مقاومت ترمز اینورتر درایو + هرآنچه باید بدانید: محاسبه، انتخاب، انواع کاربرد

مقاومت ترمز اینورتر یکی از تجهیزات جانبی اصلی اینورتر هستش که ممکنه شما در صنایع مختلفی به اون نیاز داشته باشید. بعنوان مثالهایی برای کاربرد مقاومت ترمز در اینورتر میشه به آسانسور، جرثقیل، کرین، نوارنقاله و … اشاره کرد. لذا قبل از انتخاب و خرید، شما باید از نحوه محاسبه مقاومت ترمز اینورتر مطمئن بشید. درصورتی که از طریق محاسبه یا جدول مربوطه، مقدار اون رو میدونید، حتما باید با ساختار انواع مقاومت ترمز درایو آشنا باشید تا بتونید انتخاب مناسب با نیاز خود داشته باشید.

دلیل استفاده از مقاومت ترمز چیست؟

بسیاری از ما ممکنه فکر کنیم در کارهای سنگین، مهمترین مسئله استفاده از اینورتر مرحله استارت و راه اندازی موتور توسط اینورتر هستش. خب این تصور تا حد زیادی درسته؛ ولی نه کاملاً!

برخی از موارد بحث استپ یا توقف موتور هم بسیار چالش برانگیزه. تصور کنید لازم باشه یه بار با اینرسی بالا رو که با سرعت بالا در حال حرکت هستش، در مدت کوتاهی کاملا متوقف کنید. خب چطور این کار رو میکنید؟ احتمالا بگید با کوتاه کردن یا کم کردن پارامتر زمان توقف (deceleration) اینورتر. خب درسته ولی باید بدونید این پارامتر رو ممکنه نتونید از یه حدی پایین تر بیارید. چرا؟ چون با خطا یا فالت اضافه ولتاژ اینورتر (Over voltage) مواجه میشید. چرا که انرژی برگشتی از موتور به درون اینورتر برمیگرده و باعث میشه ولتاژ خازن های باس دی سی (DC-Bus) از محدوده مجاز بالاتر بره.

کاربرد مقاومت ترمز در اینورتر

بنابراین اگر شما زمان توقف موتور رو کوتاه کردید و با فالت اضافه ولتاژ اینورتر مواجه شدید، احتمالا باید اینورتر رو به سیستمی مجهز کنید که بتونه انرژی اضافی رو تخلیه کنه. به این سیستم، ترمز دینامیکی اینورتر یا ترمز مقاومتی اینورتر می گن که مقاومت ترمزی اینورتر هم یکی از اجزای این سیستم به شمار میره. بنابراین با اتصال مقاومت ترمز به اینورتر، ولتاژ اضافی اینورتر روی مقاومت ترمز تخلیه میشه و موجب میشه خطای اضافه ولتاژ تولید نشه و اینورتر با شتاب لازم موتور رو متوقف میکنه.

بعنوان مثال هایی برای کاربرد مقاومت ترمز درایو میشه به این موارد اشاره کرد: نوار نقاله(کانوایر)، کالسکه جرثقیل، سانتریفیوژ، فن و کاربری هایی که تغییر جهت سریع موتور مورد نیاز است.

البته علاوه بر بحث توقف و استپ، کاربرد مقاومت ترمز اینورتر در جاهای دیگری هم میتونه باشه. در بعضی کاربردها نه در هنگام توقف، بلکه در هنگام کار عادی اینورتر یک نیروی خارجی ژنراتوری به شفت موتور اعمال میشه و باعث برگشت انرژی به اینورتر میشه. مثال واضح این حالت پایین آوردن بار توسط جرثقیل و تاورکرین هستش که شتاب گرانش زمین باعث برگشت انرژی از طریق موتور به اینورتر و رخ دادن خطای اضافه ولتاژ میشه. در این موارد هم کاربرد مقاومت ترمز اینورتر لازم هستش.

پس طبق صحبت های بالا، مقاومت ترمزی اینورتر برای این هستش که بتونیم خطای برگشت انرژی موتور به درون اینورتر رو حذف کنیم و انرژی جنبشی ژنراتوری موتور رو در داخل مقاومت تخلیه کنیم.

انواع مقاومت ترمز اینورتر

بصورت کلی میشه انواع مقاومت ترمز اینورتر رو به دو دسته مقاومت ترمز آلومینیومی و مقاومت ترمز سرامیکی تقسیم بندی کرد.

مقاومت ترمز آلومینیومی

در شکل زیر یک نمونه مقاومت ترمز آلومینیومی نشون داده شده. این نوع مقاومت با توجه به ساختمان فشرده و مقاوم خود، برای بسیاری از کاربری های ترمزی مناسب هستش. بدنه مقاومت ترمز آلومینیومی حفاظت خوبی (معمولا IP54 یا بالاتر) در برابر عوامل خارجی داره و میتونید بدون نگرانی آن را در فضای باز نصب نمایید.

