مقاومت ترمز یکی از قطعات مهم در فرایند کنترل موتور AC توسط درایو است که در زمان نیاز به توقف موتور به کار می‌رود. این وسیله دارای انواع مختلفی است که برای کاربردهایی مانند آسانسور و جرثقیل مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این مقاله از پینیون می‌خواهیم به این سوال پاسخ دهیم که مقاومت ترمز اینورتر چیست و چه نقشی در مدار دارد. به علاوه اطلاعاتی را هم درباره نحوه اتصال Breaking resistor به ترمینال‌های اینورتر در اختیار شما قرار خواهیم داد. جهت اطلاع از نحوه عملکرد اینورترهای صنعتی نیز به صفحه مشخص شده مراجعه کنید.
مقاومت ترمز اینورتر چیست؟
زمانی که موتور، فرایند متوقف شدن را آغاز می‌کند، انرژی جنبشی آن به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. در این شرایط موتور از حالت مصرف‌کننده به تولیدکننده تبدیل خواهد شد. در نتیجه برای ایستادن موتور الکتریکی، نیاز است که این انرژی تولیدشده به‌گونه‌ای مصرف شود که در این حالت از مقاومت ترمز اینورتر کمک بگیرند. Braking Resistor می‌تواند انرژی تولیدشده را به گرما تبدیل کرده و از این طریق امکان توقف سریع را برای موتور فراهم کند. به علاوه وجود رزیستور ترمز ایمنی اینورتر را هم حفظ خواهد کرد و مانع از آسیب دیدن آن در اثر زیاد شدن ولتاژ در باس DC خواهد شد.
اهمیت وجود رزیستور ترمز در مدار
مقاومت ترمز یکی از ابزارهای ضروری برای جلوگیری از ایجاد آسیب‌های سخت‌افزاری یا بروز خطا در اینورتر است. زمانی که به یک موتور الکتریکی دستور توقف داده میشود، اگر اینرسی بالا بوده یا گشتاور ثابت وجود داشته باشد، شفت شروع به چرخیدن کرده و در نتیجه الکتروموتور متصل شده به اینورتر در نقش ژنراتور عمل می‌کند. در این حالت انرژی الکتریکی از سمت موتور برگشت خواهد کرد که ممکن است باعث خرابی درایو شود. به همین دلیل از مقاومت ترمز اینورتر برای اتلاف انرژی تولیدشده و جلوگیری از افزایش بیش از حد ولتاژ در باس DC استفاده خواهد شد.
انواع مقاومت ترمز
معیارهای مختلفی برای دسته‌بندی مقاومت ترمز اینورتر وجود دارد که در ادامه آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.
1) جنس مواد سازنده
Braking Resistor از نظر جنس بدنه در دو دسته آلومینیومی و سرامیکی قرار می‌گیرند. مقاومت ترمز سرامیکی معمولا در جرثقیل‌ها استفاده میشود و وظیفه دارد که از درایور موتور در برابر بارهای برگشتی محافظت کند. به این ترتیب می‌توان بار متصل به قلاب را ثابت نگه داشته و مانع از افتادن آن خواهد شد. قیمت مقاومت ترمز اینورتر سرامیکی معمولا کمتر از نوع آلومینیومی است و بیشتر در مواردی استفاده میشود که شرایط جوی محیط بر روی عملکرد رزیستور تاثیر بگذارد. جدول زیر تفاوت‌های بین مقاومت آلومینیومی و سرامیکی را نشان می‌دهد:
| جنبه مقایسه | مقاومت ترمز آلومینیومی | مقاومت ترمز مکانیکی |
|---|---|---|
| جنس | روکش آلومینیومی | سرامیکی |
| شرایط استفاده | – مقاوم در برابر محیط‌های آلوده، مرطوب یا شرجی – مناسب برای نصب در فضای آزاد به دلیل مقاومت بالا در برابر عوامل خارجی – دارای درجه حفاظت IP54 یا بالاتر – جلوگیری از ایجاد نویز تشعشعی در محیط – تبادل حرارت بهتر با محیط | مناسب برای مواردی که هزینه اولویت اول باشد و امکان اتصال بین گام‌های سیم‌پیچی مقاومت ترمز در اثر جسم خارجی و آلودگی وجود نداشته باشد. |
| توان | رنج توان پایین | توان نسبتا بالا |
| کاربرد | کاربری‌های موردنیاز برای توقف یا کاهش سرعت مثل نوار نقاله | مناسب برای کاربری‌هایی با انرژی برگشتی متناوب مانند جرثقیل، پله برقی، بالابر و تاورکرین |
| قیمت مقاومت ترمز اینورتر | نسبتا بالا | پایین |
2) از نظر کاربرد
علاوه بر جنس، کاربرد مقاومت ترمز هم در دسته‌بندی آن تاثیرگذار است. مقاومت ترمز اینورتر آسانسور، جرثقیل، پله برقی اصلی‌ترین انواع رزیستور ترمز در صنعت امروز ایران هستند. برای خرید اینورتر آسانسور و قطعات لازم برای نصب آن می‌توانید بر روی لینک درج‌شده کلیک کنید. بسته به نوع کاربرد، از انواع Braking Resistor برای جبران بار برگشتی و در نتیجه کمک به عملکرد نرم و روان سیستم استفاده میشود.
