مقاومت ترمز اینورتر یا Braking Resistor بخشی از سیستم Dynamic Braking در VFD است. زمانی که موتور هنگام کاهش سرعت یا حرکت یک بار Regenerative انرژی را به اینورتر بازمی‌گرداند، Voltage باس DC افزایش پیدا می‌کند. چاپر ترمز این انرژی را به مقاومت هدایت می‌کند و مقاومت آن را به Heat تبدیل می‌کند.
انتخاب مقاومت ترمز فقط با توان موتور یا اینورتر انجام نمی‌شود. مقدار Ω، توان W یا kW، حداکثر Energy قابل جذب، مدت هر ترمز، فاصله زمانی بین ترمزها و حداقل Resistance مجاز چاپر باید بررسی شوند. به همین دلیل دو مقاومت با توان وات یکسان ولی مقدار اهم متفاوت الزاماً قابل جایگزینی نیستند.
مقاومت ترمز اینورتر چیست؟
Braking Resistor یک مقاومت قدرت است که برای جذب انرژی الکتریکی برگشتی از موتور طراحی می‌شود. هنگامی که موتور به دلیل Inertia یا اثر بار به Generator تبدیل می‌شود، Energy به DC Link درایو بازمی‌گردد.
اگر این Energy از باس DC خارج نشود، Voltage افزایش پیدا می‌کند و ممکن است درایو با خطای Overvoltage متوقف شود. Braking Chopper در زمان مناسب مقاومت را وارد مدار می‌کند و جریان از آن عبور می‌کند.
انرژی عبوری در مقاومت به Heat تبدیل می‌شود. به همین دلیل داغ شدن Braking Resistor در زمان کار طبیعی است، اما دمای آن باید داخل محدوده طراحی باقی بماند و نصب با فاصله مناسب از کابل، پلاستیک و تجهیزات حساس انجام شود.
تفاوت مقاومت ترمز و چاپر ترمز
| تجهیز |
وظیفه |
پارامتر مهم |
| Braking Chopper |
کنترل اتصال مقاومت به DC Bus |
Current و Rmin |
| Braking Resistor |
تبدیل انرژی برگشتی به Heat |
Ω، Power و Energy Capacity |
مقاومت ترمز خودش زمان وصل و قطع را تعیین نمی‌کند. Braking IGBT داخل Drive یا DBU خارجی، Voltage باس را کنترل کرده و مقاومت را فقط در زمان لازم وارد مدار می‌کند.
نکته مهم:
اگر اینورتر چاپر داخلی نداشته باشد، نمی‌توان مقاومت را مستقیماً به هر ترمینال DC متصل کرد. ابتدا باید Braking Unit سازگار با درایو بررسی شود.
مقدار اهم مقاومت ترمز چه تاثیری دارد؟
مقدار Resistance تعیین می‌کند هنگام فعال شدن Chopper چه مقدار Current از مدار ترمز عبور کند. کاهش Ω باعث افزایش جریان و افزایش Braking Power می‌شود.
اما این کاهش محدودیت دارد. هر Drive یا External Braking Unit دارای Minimum Allowable Resistance یا Rmin است. استفاده از مقاومت پایین‌تر از Rmin می‌تواند جریان بیشتری از ظرفیت Braking IGBT ایجاد کند.
Schneider نیز برای Altivar اعلام می‌کند Resistance باید حداقل برابر Rmin تعیین‌شده برای Drive باشد. استفاده از مقدار کمتر می‌تواند به Braking Transistor آسیب بزند.
اگر اهم مقاومت خیلی زیاد باشد چه می‌شود؟
افزایش Resistance باعث کاهش Braking Current می‌شود. در نتیجه توان قابل جذب از DC Bus کمتر شده و Braking Torque کاهش پیدا می‌کند.
Schneider برای انتخاب Braking Resistor علاوه بر Rmin به Rmax نیز اشاره می‌کند. مقاومت بالاتر از مقدار مناسب معمولاً خطر Overcurrent ندارد، اما ممکن است قدرت ترمز موردنیاز را تامین نکند.