همچنین مقاومت ترمز آلومینیومی در صورت سوختن اتصال کوتاه نمیشه و از این نظر خودش رو حفاظت می کنه. این نوع مقاومت ترمز معمولا در توان های پایین تولید میشه و برای اغلب کاربری هایی که نیاز به توقف بار یا کاهش سرعت آن داریم مانند نوار نقاله، انتخاب مناسبی است. مقاومت ترمز الومنیومی درصورتی که زیر بار نامی باشه، معمولا بعد از حدود ۲۵ ثانیه به حداکثر دمای نامی میرسه. لذا باید در محاسبه مقاومت ترمز به این مسئله توجه کرد.

جهت محاسبه و دریافت قیمت مقاومت ترمز آلومینیومی می توانید از این صفحه اقدام نمایید.

مقاومت ترمز سرامیکی

در شکل زیر یک نمونه مقاومت ترمز سرامیکی نشون داه شده. این مقاومت ترمز از پیچیدن سیم روی بدنه سرامیکی ساخته میشه. از اونجایی که سرامیک مقاومت گرمایی بالایی داره، این نوع مقاومت برای جاهایی که بصورت متناوب انرژی برگشتی وجود داره، مناسب هستش. مثل قلاب جرثقیل، بالابر، پله برقی، تاورکرین. مقاومت ترمز آسانسور هم معمولا از نوع مقاومت سیمی استفاده میشه.

جهت دریافت قیمت مقاومت ترمز آسانسور و خرید می تونید از این صفحه اقدام کنید و یا مستقیما با ما تماس بگیرید.

نحوه نصب مقاومت ترمز اینورتر

این تجهیز در هنگام کار گرمای زیادی تولید میکنه و همچنین عموماً فاقد فن برای خنک کاری هستش، لذا مهمترین مسئله در نصب مقاومت ترمز اینورتر، نصب بصورتی هستش که گرمای تولیدی مقاومت به سهولت تخلیه بشه. بنابراین:

• ضروری هستش که مقاومت ترمز در محیطی خارج از تابلو اینورتر نصب بشه.
• با توجه به شدت حرارت تولیدی اون، نبایستی مواد اشتعال پذیر نزدیکش قرار داشته باشه.

مقاومت ترمزی اینورتر رو میتونید بصورت افقی یا عمودی نصب کنید. توجه داشته باشید که کابل های مربوطه در معرض گرمای تولیدی آن نباشند. بعنوان مثال در حالت نصب عمودی، محل اتصال کابل های مقاومت ترمز حتما به سمت پایین باشد.

همچنین اگر چند مقاومت در بالای یکدیگر نصب می شوند حواستون باشه که گرمای تولیدی یک مقاومت ترمز، دیگری را متاثر نکند! همچنین درصورت نصب مقاومت ترمز اینورتر بر روی یک هیت سینک، توان قابل تحمل آن می تواند تا بیش از ۱۵۰٪ افزایش یابد.

حفاظت مقاومت ترمز اینورتر

برای حفاظت از اضافه گرما و آسیب دیدن، توصیه میشه هنگام خرید مقاومت ترمز اینورتر، یکی سنسور گرمایی مناسب هم خریداری و روی بدنه مقاومت ترمز نصب بشه تا حفاظت مطمئنی صورت بگیره. درصورت وجود گرمای بیش از حد روی بدنه مقاومت، سنسور عمل میکنه و سوئیچ مربوطه بایستی به نحوی استفاده بشه که جریان انرژی برگشتی به سمت مقاومت ترمز قطع بشه.

سوئیچ سنسور گرمایی میتونه فرمان مناسب رو به ورودی دیجیتال اینورتر صادر بکنه یا حتی میشه بسته به کاربرد فرمان قطع کنتاکتور ورودی درایو توسط یه مدار کمکی صادر بشه.

نحوه اتصال مقاومت ترمز درایو

مقاومت ترمزی اینورتر در مدار چاپر اینورتر قرار میگیرد. چه مدار چاپر داخلی باشه چه یونیت ترمز خارجی استفاده بشه، نحوه قرار گیری بصورت مدار زیر خواهد. همانطور که مشاهده میشه مقاومت ترمز بصورت سری با آی جی بی تی ترمز (Braking IGBT) قرار میگیره که با خازنهای اینورتر یا باس دی سی (DC Bus) بصورت موازی قرار میگیرند و مسیر تخلیه ولتاژ اضافی خازنها روی مقاومت بوجود میاد.

