چاپر ترمز یا Braking Chopper یکی از تجهیزات جانبی مهم اینورتر در کاربردهایی است که موتور هنگام کاهش سرعت، توقف یا پایین آوردن بار، انرژی قابل توجهی به درایو بازمی‌گرداند. این انرژی باعث افزایش Voltage لینک DC می‌شود. اگر انرژی به شکل مناسبی مدیریت نشود، اینورتر می‌تواند به دلیل DC Bus Overvoltage خطا داده و از مدار خارج شود.
چاپر یک مقاومت ترمز نیست. وظیفه Braking Chopper کنترل اتصال مقاومت به DC Bus است، در حالی که Braking Resistor انرژی برگشتی را به Heat تبدیل می‌کند. در بعضی Driveها چاپر داخل دستگاه قرار دارد و فقط مقاومت خارجی لازم است. در مدل‌های دیگر باید Braking Unit یا DBU جداگانه بین DC Bus و مقاومت نصب شود.
چاپر ترمز اینورتر چیست؟
Braking Chopper در اصل یک Electronic Power Switch است که معمولاً با Semiconductor قدرت مانند IGBT ساخته می‌شود. این مدار Voltage باس DC اینورتر را کنترل می‌کند و هنگام افزایش آن تا Threshold تعریف‌شده، مسیر عبور جریان از Braking Resistor را فعال می‌کند.
با عبور Current از مقاومت، انرژی الکتریکی به Heat تبدیل می‌شود و DC Bus Voltage کاهش پیدا می‌کند. پس از کاهش Voltage به محدوده مجاز، Chopper دوباره مسیر مقاومت را قطع می‌کند. این فرآیند در زمان Braking می‌تواند بارها تکرار شود.
ABB نیز همین عملکرد را برای Brake Unitهای صنعتی خود تعریف می‌کند: وقتی DC Bus از حد مشخص بالاتر می‌رود، Braking Chopper مقاومت را به باس متصل می‌کند تا Energy حاصل از Deceleration در مقاومت مصرف شود.
چرا هنگام ترمز موتور انرژی به اینورتر برمی‌گردد؟
در شرایط عادی، اینورتر انرژی را از شبکه به موتور منتقل می‌کند. اما هنگام کاهش سرعت یک بار دارای Inertia بالا، موتور می‌تواند برای مدتی مانند Generator عمل کند و انرژی مکانیکی ذخیره‌شده را به درایو بازگرداند.
همین اتفاق در بارهای Overhauling مانند Hoist، Crane و Elevator نیز رخ می‌دهد؛ برای مثال زمانی که بار به دلیل وزن خود در جهت حرکت موتور نیرو ایجاد می‌کند. Energy برگشتی ابتدا باعث افزایش DC Link Voltage می‌شود.
اگر درایو امکان بازگرداندن این Energy به Grid را نداشته باشد، یک سیستم Dynamic Braking شامل Chopper و Resistor می‌تواند انرژی را به Heat تبدیل کند.
تفاوت چاپر ترمز و مقاومت ترمز
| تجهیز |
وظیفه |
نوع عملکرد |
| Braking Chopper / DBU |
کنترل اتصال مقاومت به DC Bus |
Electronic Switching |
| Braking Resistor |
تبدیل انرژی Regenerative به حرارت |
اتلاف انرژی در Resistance |
Schneider نیز Braking Unit را مسیر کنترل‌شده یا Switch معرفی می‌کند و Braking Resistor را بخشی می‌داند که Energy داخل آن به Heat تبدیل می‌شود. بنابراین این دو تجهیز مکمل یکدیگر هستند و نباید با هم اشتباه شوند.
نکته مهم:
اتصال مستقیم مقاومت ترمز به DC Bus بدون Braking Chopper یا مدار داخلی طراحی‌شده برای این کار مجاز نیست. نحوه اتصال باید دقیقاً مطابق Manual درایو انجام شود.
