Guia de dimensionamento do resistor de frenagem do inversor de frequência: como calcular e selecionar o resistor correto

Um resistor de interrupção é conhecido por proteger máquinas industriais contra falhas de sobretensão. Ele absorve o pico de energia regenerativa que um motor produz durante a desaceleração. Linhas de produção de alta inércia continuam funcionando em vez de desligarem no meio do ciclo, graças à capacidade do resistor de dissipar a energia na forma de calor.

Por que cargas de alta inércia provocam falhas de sobretensão?

Quando um VDF força uma carga de alta inércia, como uma esteira transportadora pesada, a desacelerar mais rapidamente do que seu tempo de parada normal, o próprio momento do motor o transforma em um gerador. O que acontece em seguida é que a eletricidade regenerada flui diretamente de volta para o barramento CC presente no sistema. dirigir.

Quando um Inspeção de fluxo de ar Quando uma carga de alta inércia, como um guindaste, um ventilador grande ou uma esteira pesada, é forçada a desacelerar mais rapidamente do que seu tempo natural de parada, o próprio momento do motor o transforma em um gerador. Essa eletricidade regenerada retorna diretamente para o barramento CC do inversor.

Se não for controlada, a sobretensão excede os limites de segurança do inversor e causa uma falha de sobretensão. Um resistor de frenagem VDF dimensionado corretamente, em conjunto com o transistor chopper interno do inversor, direciona esse pico de tensão para um local seguro.

Tabela de Referência de Fórmulas para Engenheiros

Abaixo estão algumas equações que você pode usar para calcular e escolher o resistor correto.

Onde:

T_brake = o torque de frenagem necessário em Nm

ômega = velocidade angular do motor em rad/s

V_dc = o limiar de ativação do chopper, em torno de 780V CC em linhas que variam de 400 a 480V.

Passo a passo Resistor de frenagem VFD Dimensionamento e Cálculo

Etapa 1: Calcular a potência máxima de frenagem

O primeiro passo é determinar a potência mecânica máxima que pode ser gerada no ponto de desaceleração. Se forem guindastes e elevadores, você precisará considerar tanto a energia cinética da massa quanto a força gravitacional que atua sobre ela.

Passo 2: Encontre a resistência mínima

Agora, aplique R_min = (V_dc)^2 / P_peak usando a tensão de ativação do chopper. Abaixo desse valor, a corrente que passa pelo circuito excede a capacidade máxima do resistor do chopper, causando sua queima. 

Etapa 3: Calcule o ciclo de trabalho e a potência média.

Os resistores aquecem durante a frenagem e esfriam durante o funcionamento em regime permanente, portanto, o ciclo de trabalho (tempo de frenagem dividido pelo tempo total do ciclo) define quanta potência contínua a unidade precisa dissipar.

Passo 4: Inclua uma margem de segurança

Use um fator de 1,2 a 1,3 para cargas padrão, como bombas e ventiladores. Um fator de 1,5 ou superior é melhor para cargas pesadas e cíclicas, como guindastes e talhas, já que as restrições de fluxo de ar e o calor ambiente reduzem rapidamente as margens de segurança.

Exemplo prático de dimensionamento: transportador industrial

Digamos que você tenha uma esteira transportadora pesada que funciona com um inversor de frequência de 400 V. Todo o sistema precisa absorver cerca de 30 kW de pico de potência por no mínimo 6 segundos a cada 60 segundos. E precisa fazer isso com 780 V CC na chave chopper interna.

Aqui estão três cálculos para ajudá-lo a escolher o hardware certo. 

1. Resistência alvo: Pegue o quadrado da sua tensão de ativação e divida-o pela sua sobretensão de pico:

R = (780^2)/(30000) = 20,28Ω

Uma resistência de 20,28 ohms ou ligeiramente superior garante que o componente não consumirá muita corrente. Isso também reduz as chances de o transistor interno do inversor de frequência queimar.