در برخی از اینورترها مدار فوق داخل اینورت هست یا اصطلاحا چاپر داخلی دارند. در این درایو ها بایستی با خرید مقاومت ترمز اینورتر، اون رو از بیرون به شکل زیر به ترمینالهای اینورتر متصل کرد. (البته باید تنظیمات لازم هم روی پارامترهای اینورتر صورت بگیره)

اغلب اینورترهای کیلوات-بالا چاپر ترمز داخلی ندارند و بایستی اون هم جداگانه خرید بشه. بعد از تهیه چاپر ترمز، باید با خرید مقاومت ترمزی اینورتر، اون رو طبق نقشه مربوطه در دفترچه چاپر ترمز اینورتر اتصال بدید. راهنمای یک نمونه برای اتصال رو در شکل زیر ملاحظه کنید.

انتخاب مقاومت ترمز اینورتر

انتخاب مقاومت ترمز درایو بایستی بر مبنای مقدار انرژی برگشتی محاسبه بشه و محاسبه مقدار انرژی برگشتی باید بر اساس مشخصات مکانیکی بار در حال حرکت مانند مقدار اینرسی، سرعت حرکت اولیه، سرعت ثانویه، ضرایب اصطکاک و … صورت بگیره. منتها این روش در کاربردهای معمولی چندان ساده و عملی نیست.

یک راه حل کاربردی محاسبه مقاومت ترمز درایو، استفاده از مشخصات الکتریکی موتور و اینورتر هستش. خب حالا چگونه مقاومت ترمز اینورتر را محاسبه کنیم؟

نحوه محاسبه مقاومت ترمز اینورتر

همانطور که در بالا اشاره شد در اینجا به نحوه محاسبه مقاومت ترمز اینورتر می پردازیم. برای این منظور پارامترهای مختلفی مورد نیاز هستند. از جمله:

• نوع بار ترمزی که به دو صورت است:
  1. بار گرانشی که در آن جسم از یک ارتفاع به پایین آورده می شود. مانند آسانسور، قلاب جرثقیل و نوارنقاله برای حمل مواد به از معدن به پایین کوه.
  2. توقف یا کاهش سرعت الکتروموتور (Deceleration) مانند میکسر، نوار نقاله، کالسکه جرثقیل، سانتریفیوژ و …
• سیکل استفاده از مقاومت ترمز. هرچه مدت زمان زیر بار قرارگرفتن مقاومت در مقایسه با مدت زمان بی بار بودن آن بیشتر باشد، مقاومت ترمز بیشتر گرم می شود و لذا بایستی این موضوع هم مورد نظر قرار گیرد.
• حداکثر ولتاژ باس دی سی که با ولتاژ نامی تغذیه اینورتر متناسب است.
• توان میانگین و توان ماکزیمم ترمزی که با توان نامی الکتروموتور متناسب هستند.
• راندمان الکتروموتور و راندمان اینورتر هم در محاسبه مقدار مقاومت ترمزی اینورتر بایستی لحاظ شوند.

منتها ما اینجا جهت محاسبه مقاومت ترمز اینورتر یه فرمول ساده تر پیشنهاد میکنیم:

محاسبه توان مقاومت ترمز اینورتر

برای محاسبه توان مقاومت ترمز اینورتر از فرمول زیر استفاده کنید

• منظور از توان بار، غالباً همون توان نامی موتور میتونه باشه. ولی خب ممکنه در مواردی بار موتور کمتر از بار نامی باشه یا برعکس; یعنی شاید لحظه ترمز، توان فوق‌العاده‌ای روی موتور باشه که باید اون توان منظور بشه.
• عدد 1.5 هم در فرمول فوق بعنوان یه ضریب اطمینان برای مصرف توان مقاومت در نظر گرفته شده.
• همچنین ضریب µ هم متناسب با هر نوع کاربری بایستی تعیین بشه. بعنوان مثال:
  1. در کارهایی که فقط گهگاهی ممکنه مقاومت بیاد توی مدار — µ=5%
  2. در کاربری های معمولی — µ=10%
  3. در آسانسور — µ=15%
  4. در کاربری سانتریفیوژ — µ=20%
  5. در حرکت طولی جرثقیل — µ=20%
  6. در حرکت قلاب جرثقیل (با فرض ارتفاع بیش از 100 متر) — µ=40%
  7. در کاربری رول جمع‌کن/بازکن — µ=50%-60%

بعنوان مثال برای یک موتور 22kW کرین (جرثقیل) که تحت بار نامی ترمز میکنه محاسبه مقدار توان مقاومت ترمز اینورتر بصورت 22×40%×1.5 انجام میشود که حاصل 13.2kW، مناسب خواهد بود.

قابل ذکر است که فرمول محاسبه مقاومت ترمز اینورتر که در بالا اشاره شد، بر اساس یک برآورد است. مقدار نهایی مقاومت ترمز مورد نیاز شما وابستگی زیادی در وهله اول به کاربری و در وهله دوم به کیفیت مقاومت ترمز اینورتر مورد استفاده خواهد داشت.