در نتیجه:
مقدار اهم باید داخل محدوده مجاز سیستم ترمز قرار بگیرد. انتخاب Resistance کمتر برای «ترمز قوی‌تر» بدون توجه به Rmin می‌تواند باعث خرابی چاپر شود.
توان وات مقاومت ترمز چیست؟
Power Rating نشان می‌دهد Resistor چه مقدار Heat را در شرایط تعریف‌شده می‌تواند تحمل یا دفع کند. این عدد با مقدار Ω یک مفهوم ندارد و هر دو باید جداگانه انتخاب شوند.
یک مقاومت 20Ω می‌تواند در توان‌های 1kW، 3kW یا بسیار بالاتر ساخته شود. اگر مقدار Ω درست باشد اما ظرفیت حرارتی کافی نباشد، مقاومت در Braking Cycleهای پرتکرار بیش از حد گرم خواهد شد.
از طرف دیگر افزایش Watt بدون تغییر Ω، Braking Torque لحظه‌ای را افزایش نمی‌دهد. مقدار Resistance روی Peak Current اثر دارد و Thermal Power روی توانایی دفع Heat در زمان اثر می‌گذارد.
Peak Power و Average Power چه تفاوتی دارند؟
مقاومت ممکن است در لحظه ترمز Power بسیار بالایی دریافت کند، اما این Power فقط برای چند ثانیه وجود داشته باشد. این مقدار Peak Braking Power است.
Average Power بر اساس مقدار Energy ترمز و زمان کل Cycle محاسبه می‌شود. اگر Braking کوتاه و فاصله بین توقف‌ها طولانی باشد، Average Power بسیار کمتر از Peak Power خواهد بود.
ABB در روش انتخاب رسمی مقاومت، Maximum Braking Power، Continuous Power بر اساس Duty Cycle و Energy هر Braking Cycle را جداگانه بررسی می‌کند. این تفکیک برای Dimensioning صحیح بسیار مهم است.
Duty Cycle مقاومت ترمز چیست؟
Duty Cycle بیان می‌کند مقاومت چه سهمی از یک Cycle کامل را در حال جذب Energy است. برای مثال اگر دستگاه 10s ترمز کند و Cycle کامل 100s باشد، Duty Cycle ترمز برابر 10% است.
Danfoss در راهنمای VLT نیز Duty Cycle مقاومت را نسبت Braking Time به Cycle Time تعریف می‌کند و برای بعضی محصولات Brake Resistorهایی با Duty Cycleهای 5%، 10% و 40% ارائه می‌دهد.
این عدد بسیار مهم است. یک مقاومت که برای 10% Duty مناسب است الزاماً برای دستگاهی که تقریباً دائماً Braking دارد مناسب نیست، حتی اگر Ω آن کاملاً صحیح باشد.
انرژی هر توقف و ظرفیت حرارتی مقاومت
در ماشین‌های دارای Inertia بالا، Energy هر Braking Event می‌تواند معیار مهم‌تری از توان نامی Motor باشد. Centrifuge، Flywheel و ماشین‌آلات دوار بزرگ نمونه‌های مشخص هستند.
ABB برای انتخاب مقاومت، Energy هر Pulse را نیز بررسی می‌کند و تاکید دارد Energy جذب‌شده نباید از Energy Dissipation Capacity مقاومت تجاوز کند.
بنابراین دو بار با Motor یکسان ولی Inertia متفاوت ممکن است مقاومت‌های کاملاً متفاوتی نیاز داشته باشند. زمان Ramp Down نیز مقدار Power لحظه‌ای را تغییر می‌دهد.
مقاومت ترمز در بالابر و جرثقیل
در Crane و Hoist، پایین آوردن بار می‌تواند Motor را در حالت Regenerative قرار دهد. برخلاف یک توقف کوتاه، Energy ممکن است در مدت قابل توجهی به DC Bus بازگردد.
به همین دلیل Resistance، Continuous Braking Capability و Duty اهمیت زیادی دارند. وزن بار، سرعت پایین‌آوردن، Duty Class و تعداد Cycleها باید در Dimensioning بررسی شوند.
