pracy). Rezystor musi tolerować tę moc termicznie bez przekroczenia temperatury.
Rezystory hamowania silnikowego nagrzewają się do 200–400°C podczas intensywnego hamowania — muszą być montowane w miejscu z dobrą wentylacją lub na zewnątrz szafy sterowniczej. Minimalny stopień ochrony IP20 (szafy) lub IP54 (na zewnątrz). Przewody łączące falownik z rezystorem muszą być odporne na wysoką temperaturę (silikonowe lub LSNH 105°C), o minimalnym przekroju termicznym.
Kalkulator hamowania VFD ElektroKalkulatory.pl wyznacza energię kinetyczną napędu, wymaganą moc chwilową i średnią rezystora, minimalną wartość rezystancji dla choppera falownika oraz zaleca klasę termiczną rezystora.
Odpowiedzi na najczęstsze pytania dotyczące hamowania silników elektrycznych z falownikiem VFD.
Hamowanie dynamiczne (rezystorowe) to metoda zatrzymywania silnika przez rozproszenie energii kinetycznej napędu na rezystorze hamowania. Falownik przełącza się w tryb generatora – energia kinetyczna wirującej masy zamieniana jest na energię elektryczną, którą pochłania rezystor hamowania (chopper). W odróżnieniu od hamowania regeneratywnego energia jest tracona jako ciepło, ale metoda ta jest prosta i tania. Stosuje się ją gdy czas hamowania musi być krótszy niż uzyskany przez naturalne wywybiegnięcie, a zwrot energii do sieci jest nieopłacalny ze względu na niską częstotliwość hamowania.
Rezystor hamowania jest potrzebny gdy: napęd musi hamować szybko (krótki czas zatrzymania), napęd pracuje z potencjalnym obciążeniem (dźwigi, wciągniki, zjazdy – stała energia potencjalna), obciążenie ma dużą bezwładność (wentylatory, koła zamachowe) i wymagany czas hamowania jest krótki. Bez rezystora hamowania energia generatoryczna ładuje kondensatory DC-bus falownika, powodując wzrost napięcia szyny DC i zadziałanie zabezpieczenia Overvoltage. Falownik wtedy wyłącza się przed osiągnięciem wymaganego czasu zatrzymania lub przechodzi w tryb wydłużonego hamowania.
Dobór rezystora hamowania obejmuje: minimalną rezystancję Rmin = U²_DC / P_hamowania (zbyt niska niszczy chopper), wartość rezystancji dla wymaganego momentu hamowania: R = U²_DC / (M_ham × ω × η), moc rezystora = energia hamowania / czas cyklu. Producenci falowników podają Rmin i zalecaną moc rezystora w katalogach. Przykład: falownik 380 V AC, U_DC ≈ 640 V, Rmin = 640² / (1,5 × P_nom). Rezystor musi być odporny na impulsy o dużej mocy szczytowej – stosuje się rezystory drutowe lub siatkowe, często montowane poza szafą ze względu na wydzielane ciepło.
Hamowanie dynamiczne (rezystorowe) rozprasza energię hamowania jako ciepło na rezystorze – energia jest tracona bezpowrotnie. Hamowanie regeneratywne (rekuperatywne) zwraca energię hamowania do sieci zasilającej przez aktywny prostownik (AFE – Active Front End) lub szynę DC wspólną. Hamowanie regeneratywne jest energetycznie korzystne – w dźwigach, wciągnikach i napędach częstego hamowania może odzyskać 15–40% zużytej energii. Wymaga droższego falownika z modułem AFE lub zestawu napędów na wspólnej szynie DC. Hamowanie rezystorowe jest tańsze i prostsze przy rzadkim hamoaniu o dużej intensywności.
Energia kinetyczna napędu E = ½ × J × ω², gdzie J to moment bezwładności układu [kg·m²], ω prędkość kątowa [rad/s] = n × π/30. Dla silnika o momencie bezwładności J = 0,5 kg·m² i prędkości n = 1 450 obr/min: ω = 1450 × π/30 = 151,8 rad/s, E = ½ × 0,5 × 151,8² = 5 770 J. Należy uwzględnić też moment bezwładności maszyny roboczej przeliczony na wał silnika. Wymagana moc rezystora P_rez = E / t_hamowania (dla t_ham = 5 s: P = 5 770 / 5 = 1 154 W). Dla cyklicznego hamowania liczy się też cykl pracy DC% = t_ham / T_cyklu.
Hamowanie prądem stałym DC injection braking to metoda zatrzymywania silnika przez podanie prądu stałego do uzwojeń po zmniejszeniu częstotliwości VFD do wartości progowej (np. 3–5 Hz). Prąd stały wytwarza stałe pole magnetyczne, które hamuje wirnik indukcją. Ustawia się prąd hamowania (30–80% In), czas hamowania (0,5–5 s) i napięcie progowe. Jest to prosta metoda zatrzymania silnika na pozycji, bez mechanicznego hamulca. Nie zastępuje hamulca elektromagnetycznego przy utrzymaniu ciężarów. Stosuje się np. w wentylatorach dla pewnego zatrzymania bez swobodnego wybiegnięcia.
Grupy RCD z przypisanymi obwodami MCB zostana zaimportowane jako gotowe bloki. Obwody bez grupy RCD trafią do nowej grupy.