چاپر داخلی و چاپر خارجی چه تفاوتی دارند؟
در بسیاری از VFDهای توان پایین و متوسط، Brake Chopper داخل خود Drive نصب شده است. در این حالت کاربر فقط Braking Resistor مناسب را به Terminalهای تعیین‌شده توسط سازنده متصل می‌کند.
در برخی Driveها یا توان‌های بالاتر، Chopper داخلی وجود ندارد و External Braking Unit موردنیاز است. DBU خارجی به DC Bus درایو متصل شده و مقاومت به خروجی واحد ترمز وصل می‌شود.
این موضوع را نمی‌توان فقط بر اساس توان kW تشخیص داد؛ Series، Voltage Class و Order Code تعیین‌کننده هستند. حتی در یک خانواده ممکن است بعضی توان‌ها Chopper داخلی و مدل‌های دیگر External DBU داشته باشند.
برای نمونه ABB ACS280 در Frameهای مشخص Chopper داخلی دارد، در حالی که بعضی Frameها امکان اتصال به External Braking Unit از طریق DC Terminal را فراهم می‌کنند. بنابراین Manual کد دقیق همیشه اولویت دارد.
DBU چیست؟
DBU مخفف Dynamic Braking Unit است و در بسیاری از سیستم‌های VFD به واحد ترمز مقاومتی خارجی گفته می‌شود. این تجهیز افزایش DC Bus Voltage را تشخیص داده و Braking Resistor را وارد مدار می‌کند.
INVT در سبد فعلی Accessories خود DBU100H Dynamic Braking Unit را عرضه می‌کند. این محصول برای کاربردهایی مانند Hoist، Elevator، Textile Machinery، Paper Machine، Centrifuge و Overhead Crane معرفی شده است.
در بعضی طراحی‌ها می‌توان چند Braking Unit را به‌صورت Parallel استفاده کرد. DBU100H نیز طبق اطلاعات فعلی INVT از Parallel Operation پشتیبانی می‌کند، اما تعداد واحدها و نحوه Wiring باید مطابق Manual انجام شود.
تفاوت DBU و RBU
DBU انرژی برگشتی را به مقاومت هدایت و در نهایت به Heat تبدیل می‌کند. در نتیجه Energy از سیستم خارج می‌شود و قابل بازیابی نیست.
RBU یا Regenerative Braking Unit عملکرد متفاوتی دارد. این تجهیز Energy برگشتی DC Bus را دوباره به AC Grid منتقل می‌کند. بنابراین در کاربردهایی با Regeneration زیاد یا طولانی، RBU می‌تواند مصرف Energy را نسبت به Dynamic Resistor Braking کاهش دهد.
| ویژگی |
DBU |
RBU |
| مدیریت Energy |
تبدیل به Heat |
بازگرداندن به Grid |
| Braking Resistor |
لازم است |
برای عملکرد اصلی بازتولیدی استفاده نمی‌شود |
| ساختار |
ساده‌تر |
Power Electronics پیچیده‌تر |
چه زمانی چاپر ترمز لازم است؟
اگر Motor بدون توقف سریع و فقط با Coast یا Ramp طولانی متوقف شود، ممکن است Energy برگشتی قابل توجهی ایجاد نشود. در این حالت Braking Resistor و Chopper ممکن است ضروری نباشند.
اما در کاربردهای دارای Inertia بالا، Deceleration کوتاه یا بار Overhauling، احتمال Regeneration بیشتر است. Crane، Hoist، Elevator، Centrifuge، Winder و ماشین‌آلات دارای توقف سریع از نمونه‌های رایج هستند.
ABB نیز Braking Chopper را برای مدیریت Energy حاصل از Decelerating Motor و کاربردهایی مانند Emergency Stop معرفی می‌کند. در نهایت نیاز واقعی باید از مقدار Regenerative Power و رفتار DC Bus مشخص شود.