INVT در جدول انتخاب GD350-19 برای کاربرد Hoisting، مقدار Resistance، Minimum Resistance و Minimum Power مقاومت را حتی برای Lifting و Horizontal Movement جداگانه ارائه می‌کند. این موضوع نشان می‌دهد Application روی انتخاب مستقیم اثر دارد.
مقاومت ترمز در سانتریفیوژ و بار اینرسی بالا
در Centrifuge مقدار زیادی Energy در جرم دوار ذخیره می‌شود. اگر توقف سریع درخواست شود، این Energy باید در مدت کوتاهی از سیستم خارج شود.
مقاومت باید هم Peak Power ترمز و هم Joule Energy هر Stop را تحمل کند. اگر تنها Average Watt پایین انتخاب شود، ممکن است Resistor در یک Pulse شدید آسیب ببیند.
مقاومت ترمز آلومینیومی چیست؟
Aluminum Housed Resistor یکی از ساختارهای رایج Braking Resistor است. عنصر مقاومتی داخل یک Housing آلومینیومی قرار می‌گیرد و بدنه برای انتقال Heat به سطح نصب طراحی می‌شود.
در این مدل‌ها سطح نصب و Airflow اهمیت زیادی دارند. برخی محصولات برای رسیدن به Rated Power باید روی صفحه فلزی یا Heat Sink مناسب نصب شوند.
توان درج‌شده روی محصول الزاماً به این معنی نیست که مقاومت در فضای بسته و بدون تهویه می‌تواند همان Power را دائماً دفع کند. Thermal Condition سازنده باید بررسی شود.
مقاومت سیمی و مقاومت‌های توان بالا
در توان‌های بالاتر از Wire-Wound، Grid، Edge-Wound یا ساختارهای مشابه استفاده می‌شود. هدف اصلی ایجاد Resistance مشخص همراه با توانایی تحمل Pulse و Heat بالا است.
INVT برای DBU100H استفاده از Non-Inductive Resistance را توصیه می‌کند تا Inductance اضافی مدار کاهش یابد. سازنده همچنین توصیه می‌کند حفاظت حرارتی برای قطع سیستم در زمان Overheating در نظر گرفته شود.
آیا مقاومت ترمز باید بدون اندوکتانس باشد؟
Braking Circuit توسط IGBT با سرعت بالا Switching می‌شود. Inductance اضافی می‌تواند Transient Voltage ایجاد کند و رفتار Current را تغییر دهد.
به همین دلیل در سیستم‌های قدرت بالا از ساختار Low-Inductance یا Non-Inductive مناسب استفاده می‌شود. میزان اهمیت این موضوع با Current، طول کابل و Design سیستم ارتباط دارد.
دمای مقاومت ترمز هنگام کار
وظیفه اصلی Braking Resistor تبدیل Energy به Heat است؛ بنابراین سطح آن می‌تواند بسیار داغ شود. این دما الزاماً نشانه خرابی نیست، اما باید داخل محدودیت محصول باقی بماند.
INVT هشدار می‌دهد مقاومت باید در محیطی با Cooling مناسب نصب شود و مواد اطراف آن Non-Flammable باشند. در Manual برخی Driveهای این شرکت حتی به بسیار داغ شدن Air خروجی اطراف مقاومت اشاره شده است.
مقاومت را نباید مستقیماً کنار PLC، HMI، کابل کنترل یا تجهیزاتی با حساسیت حرارتی بالا نصب کرد. محل نصب باید امکان خروج Heat و سرویس ایمن را فراهم کند.
حفاظت حرارتی مقاومت ترمز
در سیستم‌های صنعتی بهتر است Overtemperature مقاومت قابل تشخیص باشد. بعضی Braking Resistor Assemblyها دارای Thermal Switch هستند و در مدل‌های دیگر باید حفاظت خارجی اضافه شود.
Thermal Contact می‌تواند برای قطع Contactor ورودی Drive، اعلام Alarm یا متوقف کردن سیستم استفاده شود. روش دقیق به Safety Design ماشین بستگی دارد.
