VFDブレーキ抵抗器選定ガイド：適切な抵抗器の計算方法と選定方法

遮断抵抗器は、産業機械を過電圧故障から保護する装置として知られています。モーターが減速時に発生する回生エネルギーの急増を吸収することで、高慣性生産ラインは途中で停止することなく稼働を継続できます。これは、遮断抵抗器がエネルギーを熱として放出する能力によるものです。.

高慣性負荷が過電圧故障を引き起こす理由

VDFが重いコンベアのような高慣性負荷を通常の停止コスト時間よりも速く減速させると、モーター自体の慣性によってモーターが発電機に変わります。次に起こることは、回生された電力がそのままDCバスに流れ込むことです。 ドライブ.

が VFD クレーンホイスト、大型ファン、重量コンベアなどの高慣性負荷を、自然な惰性停止時間よりも速く減速させると、モーター自身の慣性によって発電機として機能します。回生された電力は、そのまま駆動装置のDCバスに送り返されます。.

放置すると、電圧の急上昇がドライブの安全限界を超え、過電圧障害を引き起こします。適切なサイズのVDF制動抵抗器をドライブ内部のチョッパトランジスタと組み合わせることで、この電圧サージを安全な場所に逃がすことができます。.

エンジニア向け公式参考表

以下に、適切な抵抗器を計算して選択するために使用できるいくつかの計算式を示します。.

どこ：

T_brake = 必要な制動トルク（Nm）

オメガ＝モーターの角速度（ラジアン/秒）

V_dcはチョッパの作動閾値であり、400～480Vのラインでは約780V DCです。.

ステップバイステップ VFDブレーキ抵抗器 サイズ選定と計算

ステップ1：最大制動力を計算する

まず最初に、減速時に発生させることができる最大の機械的動力を算出する必要があります。クレーンやホイストの場合は、物体の運動エネルギーと、それに作用する重力の両方を考慮する必要があります。.

ステップ2：最小抵抗値を求める

次に、チョッパの起動電圧を使用して、R_min = (V_dc)^2 / P_peak を適用します。この値より小さい場合、ループを流れる電流がチョッパ抵抗の最大許容容量を超え、チョッパ抵抗が破損します。. 

ステップ3：デューティサイクルと平均電力を算出する

抵抗器は制動時に発熱し、定常運転時には冷却されるため、デューティサイクル（制動時間÷総サイクル時間）によって、ユニットが連続的に放散する必要のある電力量が決まります。.

ステップ4：安全マージンを設ける

ポンプやファンなどの標準的な負荷には、1.2～1.3の係数を使用してください。ホイストやクレーンなどの重く周期的な負荷には、空気の流れの制限や周囲の熱によって余裕が急速に減少するため、1.5以上の係数を使用するのが望ましいです。.

実用的なサイズ選定例：産業用コンベア

例えば、400Vの可変周波数駆動装置（VFD）で動作する重量コンベアがあるとします。システム全体で、60秒ごとに最低6秒間、約30kWのピーク電力を吸収する必要があります。しかも、内部チョッパスイッチに780Vの直流電圧を印加した状態でこれを実現しなければなりません。.

適切なハードウェアを選択するのに役立つ3つの計算方法をご紹介します。 

1. 目標抵抗値: 活性化電圧の二乗をピーク電力サージで割ります。

R = (780^2)/(30000) = 20.28 Ω

20.28オーム、もしくはそれよりわずかに高い抵抗値であれば、部品が過剰な電流を引き込むことを防ぎます。また、VFD内部のトランジスタが焼損する可能性も低減されます。.

2. 平均電力: コンベアは60秒のループのうち6秒間しかブレーキをかけません。つまり、10%のデューティサイクルで動作します。平均的に発生する連続熱量を計算すると、次のようになります。

30 kW × 0.10 = 3 kW

3. 熱安全マージン： 次に、平均電力に安全係数1.3を掛けます。

3 kW × 1.3 = 3.9 kW

そうすることで、高温になる制御盤からシステムを隔離するのに役立ちます。

最終的な選択についてお話しすると、調達するハードウェアの抵抗値は20.28オームである必要があります。また、安全マージンを確保するため、連続熱容量は少なくとも4kWに切り上げておく必要があることを忘れないでください。.

避けるべきエンジニアリング上の落とし穴

過電流の逃げ場がないため、R_minを下回るとチョッパーがすぐに壊れてしまいます。デューティサイクルを過小評価した場合、コアが過熱して故障するまでの時間は長くなります。高出力ユニットを密閉された筐体内に取り付けると、これらのコンポーネントは熱を放出するために開放された空気が必要であり、熱を閉じ込める密閉された箱ではうまく機能しないため、設計全体が損なわれます。.

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私たちの シュナイダーエレクトリック製ATVブレーキ抵抗器 本製品は、Altivar Machine ATV340およびAltivar Process ATV900シリーズとのネイティブ統合を前提として設計されています。これらの製品は、堅牢なIP20/IP23規格の筐体と、パネルを極度の高温から保護する内蔵サーマルスイッチを備え、最大の過渡制動トルクを提供します。. 

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Danfoss 132F0059 VLT VFD 15kW 20HP 400V 3相

メーカーダンフォス
モデル: 132F0059 / FC-051P15KT4E20H3BXCXXXSXXX
出力定格：15kW（20HP）
入力電圧: 380～480V AC（三相）

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よくある質問

ブレーキチョッパーとは何ですか？また、私のVFDには既にブレーキチョッパーが搭載されていますか？

DCバス電圧を監視し、安全閾値を超えた場合に外部抵抗器に電流を流す役割を担う内部スイッチは、ブレーキングチョッパと呼ばれます。ほとんどの低～中出力ドライブには搭載されていますが、200kWを超えるドライブでは外部ブレーキユニットが必要となる場合が多くあります。.

複数の抵抗器を接続して、特定の定格値にすることはできますか？

可能です。直列配線は抵抗値を加算するのに適していますが、並列配線を追加することで全体の抵抗値を下げることができます。どちらの構成も全体のワット数容量を増加させるため、これらを組み合わせることは、非標準的な目標を達成するための有効な方法と考えられます。. 

動的ブレーキモジュールは回生駆動装置とどのように異なるのですか？

動的ブレーキモジュールは、回生エネルギーを熱として燃焼させるため、断続的な停止において信頼性が高く、費用対効果に優れています。回生駆動装置は、そのエネルギーを施設の交流電源ラインに供給するため、連続的にブレーキをかける機械に適しています。.

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