Ako radite s 380V VFD-om, vjerojatno ste se u nekom trenutku zapitali: "Trebam li uopće kočioni otpornik, i ako trebam, kako odabrati pravi?" Prekinimo žargon ovdje—ovo nije neko duboko poniranje iz udžbenika, to su stvari o kojima zapravo razgovaramo u trgovini kada nas kupci zovu u panici zbog kvarova na prenaponu. Kao dobavljač VFD-a, ovu pogrešku vidimo cijelo vrijeme: ljudi grabe bilo koji stari otpornik s police i pitaju se zašto njihov pogon radi 10 minuta u ciklusu velikog opterećenja.
Prvo, razjasnimo osnove: zašto VFD od 380 V uopće treba kočioni otpornik? Kada VFD usporava motor, posebno nešto s puno inercije - poput pokretne trake, dizala ili ventilatora koji se okreće punom brzinom - motor se ponaša poput generatora. On vraća tu dodatnu energiju natrag u DC sabirnicu VFD-a. Ako ta energija ne može nikamo otići, napon istosmjerne sabirnice raste. Za sustav od 380 V, nominalni napon istosmjerne sabirnice je oko 540 V (budući da je 380 V x √2 ~537 V, zaokružujemo na 540). Većina VFD-ova radi na oko 680 V za modele od 380 V, a taj skok je upravo ono što pokreće kvar. Kočioni otpornik je sigurnosni ventil: on raspršuje taj višak energije kao toplinu, održavajući DC sabirnicu u sigurnom rasponu.
Prije nego što prijeđemo na izračune, razjasnimo uobičajeni mit: ne treba vam kočioni otpornik za svaki VFD. Ako je vaš teret mali ili jako postupno usporavate (npr. ventilator koji usporava više od 30 sekundi), vlastita interna kočiona jedinica VFD-a bi to mogla podnijeti. Ali ako radite brza usporavanja, podižete teške terete (gdje gravitacija vuče motor, tako da on cijelo vrijeme stvara snagu), ili opterećenja visoke inercije, otpornik nije za pregovaranje. To vidimo cijelo vrijeme s našim 3-faznim pogonom promjenjive frekvencije, koji se koristi u svemu, od linija za pakiranje do rukovanja materijalom—kupci često preskoče otpornik i na kraju imaju zastoje koji su se mogli izbjeći.
U redu, znate da trebate otpornik. Sada, kako odabrati onu pravu? Razložimo ovo korak po korak, bez otmjenih formula koje morate pamtiti.
Prvi korak: Odredite snagu VFD-a i motor s kojim je uparen. O tome se ne može pregovarati. Ako imate motor od 5 hp, vjerojatno tražite VFD jednofazni ulaz od 5 hp za male postavke ili inverterski pogon od 7,5 Kw za jače aplikacije od 380 V. Čekaj, ne — snaga se prenosi preko napona, stoga provjeri da nazivnu snagu VFD-a uskladiš s motorom, a ne samo s konjskim snagama. Na primjer, motor od 7,5 kW troši određenu količinu struje, a vaš VFD dimenzioniran je za to. Zadnje što želite je otpornik koji je premalen, pregrijava se i izgara usred ciklusa.
Zatim izračunajte maksimalnu energiju kočenja koju trebate raspršiti. Ovo je mjesto gdje većina ljudi zabrlja, jer jednostavno zgrabe otpornik iste snage kao njihov VFD. krivo Energija koju otpornik mora podnijeti temelji se na tome koliko inercije zaustavljate i koliko brzo ga zaustavljate. Neka ovo bude jednostavno: ovo je gruba formula koju koristimo s kupcima. Prvo saznajte inerciju vašeg opterećenja (GD² u metričkim jedinicama ili WR² u imperijalnim jedinicama—većina specifikacija motora to će navesti) i brzinu kojom usporavate. Energija kočenja je otprilike 0,5 x J x (ω1² – ω2²), gdje je J inercija, a ω kutna brzina. Ali ako se ne želite baviti matematikom, pravilo koje koristimo u našoj trgovini: za brza usporavanja (manje od 10 sekundi za veliko opterećenje), koristite otpornik naznačen za najmanje 50% izlazne snage vašeg VFD-a. Za sporo usporavanje (10-30 sekundi), 25% je dovoljno, a ako vozite do zaustavljanja (bez namjernog usporavanja), možda vam neće trebati veliko.
