Тормозной резистор принцип работы

Тормозной резистор принцип работы

Тормозные сопротивления (braking resistor) применяются в грузоподъемных механизмах и механизмах перемещения, в приводах подъемных устройств (например, сопротивления для кранов), конвейерах, приводах на манипуляторах, а также во всех приводах, для которых необходимо управление или регулировка быстрого изменения частоты вращения, а избыточная энергия не расходуется за счет нагрузок на рабочую машину и ее потерь (в том числе тяговые электроприводы).

Тормозные резисторы, рассчитанные на более низкие мощности, могут также вместе с другими компонентами монтироваться в распределительные устройства. Ввиду генерации тепловой энергии сопротивления, рассчитанные на более высокие мощности, в основном, выполняются в отдельных корпусах и устанавливаются отдельно.

Как работают тормозные резисторы

Управление частотой вращения трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором целенаправленно может осуществляться только посредством изменения частоты напряжения питания. Для этой цели используется преобразователь частоты (ПЧ), управление выходной частотой которого независимо от частоты сети. Трехфазный переменный ток сети сначала преобразовывается в постоянный ток в промежуточной цепи, а затем — в трехфазный переменный ток с изменяемой частотой.

Для приводов, работающих в I и III квадрантах механической характеристики (приводы, инерционный момент которых значительно меньше момента нагрузки) преобразователь частоты может применяться без изменений. Для приводов, работающих в четырех квадрантах требуется дополнительное устройство, принимающее кинетическую энергию.

При нагружении двигателя, его якорь следует частоте питающего напряжения (пробуксовка). При уменьшении ПЧ его частоты, или при воздействии на работу двигателя внешних условий (спуск, движение под уклон) частота ротора выше (асинхронна) частоты питающего ПЧ. Двигатель действует как генератор.

Генераторная энергия приводит к повышению напряжения в промежуточной цепи ПЧ и должна быть рассеяна. Однако рекуперация в сеть не во всех случаях экономически целесообразна.

Во-первых, сеть должна быть способна принять энергию, а во-вторых, для возвращения в сеть энергия должна быть соответствующим образом подготовлена. В отдельных случаях это может потребовать значительной технической корректировки и, как следствие, увеличения инвестиций и повышения сложности системы. В особенности если кратковременно действует значительная энергия торможения, а общая энергия торможения по отношению к энергопотреблению привода невысока, экономически более целесообразно преобразовывать ее в тепловую энергию в тормозном сопротивлении.

Читайте также:  Бортики в кроватку для новорожденных мальчиков фото

Электронный выключатель (прерыватель) включает сопротивление, предотвращая возникновение такого напряжения в промежуточной цепи, которое может быть опасно для компонентов. Сопротивление нагружает напряжение в промежуточной цепи. Как только это напряжение достигает величины, меньшей величины напряжения включения, но большей величины напряжения в сети, прерыватель снова выключает сопротивление. Данный процесс повторяется каждый раз при повышении напряжения — в зависимости от постоянной времени электрической цепи. При этом возникают частоты в диапазоне от нескольких сотен до нескольких тысяч Герц. Сопротивление приводится в действие импульсным постоянным током, отбирает энергию привода и затормаживает его. Эта энергия преобразовывается в тепловую и отдается в окружающую среду.

Выбор

Тормозные сопротивления применяются в грузоподъемных механизмах и механизмах перемещения, в приводах подъемных устройств, конвейерах, приводах на манипуляторах, а также во всех приводах, для которых необходимо управление или регулировка быстрого изменения частоты вращения, а избыточная энергия не расходуется за счет нагрузок на рабочую машину и ее потерь.
Сопротивления, рассчитанные на более низкие мощности, могут также вместе с другими компонентами монтироваться в распределительные устройства. Ввиду генерации тепловой энергии сопротивления, рассчитанные на более высокие мощности, во основном, выполняются в отдельных корпусах, и устанавливаются отдельно.

RBR = сопротивление Ом
UZ = напряжение в промежуточной цепи В
PBR = мощность торможения Вт

Тормозной резистор — резистор, являющийся электрической нагрузкой генератора при реостатном торможении. Выработанная электроэнергия подается на тормозные резисторы и рассеивается в виде тепла [1] [2] [3] .

Содержание

Конструкция [ править | править код ]

Двигатели постоянного тока могут работать как генераторы, именно на этом свойстве основано электрическое торможение: энергия движения транспортного средства преобразуется в электрическую. При рекуперативном торможении она возвращается в контактную сеть, при реостатном же подаётся на тормозные резисторы, преобразовывается в тепловую и рассеивается. Изменение тормозного усилия происходит за счёт изменения сопротивления: чем меньше сопротивление, тем больше тормозное усилие, — и наоборот. Сопротивление, а следовательно, и силу торможения, регулируют контакторами, подключая или отключая секции тормозного реостата. Для эффективного реостатного торможения каждую пару двигателей включают параллельно. Существуют различные схемы включения двигателей, предотвращающие их размагничивание и выход из строя при работе в режиме генератора [1] [2] [3] .

