مقاومت ترمز اینورتر

مقاومت ترمز یک اینورتر (Inverter) به عنوان قسمتی از سیستم تراشه‌ای (Chip) آن است که برای کنترل توان خروجی و تراشه به کار می‌رود. مقاومت ترمز در واقع یک مقاومت قابل تنظیم است که در زمان توقف یا تغییر سرعت یک موتور برقی، انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی موتور را تخلیه می‌کند.

وظیفه این سیستم در اینورتر، کنترل سرعت و توقف دقیق موتور برقی را فراهم می‌کند. زمانی که موتور برقی قصد توقف یا کاهش سرعت را دارد، تراشه اینورتر سیگنال ترمز را به مقاومت ترمز می‌دهد و این سیستم به عنوان یک بار الکتریکی عمل می‌کند و جریان ترمز را از موتور برقی به خود جذب می‌کند.

با استفاده از مقاومت ترمز، انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی موتور به حرارت تبدیل می‌شود. این کار باعث توقف سریعتر و دقیقتر موتور می‌شود و همچنین جلوگیری می‌کند که انرژی تولید شده توسط موتور به سیستم برگشته و خرابی ایجاد کند.

نحوه عملکرد مقاومت ترمز

مقاومت ترمز در یک اینورتر، برای کنترل سرعت و توقف موتورهای القایی (Induction Motors) به کار می‌رود. وظیفه اصلی آن، تبدیل انرژی حرکتی موتور به گرما است. وقتی که موتور توقف می‌کند یا سرعت آن کاهش می‌یابد، انرژی حاصل از حرکت موتور باید به طور ایمن متلاشی شود. این کار توسط مقاومت ترمز انجام می‌شود.

عملکرد این ستسم در اینورتر به شکل زیر است:

1. تولید انرژی الکتریکی: وقتی که موتور توقف یا سرعت آن کاهش می‌یابد، انرژی حاصل از حرکت موتور به صورت انرژی الکتریکی تولید می‌شود. این انرژی الکتریکی به عنوان جریان بازگشتی (regenerative current) به سیستم برمی‌گردد.
2. اتصال به مقاومت ترمز: جریان بازگشتی از موتور به مقاومت ترمز متصل می‌شود. مقاومت ترمز وظیفه تبدیل این انرژی الکتریکی به گرما را دارد. این گرما سپس به محیط انتقال داده می‌شود.
3. کنترل دمای مقاومت: سیستم کنترلی اینورتر معمولاً دمای مقاومت ترمز را نظارت می‌کند تا از افزایش دما و خطرات ناشی از آن جلوگیری کند. در صورتی که دما به مقدار خطرناک نزدیک شود، سیستم کنترلی می‌تواند جریان ولتاژ به مقاومت را کاهش دهد یا کاملاً قطع کند.
4. تحریک توقف موتور: هدف نهایی این عملکرد، توقف موتور به صورت ایمن و کنترل شده است. با تبدیل انرژی حرکتی به گرما، موتور به تدریج توقف می‌یابد و از ایجاد وضعیت ناپایدار و خطرناکی مانند گرم شدن زیاد موتور جلوگیری می‌شود.

در کل، مقاومت ترمز در اینورتر نقش اساسی در کنترل و توقف موتورها دارد و با تبدیل انرژی حرکتی به گرما، عملکرد ایمن و کنترل شده توقف موتورها را فراهم می‌کند.

حداقل مقدار مقاومت ترمز

درایو های فرکانس متغیر هایی که از مقاومت ترمز استفاده می‌کنند، از مدار چاپر یا ترانزیستور ترمز نیز استفاده می‌کنند. زمانی که ولتاژ لینک DC به حد بالایی افزایش می‌یابد، ترانزیستور ترمز، جریان را از لینک DC در مقاومت ترمز قطع می‌کند. این مدار ترانزیستور ترمز دارای محدودیت‌های جریان است و تولید کنندگان VFD معمولاً حداکثر مقدار جریان و چرخه کار را در دفترچه راهنمای اینورتر لیست می‌کنند.