3) از نظر توان
معیار سوم برای دسته‌بندی رزیستور ترمز، توان آن است. باید بدانید که در زمان خرید مقاومت ترمز اینورتر نیاز است که اطلاعاتی درباره اهم و وات آن داشته باشید. برای اینکه بتوانید انتخاب کنید که کدام رزیستور ترمز برای کدام درایو مناسب است، نیاز به جدول مقاومت ترمز اینورتر دارید که در قسمت‌های بعدی درباره آن صحبت کرده‌ایم.
اتصال مقاومت ترمز به ترمینال های اینورتر
بعضی از اینورترها دارای واحد مقاومت ترمز داخلی هستند؛ به همین دلیل نیازی به نصب یک دستگاه خارجی ندارند. در زمان خرید اینورتر یونیک استنسون باید بدانید که درایوهایی با نهایت توان 22 کیلووات، واحد مقاومت ترمز داخلی را در درون خود دارند. در مقابل برای درایوهایی با توان بیشتر از 30 کیلووات نیاز است که واحد ترمز و مقاومت Braking Resistor به صورت خارجی نصب شود. برای نصب مقاومت ترمز اینورتر، باید ترمینال‌های این دستگاه را بشناسید. باید بدانید که محل نصب رزیستور ترمز جایی در بین ترمینال‌های PR و مثبت است. همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است، نیاز است که سربندی موتور بر روی حالت UVW انجام شده و مقاومت ترمز در میان دو ترمینال PR و مثبت نصب شود.
نحوه عملکرد مقاومت ترمز در مدار
برای بررسی عملکرد مقاومت ترمز در مدار باید دو کمیت خیلی مهم را در نظر گرفت که عبارت‌اند از:
– مقاومت حداقلی رزیستور ترمز
جزء اصلی در رزیستورهای ترمز، چاپر یا ترانزیستور ترمز است. این قطعه وظیفه دارد که در زمان بالا رفتن بیش از حد ولتاژ لینک DC، جریان را در مقاومت ترمز برقرار کند و از بالا رفتن ولتاژ در باس DC جلوگیری کند. به عبارت بهتر ما در مقاومت ترمز با یک مدار ترانزیستوری روبرو هستیم که دارای محدودیت جریان است که معمولا در دفترچه اینورتر ثبت شده است. برای هر Braking Resistor یک مقاومت حداقلی تعریف میشود که در جدول مقاومت ترمز اینورتر هم وارد میشود. با استفاده از این مقاومت و رابطه V = IR می‌توان جریان را در ولتاژ مشخص محاسبه کرده و به این ترتیب یک مقاومت ترمز ایده آل خریداری کرد. مقدار این مقاومت حداقلی بر اساس اهم بیان شده و بسته به توان اینورتر متفاوت است.