محاسبه مقدار اهم مقاومت ترمز اینورتر

برای محاسبه مقدار اهمی مقاومت ترمز اینورتر از رابطه زیر استفاده کنید:

ولتاژ dc برای اینورتر ~380/3 را مقدار 700Vdc در نظر بگیرید و برای اینورتر ~220/1 مقدار 380Vdc منظور کنید. مثلا برای اینورتر وردی سه فاز 380v/22kW مقدار اهم مقاومت ترمز بصورت 700/22000×700 محاسبه میشود که 22.3Ω خواهد شد.

سازنده اینورتر با توجه به رنج IGBT ای که برای ترمز داخل اینورتر گذاشته، یک مقدار مینیمم برای مقاومت ترمز اینورتر در دفترچه دستگاه ذکر میکنه که حتما بایستی رعایت بشه وگرنه IGBT ممکنه آسیب ببینه.

جدول مقاومت ترمز اینورتر

برای ساده تر شدن محاسبه، معمولا برندهای مختلف اینورتر مانند اینورتر دلتا، اینورتر ال اس، اینورتر دانفوس، اینورتر آیمستر و … در دفترچه های مربوطه یک جدول مقاومت ترمز اینورتر قرار داده اند. البته مشخصاتی که سازنده ها میدن معمولا با لحاظ یک سری فرضیاتی هست که شما باید بررسی لازم رو داشته باشید.

بعنوان مثال جدول مقاومت ترمز اینورتر دلتا و جدول مقاومت ترمز اینورتر LS در ادامه آورده شده.

فروش مقاومت ترمز اینورتر

بعد از محاسبه مقاومت ترمز شما بدنبال خرید مقاومت ترمز اینورتر خواهید بود. منتها باید توجه کنید که بخاطر تنوع اینورترها و کاربردها، ممکنه مقاومت ترمز های موجود در بازار با مقادیر مورد نیاز شما همخوانی نداشته باشن؛ چرا که ساخت و فروش مقاومت ترمز اینورتر معمولا در رنج های محدودی صورت میگیرد. البته شما می تونید مقاومت ترمز دلخواه اتون رو سفارش بدید تا بصورت اختصاصی ساخته بشه. ولی معمولا قیمت مقاومت ترمز اینورتر سفارشی مقرون به صرفه نیست.

پس عموماً شما باید از مقاومت های موجود و پیش ساخته دست به انتخاب بزنید. در اینجا بحث ترکیب مقاومت ترمز مطرح میشود که شما باید با سری موازی کردن مقاومتهای موجود، مناسبتربن مقاومت را ایجاد نمایید.

موازی کردن مقاومت ترمز دینامیکی اینورتر

یکی از روشهای پرکاربرد، موازی کردن چند مقاومت ترمز مشابه می باشد که توان مقاومت ترمز مجموع برابر با مجموع توان مقاومت ها می باشد و اهم مقاومت ترمز مجموع برابر با اهم یک مقاومت تقسیم بر تعداد مقاومت ها خواهد بود.

سری کردن مقاومت ترمز درایو

یکی دیگر از روشهای پرکاربرد، سری کردن چند مقاومت ترمز مشابه می باشد. در این حالت توان مقاومت ترمز مجموع برابر با مجموع توان مقاومت ها می باشد و اهم مقاومت ترمز مجموع برابر با مجموع اهم مقاومت ها خواهد بود.

سری-موازی کردن مقاومت ترمزی اینورتر

گاهی لازم است مقاومت ترمزی درایو مورد نظر از ترکیب چند مقاومت مشابه بصورت سری و سپس موازی کردن چند شاخه سری مشابه ساخته شود. در این حالت هم توان مقاومت ترمز مجموع برابر با مجموع توان مقاومت ها می باشد و اهم مقاومت ترمز مجموع برابر با اهم کلی یک شاخه سری تقسیم بر تعداد شاخه های موازی خواهد بود. دو مثال برای این ترکیب در شکل زیر آورده شده است.

جمع بندی

و کلام نهایی اینکه بنده سعی کردم در حد توان و فرصت مطالبی رو در ارتباط با مقاومت ترمز جمع آوری کنم که حاصل اون رو مشاهده کردید. امیدوارم استفاده از نرم افزار محاسبه مقاومت ترمز درایو بتونه به شما کمک کنه که بدون اینکه درگیر محاسبات ریاضی آنچنانی بشید، راحت تر محاسبه و انتخاب کنید و هنگام خرید مقاومت ترمز مشخصات لازم دستتون باشه. در هرصورت قطعا مطلب جای تکمیل شدن داره. شما عزیزان در صورتی که نکته ای دارید برای اضافه کردن زیر همین مطلب بفرمایید تا بقیه دوستان هم نظر بدن و مورد استفاده همه باشه.

شما به این مقاله چه امتیازی می‌دهید؟ 😊