با توجه به اینکه V = IR،مقاومت کوچکتر منجر به جریان بزرگتری می شود. پس اگر حداکثر ولتاژ بیش از سطح ولتاژ 840VDC در نظر گرفته شود، می توانیم حداقل مقاومت ترمز را محاسبه کنیم که مقدار فعلی را پایین تر از حداکثر جریان ترانزیستور مقاومت ترمز نگه می دارد. در حالی که حداقل مقدار مقاومت بر عملکرد مقاومت یا توانایی آن در اتلاف قدرت تأثیر نمی گذارد، اطمینان از عملکرد صحیح آن با VFD بسیار مهم است.

بررسی انواع مقاومت ترمز اینورتر

مقاومت ترمز اینورتر معمولاً با توجه به نیاز و مشخصات موتور برقی و سیستم مورد استفاده تعیین می‌شود. انتخاب درست مقاومت ترمز برای هر کاربرد بهبود کنترل و عملکرد موتور را فراهم می‌کند. در ادامه به بررسی ان.اع آن ها می پردازیم.

1. مقاومت دینامیکی

مقاومت دینامیکی به معنای مقاومتی است که در برابر تغییرات سریع جریان الکتریکی در مدارها و قطعات الکترونیکی ایجاد می‌شود. در واقع، هنگامی که جریان الکتریکی در یک قطعه الکترونیکی تغییر می‌کند، مقاومت دینامیکی نشان دهنده تغییرات مقاومت در طول زمان است.

مقاومت دینامیکی معمولاً در قطعات نیمه‌رسانا (مانند ترانزیستورها) و قطعات نوری (مانند دیودهای LED) مورد توجه قرار می‌گیرد. این قطعات در پاسخ به سیگنال‌های الکتریکی سریع، مقاومت دینامیکی متفاوتی نسبت به مقاومت استاتیکی (ثابت) خود نشان می‌دهند.

مقاومت دینامیکی اغلب با نماد “Rd” نشان داده می‌شود و وابسته به خصوصیات و ویژگی‌های فیزیکی و الکترونیکی قطعه است. برای طراحی مدارها و سیستم‌های الکترونیکی پیچیده، نیاز است تا مقاومت دینامیکی را در نظر بگیریم تا بتوانیم با دقت بیشتری به تغییرات سریع جریان الکتریکی پاسخ دهیم.

2. مقاومت ترمز پیچکی

مقاومت ترمز پیچکی (Pigtail Resistor) یک نوع مقاومت الکتریکی است که در سیستم‌های ترمز استفاده می‌شود. این نوع مقاومت به شکل یک پیچک (یا پیچ) طراحی شده است، به طوری که با داشتن سیم‌های خروجی در دو طرف، به راحتی به سیستم ترمز قابل اتصال است.

مقاومت ترمز پیچکی معمولاً برای تنظیم جریان در سیستم‌های ترمز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با تنظیم مقدار مقاومت ترمز پیچکی، می‌توان جریان الکتریکی مربوط به ترمز را تغییر داده و به تناسب با نیازهای سیستم کنترل کرد.

از جمله کاربردهای مقاومت ترمز پیچکی می‌توان به سیستم‌های ترمز خودروها، سیستم‌های ترمز صنعتی و ترمزهای الکتریکی در ماشین‌آلات صنعتی اشاره کرد. در این سیستم‌ها، مقاومت ترمز پیچکی به عنوان یک عنصر کنترلی استفاده می‌شود تا جریان ترمز را تنظیم و کنترل کند و عملکرد ترمز را بهبود بخشد.

به طور کلی، مقاومت ترمز پیچکی به عنوان یک عنصر قابل تنظیم و قابل اتصال به سیستم‌های ترمز، برای کنترل و تنظیم جریان الکتریکی در فرآیندهای ترمز کاربرد دارد.

مقاومت ترمز پیچکی معمولاً از جنس سیم مقاومتی با خروجی‌های پیچک شکل ساخته می‌شود. این خروجی‌ها به صورت دو سر سیم متصل شده و مقاومت ترمز را به سیستم ترمز متصل می‌کنند. از طریق تنظیم طول مؤثر سیم‌های مقاومتی در مقاومت ترمز پیچکی، می‌توان مقدار مقاومت را تغییر داد.

مقاومت ترمز پیچکی به عنوان یک عنصر قابل تنظیم استفاده می‌شود. با تغییر طول مؤثر سیم‌های مقاومتی، مقدار مقاومت ترمز تغییر می‌کند. این قابلیت امکان کنترل و تنظیم جریان ترمز را فراهم می‌کند. با افزایش مقاومت ترمز، جریان ترمز کاهش می‌یابد و با کاهش مقاومت، جریان ترمز افزایش می‌یابد.

