Los choppers de frenado , a veces también denominados unidades de frenado , se utilizan en los circuitos intermedios de tensión de CC de los convertidores de frecuencia para controlar la tensión cuando la carga devuelve energía al circuito intermedio. Esto surge, por ejemplo, cuando un motor magnetizado está girando por una carga de revisión y, por lo tanto, funciona como un generador que alimenta energía al circuito intermedio de voltaje de CC. [1] [2] Son una aplicación del principio de chopper , que utiliza el control de encendido y apagado de un dispositivo de conmutación.
Operación
Un chopper de frenado es un interruptor eléctrico que limita el voltaje del bus de CC cambiando la energía de frenado a una resistencia donde la energía de frenado se convierte en calor. Los choppers de frenado se activan automáticamente cuando la tensión del bus de CC real supera un nivel especificado en función de la tensión nominal del convertidor de frecuencia.
Beneficios
- Construcción eléctrica simple y tecnología reconocida.
- Inversión fundamental baja para chopper y resistor .
- El chopper funciona incluso si se pierde el suministro de CA. Es posible que sea necesario frenar durante la pérdida de energía principal. Por ejemplo, en ascensores u otras aplicaciones relacionadas con la seguridad.
Inconvenientes
- La energía de frenado se desperdicia si no se puede utilizar el aire caliente.
- El chopper de frenado y las resistencias requieren espacio adicional.
- Puede requerir inversiones adicionales en el sistema de enfriamiento y recuperación de calor.
- Los choppers de frenado se dimensionan típicamente para un ciclo determinado, por ejemplo, 100% de potencia 1/10 minutos, los tiempos de frenado prolongados requieren un dimensionamiento más preciso del chopper de frenado.
- Mayor riesgo de incendio debido a la resistencia caliente y posible polvo y componentes químicos en el espacio de aire ambiente.
- El aumento del nivel de tensión del bus de CC durante el frenado provoca una tensión adicional en el aislamiento del motor.
Aplicaciones
Los choppers de frenado son inapropiados cuando:
- El ciclo de frenado se necesita solo ocasionalmente.
- La cantidad de energía de frenado con respecto a la energía del motor es extremadamente pequeña.
- El aire ambiente incluye cantidades sustanciales de polvo u otros componentes potencialmente combustibles, explosivos o metálicos.
Los choppers de frenado son apropiados cuando:
- El frenado es continuo o se repite regularmente.
- La cantidad total de energía de frenado es alta con respecto a la energía de motor necesaria.
- La potencia de frenado instantánea es alta, por ejemplo, varios cientos de kW durante varios minutos.
- Se necesita una operación de frenado durante la pérdida de energía principal.
Frenado por flujo
El frenado por flujo es otro método, basado en las pérdidas del motor , para manejar una carga libre. Cuando es necesario frenar en el sistema de accionamiento, aumenta el flujo del motor y, por lo tanto, también el componente de corriente de magnetización utilizado en el motor. El control del flujo se puede lograr fácilmente mediante el principio de control de par directo . Con DTC, el inversor se controla directamente para lograr el par y el flujo deseados para el motor. Durante el frenado por flujo, el motor está bajo control DTC, lo que garantiza que el frenado se pueda realizar de acuerdo con la rampa de velocidad especificada. Esto es muy diferente al frenado por inyección de CC que se usa típicamente en los accionamientos. En el método de inyección de CC, se inyecta corriente de CC al motor de modo que el control del flujo del motor se pierde durante el frenado. El método de frenado de flujo basado en DTC permite que el motor cambie rápidamente de la potencia de frenado a la potencia de motor cuando se le solicite.
En el frenado por flujo, el aumento de corriente significa mayores pérdidas dentro del motor. Por tanto, también aumenta la potencia de frenado, aunque no aumenta la potencia de frenado entregada al convertidor de frecuencia. El aumento de corriente genera mayores pérdidas en las resistencias del motor. Cuanto mayor sea el valor de resistencia, mayor será la disipación de energía de frenado dentro del motor. Normalmente, en motores de baja potencia (por debajo de 5 kW) el valor de resistencia del motor es relativamente grande con respecto a la corriente nominal del motor. Cuanto mayor sea la potencia o la tensión del motor, menor será el valor de resistencia del motor con respecto a la corriente del motor. En otras palabras, el frenado por flujo es más efectivo en un motor de baja potencia.