Читайте также:  Бетононасос своими руками чертежи

На электропоездах постоянного тока (например, ЭР 2Т, ЭД 2Т) блоки тормозных резисторов установлены на крышах вагонов или под вагонами. Элементы сопротивления представляют собой спираль из фехралевой ленты, установленную на изоляторах; резисторы закреплены на держателях, прикреплённых к стальным шпилькам, которые, в свою очередь, крепятся к опорным скобам и изолированы эскапоновой лентой [4] .

Применение [ править | править код ]

Ввиду нерационального использования энергии реостатное торможение стараются заменять на рекуперативное. Но до сих пор ещё можно увидеть электропоезда с батареями тормозных резисторов на крыше моторных и вспомогательных резисторов на крыше прицепных вагонов.

Помимо железнодорожного транспорта, тормозные резисторы применяются на некоторых транспортных средствах с гибридным приводом, в частности, на карьерном самосвале БелАЗ-75710 [5] .

Рекуперативное торможение на частотно-регулируемом приводе.

Вспомним устройство преобразователя частоты.

Рисунок 1 — Принципиальная схема силовой части ПЧ.

Трехфазное переменное напряжение

380В, выпрямляется 6-пульсным выпрямителем и становится 537В постоянного тока. Далее, с помощью инвертора (ШИМ) это напряжение преобразуется обратно в переменное, но уже регулируемое по частоте и амплитуде.

При торможении электропривода с высокоинерционной нагрузкой, двигатель может переходить в генераторный режим. Генерируемая при этом энергия возвращается в частотный преобразователь и выпрямляется на обратных диодах IGBT-транзисторов, следовательно растет напряжение на звене постоянного тока (ЗПТ). Часть этого напряжения (20-30%) может быть рассеяно на силовых элементах, на разрядных резисторах ЗПТ и др. Именно об этом и говорит характеристика преобразователя: «Тормозящий крутящий момент.

20% без тормозного резистора». Однако, если этого не достаточно, то напряжение может вырасти до опасного значения. Чтобы избежать выхода из строя, преобразователь вынужден отключать выход и индицировать вам сообщение о неисправности: «OV» — over voltage — повышенное напряжение на звене постоянного тока. Порог срабатывания защиты от перенапряжения, как правило зависит от уставки входного напряжения.

Читайте также:  Как длину перевести в квадратные метры

Чтобы разрядить перенапряжение требуется внешний тормозной резистор, и силовой ключ который открывал бы цепь при повышенных значениях и закрывал при нормальных — чтобы энергия сети не рассеивалась на резисторах. Таким ключом является тормозной прерыватель. На преобразователях небольшой мощности примерно до 11кВт, используется один силовой модуль, объединяющий выпрямитель, инвертор, термодатчик и тормозной ключ (как на рисунке 1). На преобразователях большей мощности используется внешний прерыватель.

Как работает тормозной прерыватель.

Рисунок 2 — как работает тормозной прерыватель.

Ua — амплитудное значение напряжения

Uэф -эффективное значение напряжения

t — время открытия ключа прерывателя

T — переиод импульса ШИМ

tраб — время работы прерывателя

При достижении порога срабатывания, тормозной прерыватель открывает цепь импульсами ШИМ периодом Т (

20msec). Мощность рассеивания на резисторе Pрез за время работы прерывателя tраб будет равно площади под Uэф (заштрихованная область).

Pрез = Uэф^2 / Rрез = I^2 * Rрез.

Следовательно, регулируя значение открытия ключа t (

5msec) можно регулировать мощность рассеивания и ток протекающий через тормозной резистор. Значение t регулируется автоматически в зависимости от значения напряжения на звене постоянного тока. Чем выше напряжение на ЗПТ, тем больше время t и больше мощность рассеивания.

В качестве резисторов используют пожаростойкие проволочные резисторы с большой мощностью рассеивания. Сопротивление и мощность резисторов должна рассчитываться в соответствии с каждой решаемой задачей, однако у каждого производителя есть рекомендуемые значения, применяемые в большинстве решаемых задач. Однако для сложных задач, расчеты все-таки рекомендовано провести, например, продолжительное опускание груза краном.

Отличный пример расчета тормозных сопротивлений есть в «Технической коллекции Schneider Electric», называется «Выпуск № 7 Методика по силовому расчету частотнорегулируемых электроприводов крановых механизмов».

Существуют такие применения, где двигатель управляемый преобразователем частоты всегда работает в генераторном режиме, например, нагрузочные стенды. В таких системах эффективнее и экономичнее использовать блоки рекуперации энергии — устройства возвращающие энергию генератора в сеть. Такие блоки могут работать продолжительное время и существенно экономят электроэнергию.

Ссылка на основную публикацию
Тонировочный баллончик для фар
Тонировка фар лаком своими руками�может значительно сэкономить семейный бюджет, однако прежде, чем приступать к активным действиям, необходимо ознакомиться с законодательством...
Толщина входной двери по госту
В большинстве домов и квартир размер проема составляет установленный в советское время стандарт, регламентирующий ширину и высоту прохода под входную...
Толщина древесно стружечной плиты
В строительстве применяется 7 основных видов древесных плит: - ЦСП плита ; - фанера ; - МДФ ; - ОСП...
Тонкий греющий кабель для труб
Греющий кабель для использования внутри трубы с питьевой водой. Основное отличие от кабеля наружного применения это фторполимерная нетоксичная оболочка имеющая...
Adblock detector