مزیت استفاده از مقاومت ترمز پیچکی این است که با تغییر طول مؤثر سیم‌های مقاومتی، می‌توان مقدار مقاومت را به طور پیوسته و دقیق تنظیم کرد. این قابلیت امکان تطبیق مقاومت ترمز با نیازهای مختلف سیستم را فراهم می‌کند.

در کل، مقاومت ترمز پیچکی یک عنصر کنترلی است که در سیستم‌های ترمز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این عنصر قابل تنظیم بوده و با تغییر طول مؤثر سیم‌های مقاومتی، مقدار مقاومت ترمز را تنظیم می‌کند تا جریان ترمز را به طور دقیق و کنترل شده کنترل کند.

3.مقاومت ترمز آلمنیومی

مقاومت‌های ترمز آلومینیومی از جمله نوعی از مقاومت‌های ترمز هستند که برای تبدیل انرژی حرکتی موتورها به گرما استفاده می‌شوند. این مقاومت‌ها از جنس آلومینیوم تولید می‌شوند و اغلب در سیستم‌های الکتریکی صنعتی و نیروگاهی به کار می‌روند.

یکی از ویژگی‌های بارز مقاومت‌های ترمز آلومینیومی، توانایی انتقال حرارت بالا و وزن کم آنها است. این ویژگی‌ها باعث می‌شود این نوع مقاومت‌ها برای استفاده در محیط‌هایی که نیاز به خنک کردن سریع دارند، مناسب باشند. همچنین وزن کم آلومینیوم وجابجایی آسان آنها را در سیستم‌هایی که نیاز به نصب مقاومت‌های ترمز دارند، ایده‌آل می‌سازد.

با استفاده از مقاومت‌های ترمز آلومینیومی، انرژی حاصل از توقف یا کاهش سرعت موتور به صورت ایمن و کنترل شده به گرما تبدیل می‌شود، که این امر به کاهش استهلاک و خطرات ناشی از توقف ناگهانی موتورها کمک می‌کند.

4.مقاومت ترمز سرامیکی

مقاومت‌های ترمز سرامیکی از جمله نوعی از مقاومت‌های ترمز هستند که برای کنترل سرعت و توقف موتورهای القایی (Induction Motors) و دیگر دستگاه‌های الکتریکی به کار می‌روند. این مقاومت‌ها از جنس سرامیک تولید می‌شوند و ویژگی‌های منحصر به فردی دارند که آنها را از دیگر انواع مقاومت‌های ترمز متمایز می‌کند.

یکی از ویژگی‌های بارز مقاومت‌های ترمز سرامیکی، توانایی تحمل دماهای بسیار بالا و مقاومت در برابر حرارت است. این ویژگی به آنها امکان می‌دهد که در شرایطی که نیاز به توقف سریع و تبدیل انرژی حرکتی به گرما وجود دارد، به خوبی عمل کنند. همچنین مقاومت‌های ترمز سرامیکی به علت مقاومت بالایی که دارند، مناسب برای استفاده در سیستم‌هایی هستند که نیاز به توان ولتاژ بالا دارند.

با استفاده از مقاومت‌های ترمز سرامیکی، انرژی حاصل از حرکت موتور به طور ایمن و کنترل شده به گرما تبدیل می‌شود. این امر به جلوگیری از خطرات ناشی از توقف ناگهانی موتورها، افزایش عمر مفید آنها و بهبود کارایی سیستم‌های الکتریکی کمک می‌کند.

مزایای استفاده از مدار چاپر در مقاومت ترمز

در ابتدا باید بدانیم مدار چاپر چیست و سپس مزایای آن را در این دستگاه بررسی کنیم.

مدار چاپر

مدار چاپر (DBU) یا واحد ترمز دینامیکی، یک مدار الکترونیکی است که در سیستم‌های ترمز استفاده می‌شود. هدف اصلی از استفاده از این مدار، تبدیل انرژی حاصل از ترمز کردن موتور برقی به انرژی الکتریکی قابل استفاده است.

