VFD 제동 저항 크기 선정 가이드: 적절한 저항을 계산하고 선택하는 방법

차단 저항기는 산업 기계를 과전압 고장으로부터 보호하는 역할을 합니다. 모터가 감속할 때 발생하는 회생 에너지의 순간적인 방출을 흡수하는 역할을 합니다. 관성이 큰 생산 라인은 차단 저항기가 에너지를 열로 방출함으로써 작동 중에 멈추지 않고 계속 가동될 수 있습니다.

관성이 높은 부하가 과전압 고장을 일으키는 이유는 무엇일까요?

VDF(가변 주파수 구동 장치)는 무거운 컨베이어와 같은 관성이 큰 부하를 평소 정지 시간보다 빠르게 감속시키면서 모터 자체의 운동량으로 인해 발전기처럼 작동합니다. 그 결과, 회생된 전기가 DC 버스로 바로 되돌아갑니다. 운전하다.

언제 VFD 크레인 호이스트, 대형 팬 또는 무거운 컨베이어와 같이 관성이 큰 부하를 자연적인 정지 시간보다 빠르게 감속시키면 모터 자체의 관성이 발전기로 전환됩니다. 이렇게 재생된 전기는 드라이브의 DC 버스로 바로 다시 공급됩니다.

만약 이를 방치하면 전압 급증이 드라이브의 안전 한계를 초과하여 과전압 오류가 발생합니다. 적절한 크기의 VDF 제동 저항기를 드라이브 내부의 초퍼 트랜지스터와 함께 사용하면 이러한 전압 서지가 안전하게 해소될 수 있습니다.

엔지니어를 위한 공식 참조표

다음은 적절한 저항값을 계산하고 선택하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 공식입니다.

어디:

T_brake = 필요한 제동 토크(Nm)

오메가 = 모터의 각속도(라디안/초)

V_dc는 초퍼의 활성화 임계값으로, 400V~480V 범위의 라인에서 약 780V DC입니다.

단계별 VFD 제동 저항기 크기 조정 및 계산

1단계: 최대 제동력을 계산합니다.

첫 번째 단계는 감속 시점에서 발생할 수 있는 최대 기계적 동력을 계산하는 것입니다. 크레인이나 호이스트의 경우, 물체의 운동 에너지와 물체에 작용하는 중력을 모두 고려해야 합니다.

2단계: 최소 저항값을 찾습니다.

이제 초퍼의 활성화 전압을 사용하여 R_min = (V_dc)^2 / P_peak 공식을 적용하십시오. 이 값보다 낮으면 루프를 통과하는 전류가 초퍼 저항의 최대 처리 용량을 초과하여 초퍼가 손상됩니다. 

3단계: 작동 주기와 평균 전력을 계산합니다.

저항기는 제동 시 발열이 심하고 정상 작동 시에는 냉각되므로, 듀티 사이클(제동 시간/총 작동 시간)에 따라 장치가 지속적으로 방출해야 하는 전력량이 결정됩니다.

4단계: 안전 여유분을 확보하십시오.

펌프나 팬과 같은 일반적인 부하에는 1.2~1.3의 계수를 사용하십시오. 호이스트나 크레인과 같이 무겁고 반복적인 부하의 경우에는 공기 흐름 제한과 주변 열로 인해 여유 마진이 빠르게 줄어들기 때문에 1.5 이상의 계수를 사용하는 것이 좋습니다.

실제 크기 산정 예시: 산업용 컨베이어

예를 들어 400V VFD로 작동하는 고하중 컨베이어가 있다고 가정해 보겠습니다. 전체 시스템은 60초 중 최소 6초 동안 약 30kW의 피크 부하를 견뎌야 합니다. 그리고 이를 위해 내부 초퍼 스위치에 780V DC 전압이 공급되어야 합니다.

다음은 적합한 하드웨어를 선택하는 데 도움이 되는 세 가지 계산법입니다. 

1. 목표 저항값: 활성화 전압의 제곱을 최대 전력 서지로 나누십시오.

R = (780^2)/(30000) = 20.28Ω

20.28옴 또는 그보다 약간 높은 저항값은 부품이 과도한 전류를 끌어당기지 않도록 보장합니다. 또한 VFD의 내부 트랜지스터가 타버릴 가능성을 줄여줍니다.

2. 평균 전력: 컨베이어는 60초 작동 주기 중 6초 동안만 정지합니다. 즉, 10%의 작동 주기로 가동됩니다. 연속 작동 시 발생하는 평균 열량은 다음과 같습니다.

30kW × 0.10 = 3kW

3. 열 안전 여유: 이제 평균 전력에 1.3의 안전 계수를 곱하십시오.

3kW × 1.3 = 3.9kW

이렇게 하면 시스템이 뜨거운 제어 캐비닛으로부터 단열되는 데 도움이 됩니다.

따라서 최종 선택을 말씀드리자면, 선택하신 하드웨어의 저항값이 20.28옴 이상이어야 합니다. 또한 안전한 작동을 위해 연속 열용량이 최소 4kW 이상인지도 확인해야 합니다.

피해야 할 엔지니어링 함정

과전류가 빠져나갈 곳이 없기 때문에 R_min 이하로 떨어지면 초퍼가 빠르게 손상됩니다. 듀티 사이클을 과소평가할 경우, 코어가 과열되어 결국 고장날 때까지 더 오랜 시간이 걸립니다. 고출력 장치를 밀폐된 캐비닛 내부에 설치하는 것은 전체적인 설계의 효율성을 떨어뜨립니다. 이러한 부품들은 열을 발산하기 위해 개방된 공기가 필요하며, 열을 가두는 밀폐된 상자 안에는 적합하지 않기 때문입니다.

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댄포스 132F0059 VLT VFD 15kW 20HP 400V 3상

제조업체: 댄포스
모델: 132F0059 / FC-051P15KT4E20H3BXCXXXSXXX
정격 출력: 15kW (20마력)
입력 전압전압: 380~480V 교류(3상)

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자주 묻는 질문

제동 초퍼란 무엇이며, 제 VFD에 이미 제동 초퍼가 있나요?

DC 버스 전압을 모니터링하고 안전 임계값을 초과하여 전압이 급증할 경우 액세스 전류를 외부 저항으로 보내는 역할을 하는 내부 스위치를 브레이킹 초퍼라고 합니다. 대부분의 저전력 및 중전력 드라이브에서 찾아볼 수 있지만, 200kW 이상의 드라이브에는 외부 제동 장치가 필요한 경우가 많습니다.

여러 개의 저항을 연결해서 특정 정격 저항값을 맞출 수 있을까요?

물론 가능합니다. 다만 직렬 연결은 저항값을 합산하는 데 유리하고, 병렬 연결은 전체 저항을 낮추는 데 효과적이라는 점을 알아두세요. 두 방식 모두 전체 출력 용량을 증가시키므로, 비표준적인 목표 출력을 달성하기 위해서는 두 방식을 결합하는 것이 타당한 방법입니다. 

동적 제동 모듈은 회생 제동 시스템과 어떻게 다른가요?

동적 제동 모듈은 회생 에너지를 열로 방출하여 간헐적 정지에 안정적이고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 회생 구동 장치는 해당 에너지를 설비의 교류 전원 라인으로 되돌려 보내므로 지속적으로 제동해야 하는 기계에 적합합니다.

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