Čekaj, testirajmo to na primjeru. Recimo da imate VFD pogon od 100 KS koji pokreće pokretnu traku tešku 5000 lbs i trebate ga usporiti sa 60Hz na 0Hz u 5 sekundi. To je visoko inercijsko, brzo usporavanje, pa vam je potreban otpornik nazivne snage ~50% od 100 KS, što je 50 KS. Pretvorite to u kilovate ako želite: 50 KS je ~37 kW, dakle kočioni otpornik od 37 kW. Da ste ovdje koristili otpornik od 10 hp, pregrijao bi se za 2 minute, bez šale. Imali smo kupaca koji su dolazili k nama upravo s tim problemom — pojeftinili su na otporniku, a sada im je linija prekinuta na jedan dan.
Drugi ključni parametar: vrijednost otpora. Ovo je jednako važno kao i moć. Ako je otpor prenizak, otpornik će povući previše struje iz DC sabirnice, što može oštetiti interni kočioni tranzistor VFD-a (to je dio koji uključuje i isključuje otpornik). Ako je previsok, neće raspršiti dovoljno energije, a vi ćete i dalje imati greške zbog prenapona. Dakle, kako pronaći pravi otpor? Opet, ne tjeramo vas da ludo računate. Formula je: R = (Vdc_max – Vdc_nominalno) x 1,4 / Ib_max. Čekaj, prevedimo to: Vdc_max je napon okidanja vašeg VFD-a (za pogone od 380 V, to je 680 V), Vdc_nominal je normalni napon istosmjerne sabirnice (~540 V), a Ib_max je maksimalna struja kočenja koju može podnijeti kočna jedinica vašeg VFD-a. Većina VFD specifikacija navodi ovaj Ib_max izravno u priručniku—na primjer, naš inverterski pogon od 7,5 Kw ima maksimalnu struju kočenja od 15 A. Uključimo to: R = (680 – 540) x 1,4 /15 = (140) x1,4 /15 = ~13 ohma. To je vaš ciljni otpor. Ako ne možete pronaći točan otpornik od 13 ohma, približite se što je više moguće—12 ili 15 ohma je u redu, samo nemojte ići niže ili više.
Treća stvar koju treba provjeriti: radni ciklus. Radni ciklus je koliko često kočioni otpornik zapravo radi. Ako usporavate samo jednom na sat, to je nizak radni ciklus, tako da možete nabaviti aluminijski otpornik koji je jeftiniji. Ali ako se vaš proces mijenja svake minute - poput lifta koji ide gore-dolje 10 puta na sat ili stroja za pakiranje koji se stalno zaustavlja i pokreće - potreban vam je otpornik ocijenjen za visoki radni ciklus, obično jedinica s vodenim ili ventilatorskim hlađenjem. Zadnje što želite je otpornik koji radi samo nekoliko ciklusa prije nego što se pregrije i pregori njegov toplinski osigurač.
Čekaj, povežimo ovo sa pravim proizvodima. Ako koristite naš 3-fazni pogon promjenjive frekvencije, koji je ocijenjen za 380 V, obično preporučujemo da nazivnu snagu otpornika uskladite s 40-60% snage VFD-a, ovisno o vašem opterećenju. Na primjer, VFD od 7,5 kW može se upariti s kočionim otpornikom od 3,7 kW. Ali ako je vaše opterećenje super visoke inercije, povećajte to na 5kW. Za naš VFD pogon od 100 KS, to je veliki motor, pa gotovo uvijek predlažemo kočioni otpornik od 50 kW za brza usporavanja. Također prodajemo VFD 220v 3 faze za postavke nižeg napona, ali izračun otpornika je sličan—samo prilagodite napon istosmjerne sabirnice za 220V, što je ~310V nominalno, okidanje na ~400V.
Uobičajene pogreške koje vidimo cijelo vrijeme: Prvo, ljudi miješaju jednofazne i trofazne otpornike. Ako imate trofazni VFD, potreban vam je trofazni otpornik za kočenje (ili tri jednofazna otpornika spojena paralelno). Ako koristite jednofazni otpornik na trofaznoj sabirnici, on neće ravnomjerno rasipati energiju, što dovodi do pregrijavanja. Drugo, zanemaruju temperaturu okoline. Ako je vaša ploča u vrućem okruženju (kao što je pekara ili tvornica bez izmjenične struje), morate smanjiti snagu otpornika za 10-20%—toplota čini otpornike manje učinkovitima, tako da otpornik od 5kW u ploči od 100°F može imati samo 4kW efektivne snage. Treće, zaboravljaju na montažu otpornika. Otpornici za kočenje postaju vrući—kao, stvarno vrući—do 300°C u nekim slučajevima. Ako ga montirate u blizini plastičnih dijelova ili druge elektronike, postoji opasnost od požara. Provjerite je li montiran na metalnu ploču s dobrim protokom zraka ili u vlastitom kućištu.
