بسیاری از مواقع برای راه اندازی اینورتر ها(AC Drive) به چالش هایی برخورد می کنیم که برای رفع آن مشکلات می بایست از تجهیزات جانبی استفاده کنیم. یکی از تجهیزات جانبی که در بسیاری از پروژه ها استفاده می شودو اگر از این تجهیز بهره نبریم اصلا نمی توانیم برخی از پروژه هارا راه اندازی کنیم. این تجهیز جانبی(Optional) تحت عنوان مقاومت ترمز (Brake Resistor) که در بسیاری از کاربری ها نیاز به این تجهیز داریم.
مواقعی که برای کنترل الکتروموتور خود از اینورتر (AC Drive) بهره می بریم امکان دارد که به تجهیزی به اسم مقاومت ترمز نیاز پیدا کنیم. قبل از اینکه به چرایی استفاده از این تجهیز اشاره کنیم بهتر است در رابطه با دو مفهوم بارهای گشتاور ثابت(CT) و بارهای گشتاورمتغییر(VT) صحبت کنیم. بارهای گشتاور ثابت یا Constant Torque به بار هایی گویند که گشتاور و زور یکسانی را در واحد زمان به بار اعمال می کنند. آسانسور و یا اپلیکیشن های لیفت و یا بالابر در دسته بار های Constant Torque یا گشتاور ثابت قرار می گیرند.
ولی بعضی از اپلیکیشن ها مانند فن و پمپ جزو بار های گشتاور متغییر به حساب می آیند و گشتاور با سرعت رابطه مستقیم دارد در حالی که در کاربری های گشتاور ثابت گشتاور و یا زور اعمال شده به بار هیچ ارتباطی با فرکانس و یا سرعت موتور ندارد.
با توجه به تعاریف بالا متوجه می شویم که برای راه اندازی اپلیکیشن های گشتاور متغییر نیاز داریم که از مقاومت ترمز بهره ببریم و دلیل این عمر آن است که گاهی اوقات الکتروموتور از مود موتوری به مود ژنراتوری تغییر حالت می دهد و یا در اصطلاح موتور بازتولیدگر شده است. زمانی که الکتروموتور در مود ژنراتوری کار می کند یک جریان برگشتی از موتور به اینورتر منتقل می شود و این جریان برگشتی باعث افزایش ولتاژ لینک DC خواهد شد؛ این افزایش ولتاژ لینک DC تا حدی قابل چشم پوشی است اما اگر این ولتاژ از مقدار نرمال خود بیشتر شود در قدم اول باعث فالت دادن اینورتر و در قدم هایی بعدی اگر اقدامات لازم در جهت حل کردن مشکل انجام نشود باعث آسیب دیدن تجهیز خواهد شد.
نکته: مقاومت ترمز نیز برای سرو موتور ها کاربرد دارد و در بعضی از پروژه ها که موتور نیروی برگشتی را دارا می باشد می بایستی از آنها نهایت بهره برد. نتیجتاً از مقاوت ترمز هم برای اینورتر (AC Drive) و همچنین برای سرو درایو ها می توان استفاده کرد.
برای مثال در یکی از اپلیکیشن هایی که به وفور مقاومت ترمز (Braking Resistor) دیده می شود، آسانسور است. اولین نکته که در اپلیکیشن های آسانسور موتور آنهاست که از نوع گشتاور ثابت و یا (CT) است؛ پس متوجه می شویم که نوع بار آسانسور از نوع گشتاور ثابت است و در زمان کارکرد آن مقدار بار تغییر نخواهد کرد. دومین نکته اینست که در آسانسور ها در هنگام بالا رفتن آن سیستم به عملکرد عادی خود ادامه می دهد. در این اپلیکیشن چالش زمانی شروع می شود که آسانسور به سمت پایین حرکت می کند؛ در این زمان 3 عامل اساسی روی عملکرد آن تاثیر مخرب خواهد داشت:
1-وزن کابین آسانسور: در زمان پایین آمدن به صورت پیش فرض کابین وزن به خصوصی دارد.
2-وزن افرادی که داخل آن هستند: به غیر وزن کابین وزن افراد نیز، فشار زیادی روی الکتروموتور دارد.
3-جاذبه(Gravity) زمین: و جاذبه زمین نیز نقش بسزایی در عملکر سیستم دارد.
4-سرعت نامی موتور: الکتروموتور به صورت پیش فرض با 1460RPM در حال کار است و زمانی که 3 عامل بالا(وزن کابین آسانسور، وزن افراد داخل کابین و جاذبه) به این گزینه اضافه شود سرعت مکانیکی شفت موتور از سرعت میدان دوار و یا سنکرون بیشتر خواهد شد و موتور به حالت ژنراتوری میل خواهد کرد. در همچین مواقعی مقاومت ترمز (Braking Resistor) به کمک افراد فنی خواهد آمد.
واحد مقاومت ترمز داخلی و خارجی:
برای اتصال مقاومت ترمز به اینورتر و یا حتی سرو درایو ها نیاز به واحد مقاومت ترمز یا Dynamic Brake Unit داریم. DBU هارا می توان به دو نوع داخلی و خارجی تقسیم بندی کرد؛ معمولا اینورتر ها تا توان 22KW از واحد مقاومت ترمز داخلی بهره می برند و اصطلاحاً دارای چاپر(Chopper) داخلی هستند.