توان چاپر ترمز چگونه انتخاب می‌شود؟
یکی از اشتباهات رایج، انتخاب چاپر فقط بر اساس توان نامی موتور است. Braking Power می‌تواند با Motor Power متفاوت باشد و به Inertia، Speed، زمان توقف و رفتار Load بستگی دارد.
برای انتخاب باید Maximum Regenerative Power در زمان Braking مشخص شود. سپس Braking Time و Cycle Time بررسی شوند تا Peak Power و Average Power سیستم ترمز تعیین شوند.
ABB نیز در روش انتخاب رسمی خود سه پارامتر را مبنا قرار می‌دهد: Maximum Braking Power، Braking Time و Braking Cycle Time. ظرفیت Chopper و Resistor باید پاسخ‌گوی این سه شرایط باشند.
Duty Cycle چاپر ترمز
دو ماشین با Motor یکسان می‌توانند به Braking System کاملاً متفاوتی نیاز داشته باشند. اگر یک دستگاه هر ده دقیقه یک بار برای چند ثانیه توقف کند، Average Braking Power آن پایین‌تر از ماشینی است که دائماً Accelerate و Decelerate می‌کند.
Duty Cycle روی انتخاب DBU و به‌ویژه Braking Resistor اثر مستقیم دارد. Chopper باید Peak Current و Peak Braking Power را تحمل کند و Resistor باید انرژی هر سیکل و Average Thermal Power را دفع کند.
محدوده اهم مقاومت ترمز
هر Braking Chopper دارای حداقل Resistance مجاز است. کاهش مقدار Ω باعث افزایش Braking Current و Braking Power می‌شود، اما اگر Resistance کمتر از حد مجاز باشد، Current بیش از ظرفیت Chopper خواهد شد.
ABB صراحتاً اعلام می‌کند Resistance سفارشی نباید از Rmin تعریف‌شده برای Drive یا Chopper کمتر باشد؛ زیرا Drive و Braking Chopper نمی‌توانند Overcurrent حاصل از مقاومت بسیار پایین را تحمل کنند.
Resistance بیش از حد بالا نیز Braking Current و Torque را کاهش می‌دهد و ممکن است در Deceleration سریع، Energy کافی از DC Bus خارج نشود. مقدار مناسب باید از جدول سازنده یا محاسبه مهندسی تعیین شود.
قاعده مهم:
مقدار Ω مقاومت را فقط از روی kW موتور انتخاب نکنید. Minimum Resistance چاپر، Braking Torque، Duty Cycle و توان حرارتی مقاومت همگی باید بررسی شوند.
Voltage Class چاپر
DBU باید با DC Bus و Voltage Class درایو سازگار باشد. واحد ترمز مربوط به Drive کلاس 220V با محصول مناسب 380–400V یا 660–690V یکسان نیست.
در نام‌گذاری برخی INVT DBUهای قدیمی و صنعتی، Voltage Class نیز داخل Model Code مشخص می‌شود؛ برای مثال کدهای مربوط به 220V، 380V و 660V از یکدیگر تفکیک شده‌اند.
بنابراین استفاده از DBU فقط به دلیل مناسب بودن Current آن مجاز نیست. Maximum DC Bus Voltage، Thresholdهای Switching و Insulation Level نیز باید با Drive هماهنگ باشند.
ترمینال‌های چاپر و مقاومت ترمز
نام Terminalها بین برندها متفاوت است. علامت‌هایی مانند P/+، N/-، PB، BR، PA+ یا Terminalهای DC Link دیگر در درایوهای مختلف دیده می‌شوند.
برای مثال Schneider در بعضی Altivar 900ها Braking Resistor را از Terminalهای PA+ و PB متصل می‌کند. در مدل‌هایی که Braking Transistor داخلی ندارند، Additional Braking Unit بین Drive و Resistor موردنیاز است.