ABB نیز برای Custom Braking Resistor بر ضرورت Thermal Overload Protection تاکید می‌کند. صرف انتخاب Watt بزرگ‌تر جای حفاظت حرارتی را نمی‌گیرد.
کابل مقاومت ترمز
کابل بین چاپر و مقاومت Current پالسی قابل توجهی حمل می‌کند. طول، سطح مقطع، Insulation Voltage و Routing آن باید مطابق Manual سازنده انتخاب شوند.
INVT در برخی Manualهای GD350 استفاده از Shielded Cable برای Braking Resistor را توصیه می‌کند. در هر پروژه باید توصیه Series دقیق بررسی شود و Cable Length غیرضروری کوتاه نگه داشته شود.
اتصال سری و موازی مقاومت ترمز
در توان‌های بالا می‌توان با ترکیب چند Resistor به Resistance و Thermal Power موردنیاز رسید، مشروط به اینکه سازنده این ساختار را تایید کند.
اتصال سری Resistance کل را افزایش می‌دهد و اتصال موازی آن را کاهش می‌دهد. در طراحی موازی باید تقسیم Current و در طراحی سری Voltage Distribution هر عنصر بررسی شوند.
نتیجه نهایی Network باید همچنان داخل محدوده Rmin و در صورت تعریف Rmax چاپر باشد. Power Sharing میان مقاومت‌ها نیز باید متناسب با مقدار هر عنصر باشد.
راهنمای انتخاب مقاومت ترمز
| معیار |
چه چیزی بررسی شود؟ |
اهمیت |
| Resistance |
Ω و Rmin/Rmax |
تعیین Braking Current |
| Peak Power |
Maximum Regenerative Power |
تحمل لحظه ترمز |
| Average Power |
توان متوسط Cycle |
کنترل Temperature |
| Pulse Energy |
J یا kJ هر Stop |
تحمل بارهای Inertia بالا |
| Duty Cycle |
Braking Time / Cycle Time |
تعیین Cooling Time و Power |
| Drive |
Brand، Series و Order Code |
دسترسی به جدول رسمی انتخاب |
| Brake Unit |
داخلی یا External DBU |
تعیین Rmin و Current Limit |
| Cooling |
Ambient، Airflow و Surface Mount |
جلوگیری از Overtemperature |
چرا نباید مقاومت را فقط بر اساس توان اینورتر انتخاب کرد؟
توان VFD نقطه شروع خوبی برای پیدا کردن جدول مناسب است، اما دو ماشین با اینورتر 15kW می‌توانند نیاز ترمزی بسیار متفاوتی داشته باشند. یک Fan ممکن است با Coast متوقف شود و یک Hoist دائماً Energy بازگرداند.
حتی داخل یک برند، مقدار Ω پیشنهادی و Minimum Resistance میان Seriesهای مختلف تفاوت دارد. Voltage Class نیز تاثیر مستقیم دارد و Resistance مناسب Drive کلاس 200V با مدل 400V یکسان نیست.
INVT نیز در جداول GD350-19 برای هر Order Code، Resistance مربوط به 100% Braking Torque و Minimum Allowable Resistance را به‌صورت مستقل ارائه می‌کند. این جدول دقیق‌تر از یک قاعده عمومی بر اساس kW است.
Replacement مقاومت ترمز قدیمی
در تعویض مقاومت قدیمی، مقدار Ω اولین پارامتر مهم است. مقاومت جدید نباید فقط به دلیل Watt بیشتر انتخاب شود؛ Resistance آن باید با Chopper و VFD سازگار باشد.
سپس Continuous Power، Pulse Rating و Duty Cycle بررسی شوند. محصول جدید باید Energy و Temperature شرایط واقعی ماشین را تحمل کند.
ابعاد، نوع Housing، IP، Thermal Switch، Terminal، کابل و محل Mounting نیز اهمیت دارند. مقاومت آلومینیومی کوچک با مقاومت Grid بزرگ حتی با Ω مشابه ممکن است Thermal Behaviour کاملاً متفاوتی داشته باشد.