در مدار چاپر، وظیفه اصلی به دست آوردن انرژی الکتریکی از انرژی حاصل از ترمز کردن موتور برقی می‌باشد. وقتی که سیستم ترمز فعال می‌شود و موتور برقی را کنترل می‌کند، انرژی حاصل از ترمز کردن موتور به واحد ترمز دینامیکی منتقل می‌شود. مدار چاپر این انرژی را با استفاده از ترانزیستورها، دیودها و عناصر الکترونیکی دیگر تبدیل و ذخیره می‌کند.

پس از تبدیل انرژی، مدار چاپر به تغییر ولتاژ و جریان الکتریکی می‌پردازد تا این انرژی قابل استفاده برای سایر بخش‌های سیستم شود. معمولاً این انرژی به سیستم برق وارد شده و می‌تواند به منابع تغذیه دیگر، باتری‌ها یا شبکه برق بازگردانده شود.

مدار چاپر (DBU) به عنوان یک عنصر مهم در سیستم‌های ترمز صنعتی و خودروها استفاده می‌شود. این مدار بهبود کارایی سیستم ترمز و کاهش مصرف انرژی را به دنبال دارد. با تبدیل انرژی حاصل از ترمز کردن به انرژی الکتریکی قابل استفاده، مدار چاپر به بهره‌وری بیشتر سیستم کمک می‌کند و انرژی را به صورت مؤثرتر استفاده می‌کند.

حال که با مدار چاپر آشنا شدیم باید بدانیم که مزایای استفاده از مدار چاپر (DBU) در سیستم‌های ترمز عبارتند از:

1. بهبود کارایی سیستم ترمز

مدار چاپر با تبدیل انرژی حاصل از ترمز کردن موتور برقی به انرژی الکتریکی قابل استفاده، به بهره‌وری بیشتر در سیستم ترمز کمک می‌کند. این به معنای کاهش ضایعات انرژی و بهینه‌سازی استفاده از انرژی در سیستم ترمز است.

2. کاهش مصرف انرژی

با استفاده از مدار چاپر، انرژی حاصل از ترمز کردن موتور برقی به صورت الکتریکی ذخیره و بازیابی می‌شود. این به معنای کاهش مصرف انرژی و کمک به حفظ منابع انرژی می‌باشد.

3. کاهش گرمای تولید شده

در سیستم‌های ترمز، تولید گرما ممکن است باعث افزایش دما و کاهش عمر قطعات شود. با استفاده از مدار چاپر، بخشی از انرژی حاصل از ترمز کردن به صورت الکتریکی تبدیل می‌شود و از تولید بیش از حد گرما جلوگیری می‌کند.

4. بازیابی انرژی

مدار چاپر قادر است بهبود قابلیت بازیابی انرژی در سیستم ترمز را فراهم کند. انرژی حاصل از ترمز کردن موتور برقی به صورت الکتریکی بازیابی شده و به سیستم برگردانده می‌شود که این امر به کاهش هدررفت انرژی و افزایش کارایی سیستم کمک می‌کند.

در کل، مدار چاپر (DBU) با تبدیل و بازیابی انرژی حاصل از ترمز کردن، به بهره‌وری بیشتر و بهبود عملکرد سیستم ترمز کمک می‌کند. این مدار از مزایای کاهش مصرف انرژی، بهینه‌سازی عملکرد و کاهش گرمای تولید شده برخوردار است.

عواقب عدم استفاده از مقاومت ترمز در اینوتر

استفاده از مقاومت ترمز در اینورترها به طور کلی برای کنترل سرعت، توقف سریع و ایمن موتورها، و کاهش انرژی بازگشتی موتورها استفاده می‌شود. اگر در اینورتر از مقاومت ترمز استفاده نشود، ممکن است اتفاقات زیر رخ دهد:

