Leitfaden für VFD-Bremswiderstände: 3 Funktionen und Auswahlregeln
In der industriellen Praxis ist der VFD-Bremswiderstand eine häufig übersehene, aber äußerst wichtige Komponente. Viele Ingenieure fragen sich: “Wenn mein Frequenzumrichter bereits eine Drehzahlregelung unterstützt, ist dann der Einbau eines Bremswiderstands noch notwendig?”
In diesem Artikel wird diese Frage systematisch unter vier Gesichtspunkten behandelt: Funktionsweise, Herstellerkonfigurationen, anwendbare Szenarien und Auswahlüberlegungen.
Funktion des VFD-Bremswiderstandes
Während VFD-Antriebe Betrieb arbeitet der Motor in zwei Zuständen:
- Elektrischer Modus: Elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt.
- Generator-Modus: Wenn die Motordrehzahl die Drehzahl des Synchronfelds überschreitet, wird die mechanische Energie in elektrische Energie zurückgewandelt.
In diesem Zustand speist der Motor kinetische Energie in den DC-Zwischenkreis des VFDs zurück, wodurch die Busspannung ansteigt. Eine zu hohe Spannung kann leicht die Filterkondensatoren beschädigen.
Um einen Anstieg der Zwischenkreisspannung zu verhindern, überträgt der VFD überschüssige Energie über einen Chopper-Schaltkreis an den VFD-Bremswiderstand, um sie abzuführen. Dadurch wird die Energie des Systems freigesetzt und der IGBT geschützt.
Ohne einen Bremswiderstand würde eine zu hohe Busspannung zu häufigen Überspannungsauslösungen im VFD führen und die Betriebsstabilität beeinträchtigen.
Werkseitig konfigurierte Bremsen in VFDs
Die meisten Hersteller bauen werkseitig einen Bremswiderstand mit geringer Leistung in den VFD ein.
Seine Hauptfunktion besteht darin, Standardverzögerungs- und -anhaltevorgänge zu bewältigen, wobei ein prozentualer Anteil des Bremsmoments von etwa 10% bis 20% des Nennmoments bereitgestellt wird.
Wenn beispielsweise die Anhaltezeit auf 10 bis 30 Sekunden eingestellt ist, kann der interne Bremswiderstand die erzeugte regenerative Energie aufnehmen.
Bei Anwendungen mit hoher Trägheit, häufigem Bremsen oder schnellen Stopps kann sich der interne Widerstand jedoch als unzureichend erweisen. In solchen Fällen muss ein externer VFD-Bremswiderstand in Betracht gezogen werden.
Wann sollte ein externer VFD-Bremswiderstand oder eine Bremseinheit installiert werden?
Ein externer Bremswiderstand oder eine Bremseinheit sollte unter den folgenden Bedingungen installiert werden:
1. extrem kurze Verzögerungszeit
Beispiele hierfür sind Luftkompressoren oder Zentrifugen, die innerhalb von 2 Sekunden abgeschaltet werden müssen. Die konzentrierte Freisetzung regenerativer Energie während einer solchen Abbremsung kann zu Überspannungsauslösungen des Frequenzumrichters führen, wenn die Verlustleistung des Bremswiderstands nicht ausreicht.
2. häufige oder schwere Bremsvorgänge
In Szenarien wie Kränen, Aufzügen, Abwärtsförderern oder Wicklungssystemen geht der Motor in einen Zustand der regenerativen Stromerzeugung über. Unter diesen Bedingungen ist die Leistungskapazität des eingebauten Widerstands unzureichend, so dass ein externer Bremswiderstand erforderlich ist.
3.Bus Überspannung durch lange Kabel
Wenn Kabel länger als 100 Meter sind, können Probleme wie Spannungsspitzen, parasitäre Kapazitäten und reflektierte Welleneffekte auftreten. VFD-Überspannung Probleme. Ein externer Bremswiderstand absorbiert effektiv überschüssige Energie, stabilisiert die Busspannung und schützt die IGBTs.
Wichtige Überlegungen zur Auswahl des VFD-Bremswiderstandes
1. den Empfehlungen des Herstellers folgen
Bei der Auswahl eines VFD-Bremswiderstands sollten Sie das Handbuch des Originalherstellers zu Rate ziehen und direkt ein passendes Modell auf der Grundlage des prozentualen Anteils am Nenndrehmoment auswählen. Der eingebaute Widerstand kann nur 10%-20% des Bremsmoments liefern, während ein externer Widerstand mindestens 50% oder mehr liefern sollte.
2. den Widerstandswert und die Leistung angemessen zu berechnen
- Widerstandsformel: R = U² / P
- Die Spannung U sollte auf 700 V (nicht 540 V) eingestellt werden, da die Zwischenkreisspannung beim Bremsen typischerweise ansteigt.
- Der Strom I sollte auf der Grundlage des IGBT-Nennstroms berechnet werden, um ein Überschreiten der Mindestbremswiderstandsgrenze des VFD zu vermeiden.
3. priorisieren Sie die Wärmeableitung und den Kühlungskoeffizienten
Selbst bei korrekten Parametern kann ein unzureichender Kühlkoeffizient (Bremswiderstand) zu thermischer Überlastung und Durchbrennen führen, wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeleitet werden kann. Für Systeme mit häufigem Bremsen werden Widerstände mit Zwangsluftkühlung oder Aluminiumgehäuse empfohlen.
4.Consider Safety Margins and Installation Location
Wenden Sie bei der Leistungsberechnung einen Sicherheitsfaktor von 1,2 bis 1,5 an und installieren Sie das Gerät in einem gut belüfteten Bereich. Länger andauernde hohe Temperaturen können zu thermischer Degradation und Widerstandsdrift führen.
Eine ausführliche Einführung in die Auswahl von Bremswiderständen finden Sie in meinem früheren Artikel, “Bemessung von VFD-Bremswiderständen: 3 wesentliche Schritte und Formeln.”
Zusammenfassung: Wenn externe VFD-Bremswiderstände obligatorisch sind
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Einbau eines externen Bremswiderstandes empfohlen wird, wenn eine der folgenden Bedingungen zutrifft:
- Die Verzögerungszeit beträgt weniger als 5 Sekunden;
- Anwendungen mit häufigem oder starkem Bremsen (z. B. Heben, Wickeln, Fördern);
- Die Kabellänge beträgt mehr als 100 Meter;
- Das System löst häufig Überspannungsalarme der VFD aus.
Die Installation eines geeigneten VFD-Bremswiderstands absorbiert nicht nur effektiv die Rückspeiseenergie und verhindert eine Überspannung des Busses, sondern schützt auch die IGBTs und verlängert die Lebensdauer des Wechselrichters.
Daher ist bei der Konstruktion eines VFD-Antriebssystems die richtige Auswahl des Bremswiderstands entscheidend für einen stabilen und sicheren Betrieb der Anlage.