نکته: مقاومت ترمز را بدون وجود واحد مقاومت ترمز (DBU) نمی توان به اینورتر و یا سرو درایو متصل کرد.
در واقع چاپر و یا واحد مقاومت ترمز وظیفه کنترل ولتاژ لینکDC را بر عهده دارد؛ برای مثال کاربر در تنظیمات اینورتر و یا سرو موتور تعریف می کند که مقاومت ترمز (Braking Resistor) با رسیدن به چه سطح ولتاژی وارد مدار شود.
نکته: برای اینکه بتوانیم برای اینورتر و یا سرو درایو چاپر انتخاب کنیم می توانیم به جدول مربوطه که در منوال ها و کاتالوگ ها وجود دارد مراجعه کنیم و نهایت بهره را ببریم.
تفاوت مقاومت ترمزآلومینیومی و سرامیکی:
مقاومت ترمز ها به دو دسته آلومینیومی(Flat Pack) و سرامیکی(Wire Wound) دسته بندی می شوند و این دو نوع تفاوت های اساسی با یکدیگر دارند که به نسبت کاربری مورد نظر می توان از این تجهیزات استفاده کرد.
مقاومت ترمز آلومینیومی بهترین نوع مقاومت ترمز برای توان های پایین و بار های افقی مثل کانوایر است. این نوع از مقاومت ترمز برای بار های گشتاور ثابت و در محیط هایی که همرفت طبیعی هوا وجود دارد بسیار مناسب است و در این بخش نمره خوبی را به آن می توان داد.
این تجهیز از نظر سطح حفاظت بسیار قدرتمند است و اگر در محیطی نصب شود که همرفت طبیعی هوا وجود داشته باشد حافظت هایی مانند اتصال کوتاه، ایزوله بودن بدنه تجهیز، ذوب نشدن بدنه تجهیز بر اثر حرارت و گرما و مهم ترین عامل درجه حفاظت(IP) است که این تجهیز دارای IP 65 است.
نکته: این نوع از مقاومت ترمز معمولا برای توان های بالا ساخته نمی شود و نهایتا تا توان 7.5KW می توان از این تجهیز بهره برد.
مقاومت ترمز سرامیکی(Wire Wound):
این مقاومت ترمز (Braking Unit) از مقاومت های سرامیکی سیمی که به یکدیگر جوش داده شده اند تشکیل شده است. به آن دلیل که در ساخت این تجهیز ازمقاومت هایی از جنس سرامیک ساخته شده است، می توانند تا دمای 700 درجه سانتی گراد را تحمل کند. عامل بعدی تحمل بالای حرارت در این تجهیز نوع ساختار آن است. برای بار های ضربه ای (Pulse Loads) که بین 10 تا 20 بار در روند عملکرد خود به بار ضربه وارد می کنند بهتر است از مقاومت ترمز های سرامیکی بهره ببریم. این نوع مقاومت ترمز برای اپلیکیشن هایی مورد استفاده قرار می گیرد که تخلیه انرژی برگشتی به صورت متناوب و تکرار شونده است(مثل اپلیکیشن های جرثقیل(Cranes)، بالابر(Hoist) و آسانسور(Elevator)). و آخرین نکته در رابطه با سطح حفاظت این تجهیز است که مقاومت های سرامیکی دارای IP20 می باشند در حالی که مقاومت های آلومینیومی دارای سطح حفاظت IP65 هستند.
برای محاسبه مقاومت ترمز به یکسری پارامتر نیازمند هستیم تا بتوانیم مقدار توان و اهم آن را محاسبه کنیم.
پارامتر ها و مقادیر مورد نیازجهت محاسبه به شرح ذیل هستند:
1-توان الکتروموتور
2-سرعت نامی الکتروموتور
3-کمترین و بیشترین سرعت الکتروموتور در زمان عملکر آن
4-
-در قدم اول برای اینکه بخواهیم مقدار اهم مقاومت ترمز را محاسبه کنیم باید به روش زیر عمل کنیم:
VDC=VAC*√2
همینطور که در این فرمول ملاحظه می فرمایید، در ابتدا باید ولتاژ لینک DC را محاسبه کنیم.
-مطلب بعدی که باید به آن دقت کرد بحث Braking IGBT Activates at 125% VDC
یعنی اینورتر بر اساس چند درصد از ولتاژ لینک دی سی مقدار جریان برگشتی را تخلیه کند که از طریق فرمول زیر محاسبه می شود.
VDC*1.25
در واقع ولتاژ لینک دی سی را در در عدد 125% یا 1.25 ضرب می کنیم تا ولتاژ دقیق لینک دیسی محاسبه شود.
-در قدم سوم باید مقدار اهم مقاومت ترمز را محاسبه کنیم:
برای محاسبه اهم مقاومت ترمز از فرمول زیر استفاده می شود.
R=V dc/P peak
برای محاسبه کردن P peak از فرمول زیر استفاده می کنیم:
P peak= Motor rating power * Percentage of torque