Prođimo kroz brzi primjer kako bismo ovo konkretizirali. Pretpostavimo da pokrećete motor od 380 V i 5 KS koji napaja malu pokretnu traku i trebate ga usporiti za 8 sekundi (umjereno usporavanje, ne super brzo). Imate VFD jednofazni ulaz od 5 KS? Čekaj, ne — čekaj, jednofazni ulaz od 5 hp za 380 V? Čekaj, ne, ispravimo to: VFD jednofazni ulaz od 5 hp je za 220 V jednofazni ulaz na 220 V trofazni izlaz. Za 380 V upotrijebite naš 3-fazni pretvarač s promjenjivom frekvencijom, koji je trofazni ulaz od 380 V. Recimo da je to VFD od 3,7 kW (oko 5 KS). Umjereno usporavanje, tako da je radni ciklus nizak—usporavate jednom svakih 5 minuta. Potrebna energija kočenja je ~25% snage VFD-a, dakle ~0,9kW. Maksimalna struja kočenja za ovaj VFD je 10A. Izračunajte otpor: R = (680 – 540) x1,4 /10 = ~19,6 ohma. Stoga biste odabrali kočioni otpornik od 1 kW, 20 ohma, ocijenjen za niski radni ciklus, montiran s dobrim protokom zraka. To je to—bez prenaponskih kvarova, bez zastoja.
Sada, što ako još uvijek niste sigurni? Zato smo ovdje. Mnogi kupci to pokušavaju sami izračunati i na kraju pogađaju, što dovodi do problema. Godinama prodajemo VFD-ove i odgovarajuće otpornike, tako da vam možemo pomoći da prestanete s nagađanjima. Ne morate zabrljati u izračunu ili kupiti krivi dio. Bilo da radite s našim inverterskim pogonom od 7,5 Kw, manjom jedinicom od 5 KS ili velikim VFD pogonom od 100 KS, možemo vas provesti kroz točne specifikacije koje su vam potrebne za vaš kočioni otpornik.
Čekaj, posljednji savjet: uvijek provjerite nazivni napon otpornika. Za sustave od 380 V, kočioni otpornik mora podnijeti do 680 V na svom terminalu DC sabirnice. Ako dobijete otpornik nazivnog napona od samo 500 V, on će se pokvariti prvi put kada dobijete skok napona. To je još jedna uobičajena pogreška—ljudi gledaju na nominalnih 380V i dobivaju otpornik ocijenjen za 380V, a ne za vršni istosmjerni napon. Provjerite je li označen za najmanje 700 V DC radi sigurnosti.
Završimo ovo. Odabir kočionog otpornika za 380V VFD ne mora biti kompliciran. Započnite tako što ćete potvrditi da vam je potreban (brzo usporavanje, velika inercija, velika opterećenja = da), uskladite njegovu ocjenu snage s vašom brzinom usporavanja i inercijom, uzmite pravu vrijednost otpora iz specifikacije vašeg VFD-a, provjerite radni ciklus i temperaturu okoline i nikada ne preskačite nazivni napon. Ako ste još uvijek nejasni oko bilo kojeg dijela ovoga—bez obzira da li ga dimenzionirate za naš 3-fazni pogon s promjenjivom frekvencijom, 5hp VFD jednofazni ulaz ili bilo koji od naših drugih modela—samo se javite. Možemo vam pomoći odabrati savršeni otpornik kako bi vaš VFD radio glatko, bez grešaka, bez zastoja. Nemojte riskirati da prekinete svoj rad zbog pogrešnog otpornika - dopustite nam da riješimo nagađanja.
Reference
- Siemens Industry, “Odabir kočionog otpornika za pogone s promjenjivom frekvencijom”, Automation Library, 2022.
- Allen-Bradley, “380V VFD Application Guide”, tehnička dokumentacija Rockwell Automation, 2021.
- Održavanje električne konstrukcije, “Izbjegavajte uobičajene pogreške kočionog otpornika”, ECM Magazine, lipanj 2023.
- Baldor Electric Company, “Izračuni inercije i energije kočenja za VFD-ove”, Tehnički bilten za motore i pogone, 2020.