Dimensionamento della resistenza di frenatura VFD: 3 fasi e formule essenziali

Salve a tutti, oggi condividerò un'esperienza pratica sulla scelta delle resistenze di frenatura dei VFD. Queste resistenze servono a dissipare energia e a proteggere Azionamenti VFD, e quindi la scelta corretta è fondamentale per la sicurezza e l'affidabilità del sistema. Questo articolo affronta cinque aspetti chiave: calcolo della potenza, determinazione del valore della resistenza, selezione della tensione nominale, misure di dissipazione del calore e raccomandazioni del produttore, per aiutarvi a comprendere rapidamente gli elementi essenziali della selezione dei resistori di frenatura dinamica.

Calcolo della potenza della resistenza di frenatura

Innanzitutto, come si calcola la potenza nominale di una resistenza di frenatura VFD?

Nell'ingegneria sul campo, i modelli troppo complessi non sono necessari. Una formula empirica concisa e pratica offre un valore pratico maggiore:

P = Potenza nominale del motore × Ciclo di lavoro di frenatura × K

Dove:

• Potenza nominale del motore: ad esempio, 7,5kW, 11kW, 55kW;
• Ciclo di frenatura: percentuale della coppia nominale del motore;
• Ciclo di lavoro 10%: corrisponde a 10% della coppia nominale del motore;
• 30%-50% ciclo di lavoro: adatto per applicazioni di frenatura frequenti;
• Un ciclo di lavoro più elevato indica una maggiore coppia frenante;
• K (Fattore di sicurezza): Intervallo consigliato 1,2-1,5.

Ad esempio, nel calcolo della potenza della resistenza di frenatura:

• Per le frenate di breve durata (ad esempio, entro 5 secondi), è sufficiente un ciclo di lavoro di 10%;
• Per frenate frequenti, aumentare a 30% o superiore.

Calcolo degli Ohm della resistenza di frenatura

La formula del valore di resistenza è: R = U² / P

Dove:

• R: Valore di resistenza della resistenza di frenatura;
• U: Tensione bus CC VFD;
• P: Potenza nominale della resistenza di frenatura.

Nelle applicazioni pratiche sul campo, se la tensione del bus è di 540V e la potenza è di 900W, allora:

R = 540² / 900 = 324Ω.

Tuttavia, si noti che durante la frenatura, la tensione del bus sale spesso a 700-750V. Pertanto, i calcoli devono basarsi sul valore di picco effettivo.

Questo è un dettaglio fondamentale per il calcolo del valore della resistenza di frenatura del VFD.

Sovratensione nominale e fattore di sicurezza

Molti selezionano direttamente il valore nominale di sovratensione in base alla tensione nominale della sbarra (ad esempio, 540 V), ma questo non è sicuro.

Durante la frenata, la tensione della sbarra può salire a 700-800 V a causa della retroazione di energia.

Pertanto, la sovratensione della resistenza di frenatura del VFD deve essere selezionata a 800 V o superiore per evitare la rottura del condensatore o l'esaurimento della resistenza.

Questo è anche l'aspetto più comunemente trascurato nei calcoli del fattore di sicurezza della resistenza di frenatura.

Installazione e raffreddamento della resistenza di frenatura

Per quanto riguarda l'installazione e il raffreddamento della resistenza di frenatura, le prestazioni termiche sono fondamentali per la longevità.

In caso di frenate frequenti, la temperatura del resistore può raggiungere i 400-500 °C.

Per garantire la sicurezza:

• Scegliere resistenze in alluminio montate sul dissipatore di calore del VFD;
• Oppure utilizzare un sistema di raffreddamento ad aria forzata dirigendo il flusso d'aria direttamente sulla superficie del resistore;
• Assicurarsi che l'ambiente di installazione sia adeguatamente ventilato.

Un raffreddamento inadeguato compromette la gestione termica, causando potenzialmente l'arroventamento del resistore o la deformazione dell'involucro.

Raccomandazioni del produttore

Le raccomandazioni dei produttori di resistenze di frenatura dei VFD variano a seconda della marca.

La maggior parte dei produttori affidabili fornisce tabelle di selezione complete nei manuali dei prodotti, che abbinano automaticamente i parametri dei resistori (potenza nominale, valore di resistenza, numero di parte, ecc.) in base alla potenza del VFD e al ciclo di lavoro di frenatura.

Si consiglia agli utenti di attenersi scrupolosamente alla formula di selezione della resistenza di frenatura VFD del produttore per evitare di acquistare resistenze di qualità inferiore.

I prodotti di bassa qualità presentano un'elevata tolleranza dei resistori e una scarsa dissipazione del calore, che li rendono soggetti a guasti in tempi brevi.

Esempio di calcolo

Esempio di calcolo per un 7,5kW trifase 380V VFD:

• Durata della frenata: 5 secondi;
• Ciclo di lavoro: 10%;
• Fattore di sicurezza K=1,2.

Calcolo:

• P = 7,5 × 1000 × 0,1 × 1,2 = 900W
• R = √700² / 900 ≈ 544Ω

Selezione della tensione nominale: ≥800V.

Specifiche finali consigliate: Potenza 900W, resistenza circa 540Ω, tensione nominale ≥800V.

Sommario: La scelta corretta garantisce la stabilità del sistema

La resistenza di frenatura è un componente critico per l'assorbimento dell'energia di rigenerazione negli azionamenti VFD, che ha un impatto diretto sulla stabilità della tensione del bus CC e sulla sicurezza del sistema.

Quando si sceglie un resistore, bisogna considerare in modo completo:

• calcolo della potenza della resistenza di frenatura;
• calcolo degli ohm;
• rating di sovratensione;
• raffreddamento dell'installazione;
• e le specifiche tecniche del produttore.

Una scelta corretta non solo migliora l'efficienza delle resistenze di frenatura, ma ne prolunga efficacemente la durata, garantendo un funzionamento sicuro e affidabile dell'intero sistema.