– ظرفیت اتلاف توان
یکی از کمیت‌های مهم انتخاب مقاومت ترمز و بررسی تناسب آن با اینورتر، ظرفیت اتلاف توان است. این کمیت بیان‌کننده قدرت رزیستور ترمز در اتلاف توان است که برای برندهای مختلف اینورتر تفاوت دارد و با استفاده از یک جدول مقاومت ترمز اینورتر تعریف میشود. با استفاده از اطلاعات این جدول می‌توانید متوجه شوید که آیا مقاومت ترمز خریداری‌شده ظرفیت کافی را برای از بین بردن انرژی تولیدشده به صورت ایمن دارد یا خیر؟
انتخاب مقدار و توان مقاومت ترمز
همان‌طور که گفتیم مقدار اهم و وات مقاومت ترمز اینورتر نقش اساسی در زمان انتخاب این قطعه را دارد. به همین دلیل برای این کار از جدول مقاومت ترمز اینورتر استفاده میشود. برای مثال درایورهای یونیک استنسون که در گروه پینیون عرضه می‌شوند، نیاز به رزیستورهای ترمزی دارند که بر اساس جدول زیر انتخاب می‌شوند. البته در صورت نیاز به رنج مقاومتی بیشتر، چندین Braking Resistor خریداری شده و با استفاده از اتصال سری و موازی، مقاومت‌های متغیری برای کاربردهای مختلف ایجاد میشود.
| مدل | توان مورد نیاز | مقاومت مورد نیاز | یونیت ترمز |
|---|---|---|---|
| تک فاز 220 ولت | |||
| G1100S0004 | 80 وات | بیشتر یا مساوی 200 اهم | واحد داخلی |
| G1100S0007 | 80 وات | بیشتر یا مساوی 150 اهم | |
| G1100S0015 | 100 وات | بیشتر یا مساوی 100 اهم | |
| G1100S0022 | 100 وات | بیشتر یا مساوی 70 اهم | |
| 3 فاز 380 ولت | |||
| G1100T0007 | 150 وات | بیشتر از 300 اهم | واحد داخلی |
| G1100T0015 | 150 وات | بیشتر از 220 اهم | |
| G1100T0022 | 250 وات | بیشتر از 200 اهم | |
| G1100T0040 | 300 وات | بیشتر از 130 اهم | |
| G1100T0055 | 400 وات | بیشتر از 90 اهم | |
| G1100T0075 | 500 وات | بیشتر از 65 اهم | |
| G1100T0110 | 800 وات | بیشتر از 43 اهم | |
| G1100T0150 | 1000 وات | بیشتر از 32 اهم | |
| G1100T0180 | 1300 وات | بیشتر از 25 اهم | واحد خارجی |
| G1100T0220 | 1500 وات | بیشتر از 22 اهم | |
| G1100T0300 | 2500 وات | بیشتر از 16 اهم | |
| G1100T0370 | 3.7 کیلووات | بیشتر از 16 اهم | |
| G1100T0450 | 4.5 کیلووات | بیشتر از 16 اهم | |
| G1100T0550 | 5.5 کیلووات | بیشتر از 8 اهم | |
| G1100T0750 | 7.5 کیلووات | بیشتر از 8 اهم | |
| G1100T0900 | 4.5 کیلووات * 2 | بیشتر از 8 اهم * 2 | |
| G1100T1100 | 5.5 کیلووات * 2 | بیشتر از 8 اهم * 2 | |
| G1100T1600 | 16 کیلووات | بیشتر از 2.5 اهم | |
| G1100T2500 | 12.5 کیلووات * 2 | بیشتر از 2.5 اهم * 2 | |
| G1100T3150 | 16 کیلووات * 2 | بیشتر از 2.5 اهم * 2 | |
نکات مهم در نصب مقاومت ترمز
به دلیل اینکه مقاومت ترمز همواره در حال تولید کردن گرما است، باید دقت کنید که این قطعه جایی در خارج از تابلو نصب شود که هوا به خوبی در اطراف آن جریان داشته باشد. به علاوه باید دقت کنید که سیم یا وسیله خطرناک و اشتعال‌زایی در اطراف این قطعه وجود نداشته و یا با آن تماس نداشته باشد. برای جلوگیری از خطرات مربوط به آتش‌سوزی و حریق نیاز است که نصب مقاومت ترمز بر اساس استاندارد UL انجام شود. به ویژه در جاهایی مثل کارخانه‌های نساجی یا کارگاه‌های نجاری که الیاف، خاک اره و دیگر مواد قابل اشتعال وجود دارند، لازم است که در زمان نصب دقت بسیار زیادی به کار رود.