چک‌لیست Replacement مقاومت ترمز:
کد کامل، مقدار Ω، توان W/kW، Pulse Energy، Duty Cycle، Rmin چاپر، Rmax در صورت تعریف، برند و مدل VFD، Braking Unit، Voltage Class، نوع Housing، Thermal Protection، IP، ابعاد، Terminal، کابل و شرایط Cooling بررسی شوند.
قیمت مقاومت ترمز به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت مقاومت ترمز به Power Rating، Pulse Capacity، مقدار Resistance، نوع ساختار و ابعاد وابسته است. مقاومت 1kW آلومینیومی با بانک مقاومتی چند ده کیلووات ساختار و قیمت یکسانی ندارد.
Housing آلومینیومی، IP بالاتر، Thermal Switch، فن یا سیستم Cooling، Terminal Box و Enclosure نیز روی قیمت تاثیر دارند. در توان‌های بالا ممکن است Resistor به‌صورت Cabinet عرضه شود.
هنگام مقایسه قیمت باید Ω و Watt هر دو یکسان یا معادل مهندسی باشند. مقایسه دو مقاومت فقط با عبارت «مناسب اینورتر 15kW» روش دقیقی نیست.
برای خرید مقاومت ترمز چه اطلاعاتی لازم است؟
- برند و Series اینورتر
- کد کامل VFD
- Voltage Class اینورتر
- توان و Current موتور
- چاپر داخلی یا DBU خارجی
- Minimum Resistance مجاز چاپر
- مقدار Ω پیشنهادی سازنده
- Braking Torque موردنیاز
- مدت هر ترمز
- فاصله زمانی بین ترمزها
- Duty Cycle
- نوع Load؛ Hoist، Centrifuge، Conveyor و غیره
- شرایط Cooling و دمای محیط
- کد و مشخصات مقاومت قبلی در پروژه Replacement
سوالات متداول مقاومت ترمز اینورتر
مقاومت ترمز اینورتر چه کاری انجام می‌دهد؟
انرژی Regenerative موتور را هنگام ترمز دریافت کرده و آن را به Heat تبدیل می‌کند تا DC Bus Voltage کنترل شود.
تفاوت اهم و وات مقاومت ترمز چیست؟
Ω مقدار Braking Current را تعیین می‌کند، اما Watt نشان‌دهنده توانایی حرارتی Resistor در شرایط کاری تعریف‌شده است.
اگر اهم مقاومت کمتر از مقدار مجاز باشد چه می‌شود؟
Braking Current بیش از حد افزایش پیدا می‌کند و ممکن است Braking IGBT یا DBU آسیب ببیند. مقدار نباید از Rmin پایین‌تر باشد.
اگر اهم مقاومت بیشتر باشد چه اتفاقی می‌افتد؟
Current و Braking Power کاهش پیدا می‌کنند و ممکن است ترمز کافی برای Ramp Down موردنظر فراهم نشود.
آیا مقاومت ترمز باید داغ شود؟
بله. وظیفه آن تبدیل Energy به Heat است. دمای بالا طبیعی است، اما نباید از محدودیت Thermal محصول عبور کند.
آیا هر اینورتر به مقاومت ترمز نیاز دارد؟
خیر. نیاز به مقاومت به Inertia، Regeneration، زمان توقف و نوع بار بستگی دارد. بسیاری از Pump و Fanها در شرایط عادی نیازی ندارند.
آیا مقاومت را مستقیماً به اینورتر وصل کنیم؟
فقط اگر مدل Drive دارای Braking Chopper داخلی و Terminal مخصوص باشد. در غیر این صورت ممکن است External Braking Unit لازم باشد.
Duty Cycle مقاومت ترمز چیست؟
نسبت زمان فعال بودن Braking Resistor به زمان کل Cycle است و روی Average Thermal Power موردنیاز اثر مستقیم دارد.
برای جایگزینی مقاومت قدیمی چه مواردی بررسی شوند؟
Ω، W/kW، Pulse Energy، Duty Cycle، Rmin چاپر، مدل VFD، ساختار فیزیکی، Cooling و حفاظت حرارتی باید تطبیق داده شوند.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت مقاومت ترمز اینورتر با شماره 03191091031 تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!