بنابراین Wiring بر اساس حافظه یا شباهت Terminal Name خطرناک است. Diagram مربوط به Order Code دقیق باید مبنای اتصال قرار گیرد.
کاربرد چاپر ترمز در جرثقیل و بالابر
Hoist و Crane از مهم‌ترین Applicationهای Regenerative هستند. در پایین آوردن بار، Gravity می‌تواند موتور را به حالت Generator ببرد و انرژی زیادی وارد DC Bus کند.
Braking System باید علاوه بر Normal Deceleration، شرایط Cycle کاری واقعی بالابر را تحمل کند. تعداد Starts per Hour، Load Weight، Speed، Lowering Time و Duty Cycle روی Dimensioning اثر دارند.
INVT نیز DBU100H را مشخصاً برای Lifting Equipment، Mine Hoist، Elevator و Overhead Crane در کنار سایر بارهای Regenerative معرفی می‌کند.
کاربرد در سانتریفیوژ و بارهای اینرسی بالا
Centrifuge، Flywheel و ماشین‌های دارای Mass دوار بزرگ مقدار زیادی Kinetic Energy ذخیره می‌کنند. اگر توقف کوتاه درخواست شود، بخش قابل توجهی از این انرژی در مدت کمی به DC Bus برمی‌گردد.
در چنین کاربردی فقط Peak Power مهم نیست و Energy Per Stop نیز باید بررسی شود. Braking Resistor باید بتواند انرژی حرارتی هر توقف را بدون عبور از Temperature Limit جذب کند.
استفاده موازی از چند چاپر ترمز
در توان‌های بالاتر ممکن است یک Braking Unit کافی نباشد و سازنده امکان Parallel Operation چند DBU را فراهم کند. این روش می‌تواند Braking Current و Capacity سیستم را افزایش دهد.
Parallel کردن DBU یک اتصال ساده دلخواه نیست. Threshold، Current Sharing، Wiring، Fuse و Resistance Network باید دقیقاً مطابق دستورالعمل سازنده طراحی شوند. DBU100H فعلی INVT از Parallel Operation پشتیبانی می‌کند.
راهنمای انتخاب چاپر ترمز
| معیار |
چه چیزی بررسی شود؟ |
اهمیت |
| Drive |
برند، Series و Order Code |
بررسی وجود Chopper داخلی و سازگاری DBU |
| Voltage Class |
220V، 380–400V، 690V یا کلاس دیگر |
هماهنگی با DC Bus |
| Braking Power |
Maximum Regenerative Power |
تعیین ظرفیت Chopper |
| Braking Time |
مدت هر توقف یا ترمز |
محاسبه Energy |
| Cycle Time |
فاصله بین Braking Cycleها |
محاسبه Average Thermal Power |
| Resistance |
Rmin و Resistance توصیه‌شده |
محدود کردن Braking Current |
| Resistor Power |
Peak Energy و Average Power |
جلوگیری از Overheating مقاومت |
| Application |
Crane، Elevator، Centrifuge، Conveyor و غیره |
تعیین شرایط Regeneration واقعی |
Replacement چاپر ترمز قدیمی
برای جایگزینی DBU قدیمی، فقط توان kW آن را مقایسه نکنید. Voltage Class، Rated Current، Peak Braking Capacity، DC Bus Threshold و محدوده مقاومت مجاز باید بررسی شوند.
Braking Resistor موجود نیز بخشی از سیستم است. اگر DBU جدید Minimum Resistance متفاوتی داشته باشد، ممکن است Resistor قبلی قابل استفاده نباشد.
Terminal Arrangement، Wiring، Cooling و امکان Parallel Operation نیز باید تطبیق داده شوند. در سیستم‌های چند DBU، تغییر فقط یکی از Unitها بدون بررسی Compatibility توصیه نمی‌شود.