علاوه بر این نیاز است که در زمان نصب و راه‌اندازی مقاومت ترمز یک سری پارامترها را تنظیم کنیم که عبارت‌اند از:
- فرکانس شروع ترمز یا brake start frequency که نشان‌دهنده فرکانس اعمال ترمز است.
- مدت‌زمان قبل از ترمز یا brake wait time که تعیین‌کننده مدت‌زمانی است که مقاومت باید قبل از ترمز گرفتن صبر کند تا موتور به سرعت توقف نزدیک شود.
- ولتاژ ترمز یا Brake voltage که به طور مستقیم با قدرت ترمز ارتباط دارد و برای بارهای سنگین بسیار مهم است.
- اعمال ترمز در زمان شروع حرکت یا brake start time که تعیین‌کننده زمان ترمز در وقتی است که موتور به حرکت درمی‌آید.
سخن پایانی
مقاومت ترمز یکی از اصلی‌ترین قطعاتی است که از ایجاد مشکلات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری برای اینورترها جلوگیری کرده و در عین حال به عملکرد بهینه موتور هم کمک خواهد کرد. وجود این قطعه در وسایلی مثل ماشین لباسشویی، جرثقیل، بالابر و پله برقی بسیار اهمیت دارد و در اینورترهای سبک کار و سنگین کار هم بسیار پرکاربرد است. اینورترهایی با توان پایین معمولا دارای واحد مقاومت ترمز داخلی هستند که در مقاله مدار داخلی اینورتر درباره آن صحبت کرده‌ایم؛ اما برای توان‌های بالاتر نیاز به خرید یک واحد مقاومت ترمز و یک رزیستور خارجی وجود دارد. در این مقاله تلاش کریم تا به این سوال پاسخ دهیم که Braking Resistor چیست و چه اهمیتی در صنایع امروزی دارد.
سوالات متداول
- اینورتر من دارای مقاومت ترمز داخلی است. آیا نیاز به خرید مقاومت ترمز اینورتر خارجی هم وجود دارد؟
به دلیل اینکه مقاومت ترمز اینورتر وظیفه‌ی تلف کردن انرژی الکتریکی مازاد را بر عهده دارد، لذا یک المان گرم شونده محسوب شده و امکان نصب آن درون اینورتر وجود ندارد. لذا باید این قطعه در خارج از اینورتر نصب گردد. پس با این اوصاف هیچ اینورتری دارای مقاومت ترمز داخلی نبوده و برای همه‌ی اینورترها باید مقاومت ترمز در کنار آن لحاظ شود. آن قطعه‌هایی که بعضا با مقاومت ترمز اشتباه گرفته میشود واحد مقاومت ترمز است که وظیفه‌ی کنترل جریان مقاومت ترمز را در اینورترهای توان بالا بر عهده دارد و عملا شما با نصب واحد مقاومت ترمز باز هم به خود مقاومت ترمز نیاز خواهید داشت.
- آیا مقاومت ترمز اینورتر سبک کار با سنگین کار متفاوت است؟
به طور کلی زمانی که نیاز به استفاده از اینورتر سنگین کار وجود داشته باشد، از مقاومت ترمز با توان بالاتر استفاده می‌کنند. زیرا در این موارد اینرسی بالا است و این خود باعث میشود که انرژی برگشتی از سمت موتور نیز زیادتر باشد و در نتیجه تلفات در مقاومت ترمز نیز بیشتر خواهد بود.
- علت استفاده از مقاومت ترمز برای توقف موتور چیست؟
در بسیاری از کاربردهای صنعتی که بار سنگینی بر روی موتور اعمال نشده و نیاز به توقف کامل نیست، می‌توان موتور را تا توقف کامل رها کرد. اما در غیر این صورت باید از قطعه‌ای به نام رزیستور ترمز استفاده شود که می‌تواند بارهای سنگین را نگه داشته و موتور را در مدت کوتاه‌تری متوقف کند.
- آیا امکان اتصال مستقیم همه درایوها به مقاومت وجود دارد؟
خیر. در برخی از درایورهای موتور برای اتصال نیاز به مدار چاپر یا بریک یونیت داریم که در واقع یک واسطه میان مقاومت ترمز و اینورتر محسوب میشود.
