Nada funciona sin una resistencia de frenado segura
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eléctrico Unidades debe girar dinámicamente y con alta precisión basándose en perfiles de conducción complejos a la velocidad correcta en una dirección específica. El flujo de energía o el equilibrio energético deben adaptarse de forma sostenible y positiva a las velocidades cambiantes. Esta es una tarea de ingeniería de aplicaciones. El artículo describe las posibilidades de garantizar el equilibrio energético de un sistema con la forma más segura. Resistencia de frenado de Michael Koch para optimizar individualmente.
contenido
- Resistencia para una operación de frenado segura
- Resistencias de frenado seguras para cargas más bajas
- Las cargas elevadas requieren soluciones alternativas
- Depende de la aplicación
- Soluciones de gestión activa de la energía independientes de la red
Resistencia para una operación de frenado segura
El equilibrio energético de un accionamiento eléctrico debe diseñarse de forma que se optimice para la aplicación, empezando por Procesamiento de la energía de frenado hasta la reducción de los picos de carga de la red o el suministro ininterrumpido de energía en caso de fallo de la red.
Para comprender las propiedades dinámicas de un Controladores de accionamiento Para poder utilizarlo, se deben cubrir los costes incurridos durante el funcionamiento del 4T de un Drives Controller. frenosla energía se puede procesar específicamente. Debido a la energía de frenado, la tensión en el circuito intermedio del controlador de accionamiento aumenta muy rápidamente hasta valores perjudiciales para la electrónica. Una solución común para evitar daños es que un transistor de frenado o un chopper de frenado cambie a una resistencia de frenado antes de que se alcance el nivel de voltaje crítico. La ingeniería de aplicaciones comienza con las siguientes preguntas:
- Cuánto cuesta Electricidad ¿Se acerca?
- Wie a menudo está frenando?
- Cuánto cuesta Corriente ¿Puede tolerar el transistor de freno?
- Como ven Medio ambiente¿condiciones?
La fórmula para determinar la Resistenciavale la pena leer:
R = U/I. (Ley de Ohm).
Ahora bien, para determinar la resistencia de frenado se requiere la energía que se necesita absorber, es decir la potencia en el tiempo:
E = Pxt.
Otra dimensión para determinar correctamente la resistencia de frenado es: Tiempo del ciclo con sus componentes del tiempo de frenado y el tiempo de descanso. En el caso de perfiles de conducción complejos, un ciclo puede incluir varias frenadas de diferente intensidad. Esto también influye en el dimensionamiento. También se debe tener en cuenta la capacidad de corriente del transistor de frenado.
Los controladores más potentes suelen tener Transistores de frenado con mayor capacidad de carga de corriente. Esto significa que se pueden utilizar resistencias de frenado con valores de resistencia en el rango de un solo dígito. En el caso de controladores de accionamiento menos potentes, es importante prestar atención a que el valor de resistencia de la resistencia de frenado segura sea lo suficientemente grande a pesar del corto tiempo de frenado deseado. La fórmula para esto es:
I = V / R.
Las resistencias de frenado normalmente pueden absorber hasta 35 veces la potencia nominal, dependiendo del tiempo del ciclo y del ciclo de trabajo. En algunas aplicaciones, una resistencia de frenado con una potencia nominal de sólo 3 W es suficiente para una energía de frenado de 100 kW.
Resistencias de frenado seguras para cargas más bajas
Las resistencias de frenado vienen en muchos tipos, incluidas las clásicas. Resistencias bobinadas, que a menudo se enrollan sobre soportes cerámicos en forma de tubo. Están disponibles en diferentes clases de protección como IP00 o IP20, lo que permite el contacto directo del cable de resistencia con el aire ambiente. A temperaturas de varios cientos de grados centígrados, esto puede resultar peligroso, especialmente en entornos polvorientos.