چک‌لیست Replacement چاپر:
کد کامل DBU، برند و Series درایو، Voltage Class، DC Bus Voltage، Rated Current، Maximum Braking Power، Rmin، Resistance موجود، Resistor Power، Braking Time، Duty Cycle، Parallel Capability، Terminal، Cooling، ابعاد و Wiring بررسی شوند.
قیمت چاپر ترمز به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت Braking Unit به Voltage Class، Current Rating، Peak Braking Power و برند بستگی دارد. DBU مربوط به Driveهای توان بالا از نظر Semiconductor، Cooling و ابعاد با واحدهای کوچک‌تر متفاوت است.
قابلیت Parallel Operation، Protectionهای داخلی، Monitoring و Cooling نیز می‌توانند روی قیمت اثر داشته باشند. در بعضی سیستم‌های بزرگ، Braking Unit به‌صورت Cabinet یا Module صنعتی مستقل عرضه می‌شود.
قیمت سیستم ترمز را بهتر است همراه Braking Resistor بررسی کرد. DBU مناسب بدون Resistance و Thermal Capacity صحیح مقاومت، عملکرد موردنیاز را فراهم نمی‌کند.
برای خرید چاپر ترمز چه اطلاعاتی لازم است؟
- برند و Series اینورتر
- کد کامل VFD
- توان و Current موتور
- Voltage Class درایو
- وجود یا عدم وجود چاپر داخلی
- نوع بار و Application
- زمان کاهش سرعت موردنیاز
- Braking Frequency و Cycle Time
- Maximum Regenerative Power در صورت محاسبه
- مقدار Ω مقاومت ترمز
- توان و Duty مقاومت ترمز
- نیاز به Parallel DBU
- دمای محیط و Cooling
- کد کامل چاپر قبلی در پروژه Replacement
سوالات متداول چاپر ترمز
چاپر ترمز اینورتر چه کاری انجام می‌دهد؟
افزایش DC Bus Voltage را تشخیص می‌دهد و مقاومت ترمز را برای دفع انرژی برگشتی موتور به باس DC متصل می‌کند.
تفاوت چاپر و مقاومت ترمز چیست؟
Chopper یک Electronic Switch است که جریان را کنترل می‌کند. مقاومت ترمز انرژی الکتریکی را به Heat تبدیل می‌کند.
آیا همه اینورترها به چاپر خارجی نیاز دارند؟
خیر. بسیاری از Driveها Chopper داخلی دارند. وجود آن به Series، توان، Voltage Class و Order Code بستگی دارد.
DBU چیست؟
DBU یا Dynamic Braking Unit واحد ترمز مقاومتی است که Energy برگشتی DC Bus را به Braking Resistor هدایت می‌کند.
تفاوت DBU و RBU چیست؟
DBU انرژی را در مقاومت به Heat تبدیل می‌کند. RBU انرژی برگشتی را دوباره به شبکه AC بازمی‌گرداند.
اگر مقاومت ترمز اهم کمتری نصب کنیم چه می‌شود؟
Braking Current افزایش می‌یابد. اگر Ω از Rmin چاپر کمتر شود، ممکن است DBU یا Braking IGBT در اثر Overcurrent آسیب ببیند.
آیا چاپر باعث توقف سریع‌تر موتور می‌شود؟
سیستم Chopper و Resistor ظرفیت جذب Energy ترمزی را افزایش می‌دهد و می‌تواند Deceleration سریع‌تری را ممکن کند، مشروط به محدودیت‌های Motor و Drive.
آیا چند DBU را می‌توان موازی کرد؟
فقط اگر سازنده مدل موردنظر این قابلیت را تایید کرده باشد. برای نمونه DBU100H اینوت از Parallel Operation پشتیبانی می‌کند.
برای جایگزینی چاپر قدیمی چه مشخصاتی لازم است؟
Voltage Class، Current، Braking Power، Rmin، Resistance و Power مقاومت، Duty Cycle، Drive Compatibility و Wiring باید بررسی شوند.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت چاپر ترمز با شماره 03191091031 تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!