2. Potência média: A esteira freia apenas por 6 segundos em um ciclo de 60 segundos. Em outras palavras, ela opera com um ciclo de trabalho de 10%. Você pode calcular o calor contínuo gerado em média, que é de:

30 kW × 0,10 = 3 kW

3. Margem de segurança térmica: Agora, pegue a potência média e multiplique-a por um fator de segurança de 1,3:

3 kW × 1,3 = 3,9 kW

Isso ajuda a isolar o sistema contra o superaquecimento dos painéis de controle.

Portanto, ao finalizar sua escolha, o hardware selecionado deve apresentar uma resistência de 20,28 ohms. Não se esqueça de que ele deve ter uma capacidade térmica contínua de pelo menos 4 kW para garantir uma margem de segurança.

Armadilhas de engenharia a evitar

Como a sobrecorrente não tem para onde ir, ficar abaixo de R_min é uma maneira rápida de danificar um chopper. Caso o ciclo de trabalho seja subestimado, o processo se torna mais lento, com o núcleo superaquecendo até falhar. Montar uma unidade de alta potência dentro de um gabinete selado compromete todo o projeto, já que esses componentes precisam de ar livre para dissipar o calor, e não de uma caixa fechada que o retém.

Obtenção de resistores de várias marcas via Simply Buy

Ao projetar sistemas de esteiras transportadoras de alta resistência ou realizar modernizações de guindastes, a dificuldade em conciliar os cálculos com o estoque físico real pode atrasar o cronograma do projeto. A Simply Buy Global atua como parceira de engenharia e aquisição para preencher essa lacuna, auxiliando integradores de sistemas na validação de componentes elétricos e na aquisição de hardware certificado, projetado para suportar condições industriais severas.

Nosso Resistor de freio para quadriciclo da Schneider Electric A linha foi projetada para integração nativa com as séries Altivar Machine ATV340 e Altivar Process ATV900. Ela oferece o máximo torque de frenagem transitória com invólucros robustos IP20/IP23 e interruptores térmicos integrados que protegem os painéis contra calor extremo. 

Mantemos também estoque imediato de líderes em automação, incluindo ABB, Siemens, Omron e Fuji Electric. Seja qual for a sua necessidade, desde elementos compactos padrão até grades de frenagem especializadas de alta potência para movimentação de materiais pesados, podemos atendê-la.

Cada componente que entregamos é respaldado por uma rigorosa garantia de autenticidade 100%. Também oferecemos garantias completas de fábrica e utilizamos um serviço de transporte internacional confiável. Isso significa que as peças essenciais chegam à sua empresa exatamente no prazo previsto.

Inversor de frequência Danfoss 132F0059 VLT 15kW 20HP 400V Trifásico

Fabricante: Danfoss
Modelo: 132F0059 / FC-051P15KT4E20H3BXCXXXSXXX
Classificação de potência: 15 kW (20 HP)
Tensão de entrada: 380–480 V CA (trifásico)

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Perguntas frequentes

O que é um chopper de frenagem e meu inversor de frequência já possui um?

O interruptor interno responsável por monitorar a tensão do barramento CC e direcionar a corrente excedente para um resistor externo após um pico que ultrapasse um limite de segurança é chamado de chopper de frenagem. É possível encontrar um desses na maioria dos inversores de baixa a média potência, mas inversores acima de 200 kW geralmente requerem uma unidade de frenagem externa.

Posso ligar vários resistores em série para atingir uma classificação específica?

Sim, você pode. Basta saber que a ligação em série é útil para somar valores de resistência. Por outro lado, você pode diminuir a resistência total adicionando ligações em paralelo. Como ambas as configurações aumentam a capacidade de potência total, combiná-las é considerado uma abordagem válida para atingir uma meta não convencional. 

Qual a diferença entre um módulo de frenagem dinâmica e um sistema de propulsão regenerativa?

Um módulo de frenagem dinâmica dissipa a energia regenerada em forma de calor, sendo uma solução confiável e econômica para paradas intermitentes. Um sistema de acionamento regenerativo devolve essa energia à rede elétrica da instalação, sendo ideal para máquinas que realizam frenagens contínuas.

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