Los recomendamos como una alternativa segura. resistencias de frenado compactas de Michael Koch GmbH en carcasa de aluminio. Permanecen seguros incluso en caso de sobrecarga permanente e interrumpen el flujo de electricidad sin riesgo, sin provocar un cortocircuito o un incendio. Incluso en caso de sobrecarga prolongada, la resistencia de frenado segura mantiene su forma. Funciona como un fusible, separando el flujo de electricidad sin consecuencias negativas para el medio ambiente: sin cortocircuito, sin circuito corporal, sin incendio. El costo ligeramente mayor de estas resistencias seguras es una inversión que vale la pena.
Para potencias nominales pequeñas existe una variante que sigue funcionando incluso después de una sobrecarga. Construida a base de semiconductores, la resistencia de frenado funciona gracias a la propiedad de PTC Resistencias que se vuelven más resistentes a temperaturas más altas. A partir de una temperatura de transición definida, su resistencia óhmica aumenta tanto que la resistencia de frenado ya no absorbe energía. Esto significa que la resistencia de frenado se protege a sí misma. Una resistencia de frenado PTC de este tipo puede absorber hasta 140 W de potencia nominal o continua. Usado en pequeño servoaccionamientos o el llamado piggybackconvertir explota particularmente su dependencia de la temperatura.
Los sistemas multieje pueden compensar
En máquinas con varios motores, la conexión a menudo se puede realizar Circuitos intermedios de CC puede implementarse mediante controladores de accionamiento. En esta red, los accionamientos inyectan energía durante el proceso de frenado, mientras que los accionamientos que aceleran toman energía de ella. Con ciclos de conducción óptimamente coordinados motores La energía de frenado se utiliza eficazmente porque el voltaje en el circuito intermedio permanece por debajo del voltaje del chopper de frenado.
Sistemas multiejes Ofrecen la ventaja de diseño de que una sola fuente de alimentación puede alimentar varios módulos de ejes incluso con carga completa. Los componentes suelen estar en uno Viviendas integrados o conectados entre sí mediante sistemas ferroviarios. Todos los ejes se controlan de forma centralizada. Sin embargo, rara vez es posible una coordinación energética perfecta; los ejes suelen funcionar en paralelo, lo que reduce la ventaja energética de un circuito intermedio acoplado.
Ocasionalmente se utiliza uno adicional en sistemas multieje. módulo de condensador Se utiliza para aumentar pasivamente la capacidad del enlace de CC. Este método simplemente expande la capacidad existente, pero supone que el circuito de carga de la fuente de alimentación puede manejar la carga de corriente adicional. Debido a la capacidad de energía limitada y a la diferencia de voltaje limitada entre el voltaje del circuito intermedio normal y el voltaje del chopper de frenado, el beneficio de tal expansión pasiva sigue siendo limitado.
Por el contrario, las extensiones de enlace de CC activas, como el Soluciones de gestión de energía de Koch, una oscilación de voltaje significativamente mayor y se puede ampliar con capacidades casi ilimitadas sin riesgo. Esto ofrece a la ingeniería de aplicaciones amplias opciones de diseño.
Las cargas elevadas requieren soluciones alternativas
Hasta ahora este artículo ha tratado sobre cargas pequeñas y medianas. En altas prestaciones nominales, especialmente en situaciones de emergencia o para aplicaciones específicas como Las turbinas de viento, las resistencias de rejilla de acero suelen ser la opción preferida. Estas resistencias se utilizan para desconectar brevemente de la red aerogeneradores de hasta 10 MW en caso de incidente. Aunque el aerogenerador sigue funcionando, la energía generada debe disiparse de forma segura en forma de calor a través de una gran resistencia de carga óhmica.
En estos casos, la energía cinética de los motores o máquinas está en energía térmica convertido. Sin embargo, esto está asociado con pérdidas de energía. Esto pone en duda la eficiencia energética de estos sistemas, especialmente en el contexto de la protección del clima, donde se busca el máximo aprovechamiento de la energía.
Depende de la aplicación
La ingeniería de aplicaciones siempre se enfrenta al requisito de bajas pérdidas de energía y alta eficiencia energética. Pero la respuesta a la pregunta. ciencias económicas A menudo es: "Depende".