1. توقف ناگهانی موتور: بدون مقاومت ترمز، توقف موتورها ممکن است به صورت غیر کنترل شده رخ دهد که می‌تواند منجر به آسیب‌های جدی به موتور و سیستم مرتبط شود.
2. تغییر ناگهانی در مقدار ولتاژ یا جریان: بدون مقاومت ترمز، انرژی حاصل از حرکت موتور به صورت جریان بازگشتی به سیستم برمی‌گردد. این بازگشت انرژی می‌تواند باعث انحراف یا تغییر ناگهانی زیاد  در مقدار ولتاژ یا جریان و ناپایدار در سیستم شود که ممکن است منجر به خرابی قطعات الکترونیکی شود.
3. کنترل نامناسب سرعت: بدون مقاومت ترمز، کنترل سرعت موتورها ممکن است دشوار باشد و موجب از دست رفتن دقت در کنترل سرعت یا ایجاد نوسانات ناخواسته در سرعت موتور شود.
4. افزایش دمای غیر قابل کنترل: بدون مقاومت ترمز، انرژی حاصل از حرکت موتور به صورت گرما در موتور تبدیل می‌شود که می‌تواند منجر به افزایش دما و آسیب های ناشی از دمای بالا شود.

نکات مهم در طراحی مقاومت ترمز

• از بهترین نوع سیم برای مقاومت استفاده شود.

• محاسبه توان و اهم مقاومت با دقت انجام شود.

• پوشش مقاومت‌ها آنادایز شده بوده ، تا در حرارتهای بالا تغییر رنگ ندهد.

• طراحی بصورتی می‌باشد که مقاومت به راحتی و در کمترین فاصله با تابلو نصب شوند.

• مقاومت های رنج‌های بالا مجهز به فن بوده تا سریع‌تر خنک شوند.

• مقاومت‌هایی که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌توان به دونوع سرامیکی و آلومینیومی اشاره کرد.

• برای اینورترهایی که در بعضی دستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند نصب مقاومت ضروری می‌باشد.

• نظیر آسانسور ،پله برقی، جرثقیل، دستگاه پرس ورق و دستگاه‌هایی که بار ژنراتوری دارند.

• در زمان توقف و ترمز آن‌ها کم می‌باشد.

نحوه ی نصب مقاومت ترمز در اینورتر

نصب مقاومت ترمز در یک اینورتر باید با دقت و به روشی که ایمنی و کارایی سیستم را تضمین کند، انجام شود. در زیر، مراحل نصب مقاومت ترمز در یک اینورتر را شرح می‌دهم:

1.تعیین محل نصب: ابتدا باید محل مناسب برای نصب مقاومت ترمز را در نزدیکی اینورتر انتخاب کنید. این محل باید دارای فضای کافی برای تهویه مناسب و تخلیه حرارت تولید شده توسط مقاومت ترمز باشد.

2.نصب مقاومت ترمز: مقاومت ترمز را به طور مناسب و محکم در محل انتخابی نصب کنید. اطمینان حاصل کنید که مقاومت به دیواره‌ها یا سطوح دیگر سیستم بسته شده و از سرنگ‌هایی که می‌توانند در اطراف آن وجود داشته باشند، دوری کافی داشته باشد.

3.اتصالات الکتریکی: مقاومت ترمز را به صورت صحیح به دستگاه کنترلی اینورتر متصل کنید. اطمینان حاصل کنید که اتصالات الکتریکی به درستی انجام شده و هیچ اتصال کوتاه یا شورتی وجود ندارد.

• نکته:برای حفاظت از مقاومت معمولا یک سنسور دما در آن نصب شده و با RUN اینورتر سری می گردد. این مدار باعث حفاظت از مقاومت و اینورتر و چاپر می گردد.

4.تست و تنظیمات: پس از نصب، مطمئن شوید که مقاومت ترمز به درستی کار می‌کند. قبل از استفاده از اینورتر، تنظیمات لازم را در سیستم کنترلی انجام دهید تا مقاومت ترمز به طور صحیح فعال شود و به مقدار مناسب تنظیم شود.

5.بررسی ایمنی: قبل از به کار انداختن سیستم، مطمئن شوید که تمامی اتصالات الکتریکی به درستی انجام شده و هیچ ترکیدگی یا مشکل دیگری در نصب وجود ندارد. ایمنی عملکرد مقاومت ترمز باید همواره در نظر گرفته شود.

با این مراحل، می‌توانید مقاومت ترمز را به طور صحیح در یک اینورتر نصب کرده و از عملکرد بهینه و ایمنی سیستم خود اطمینان حاصل کنید.

نحوه نصب مقاومت

با توجه به اینکه مقاومت، ولتاژ بالای لینک DC را در خود تخلیه می کند، باعث تولید گرما می شود بنابراین توصیه می گردد مقاومت را در جایی با فاصله از اینورتر نصب کنیم.