Consideremos uno Motor eléctrico de 5,5 kW., que frena 1 vez por minuto desde la velocidad máxima hasta cero en 1 s: esto conduce a un consumo de energía de aproximadamente 2,75 kJ/min. Si se tienen en cuenta las pérdidas habituales del sistema del motor, que a menudo ascienden a un tercio, en la resistencia de frenado sólo quedan aproximadamente 1,8 kJ. Para alcanzar 1 kWh (a menudo calculado en 10 céntimos de euro), el motor debe frenar 2000 veces. Esto lleva más de 33 horas.
En los casos en los que las resistencias de frenado sólo se utilizan esporádicamente, por ejemplo No Aus-Case, invertir en una resistencia de frenado de alta calidad es fundamental. Aquí la atención se centra en la seguridad, un requisito que las resistencias de frenado seguras de Michael Koch cumplen gracias a su diseño bien pensado y a la elección de sus materiales.
Demasiada energía trae riesgos
Cambiemos de aplicación para que el motor frenar cada 2 s y aceleramos de nuevo, los kWh se alcanzan al cabo de poco más de 66 minutos. Dependiendo del tiempo de funcionamiento del accionamiento, se debe tener en cuenta la preservación de la energía de frenado resultante. Por un lado, aquí influyen las consideraciones energéticas. La constante subida y bajada de tensión en el circuito intermedio del controlador de accionamiento, a veces superior a varios 100 V, ejerce una gran presión sobre la capacidad relativamente pequeña del circuito intermedio del controlador de accionamiento. Los fallos no planificados del controlador de accionamiento son casi inevitables. Además de aumentar la eficiencia, es necesario encontrar formas y medios que protejan el dispositivo y protejan todo el sistema contra tiempos de inactividad no planificados.
Devuelve la energía de frenado a la red.
Una posible opción para utilizar la energía de frenado es: Comentarios de cuadrícula, por lo que la energía se devuelve a la red eléctrica. Esto sucede tan pronto como se alcanza un nivel de tensión inferior a la tensión del chopper de frenado en el circuito intermedio de CC del controlador de accionamiento. Luego, la unidad de regeneración de red activa y transfiere la energía eléctrica a la frecuencia y voltaje requeridos por la red. Sin embargo, este proceso, especialmente cuando se inyectan a la red aproximadamente 2 kJ cada 1,8 s, representa un desafío técnico para el dispositivo de recuperación de energía y una carga para la red eléctrica. Este problema se agrava cuando varios accionamientos inyectan energía a la red. al mismo tiempo y a intervalos cortos regresar. Esto puede potencialmente afectar la estabilidad de la red.
Consejo de lectura: El mundo de los convertidores de frecuencia
Para una larga duración flujos de corriente generativa, que generan grandes cantidades de energía, la regeneración de la red es una solución eficiente. La red eléctrica sirve como un almacén casi ilimitado, que no genera costes adicionales y, en condiciones adecuadas, incluso permite que el contador de electricidad funcione al revés.
A pesar de estas ventajas, la estabilidad y la disponibilidad constante de la red eléctrica son esenciales para la tecnología de propulsión eléctrica. Si la red falla, el... energía generativa aún se pueden derivar de forma segura para proteger los controladores de accionamiento. En tales casos, es esencial una resistencia de frenado del tamaño adecuado que actúe como mecanismo de seguridad.
Soluciones de gestión activa de la energía independientes de la red
Michael Koch también tiene una solución para flujos de energía generativos cortos: las soluciones de gestión activa de energía independientes de la red del especialista en energía de frenado, como los dispositivos y sistemas de la serie Pxt, son ideales para ello. El sistemas activos de gestión de energía son los que solucionan los problemas de las redes débiles.
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Angela Struck es redactora jefe de Development Scout y periodista independiente, así como directora general de Presse Service Büro GbR en Ried.
