بررسی بریک یونیت دلتا VFDB4030 و VFDB4045

در کاربردهایی که موتور باید در زمان کوتاه متوقف شود یا بار هنگام کاهش سرعت انرژی زیادی به اینورتر بازمی‌گرداند، استفاده از بریک یونیت اهمیت پیدا می‌کند. بریک یونیت‌های دلتا سری VFDB برای کنترل این انرژی برگشتی طراحی شده‌اند و همراه با مقاومت ترمز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در این مقاله دو مدل VFDB4030 و VFDB4045 را بررسی و مقایسه می‌کنیم. هر دو مدل برای اینورترهای کلاس 460Vدلتا ساخته شده‌اند، اما از نظر ظرفیت موتور، جریان تخلیه و حداقل مقاومت قابل اتصال با یکدیگر تفاوت دارند.

بریک یونیت چیست؟

هنگام کاهش سرعت موتور، انرژی مکانیکی موجود در موتور و بار ممکن است به انرژی الکتریکی تبدیل شود و از سمت موتور به اینورتر بازگردد. این انرژی باعث افزایش ولتاژ باس DC اینورتر می‌شود.بریک یونیت افزایش ولتاژ باس DC را تشخیص می‌دهد و در زمان مناسب، مقاومت ترمز را وارد مدار می‌کند. انرژی برگشتی در مقاومت ترمز به گرما تبدیل می‌شود و در نتیجه احتمال بروز خطای اضافه ولتاژ کاهش پیدا می‌کند.

برای آشنایی کامل‌تر با عملکرد این تجهیز می‌توانید مقاله زیر را مطالعه کنید:

معرفی بریک یونیت‌های سری VFDB دلتا

سری VFDB شامل بریک یونیت‌های خارجی دلتا است. این تجهیزات به ترمینال‌های مثبت و منفی باس DC اینورتر متصل می‌شوند و مقاومت ترمز نیز به ترمینال‌های B1 و B2 بریک یونیت وصل می‌شود.

بریک یونیت‌های VFDB انرژی تولیدشده هنگام کاهش سرعت موتور سه‌فاز را به مقاومت ترمز هدایت می‌کنند. بنابراین برای عملکرد صحیح، باید همراه با مقاومت ترمز مناسب استفاده شوند. VFDB4030 و VFDB4045 هر دو متعلق به کلاس 460Vهستند و ورودی DC آن‌ها در محدوده 400VDCتا 800VDCقرار دارد.

بریک یونیت دلتا VFDB4030 چیست؟

بریک یونیت VFDB4030 برای اینورترهای کلاس 460Vو موتورهایی با ظرفیت نامی حداکثر 30kWطراحی شده است.

حداکثر جریان تخلیه این مدل در چرخه کاری 10%ED برابر با 40Aاست. (40A در ED%10 یعنی این یونیت می‌تواند جریان ترمز 40Aرا در شرایطی که زمان فعال بودن ترمز حدود 10% از چرخه کاری باشد تحمل کند، نه اینکه جریان 40Aرا به‌صورت دائم عبور دهد). جریان تخلیه پیوسته آن نیز 15Aاعلام شده است. حداقل مقاومت معادل قابل اتصال به هر بریک یونیت VFDB4030 برابر با 20Ωاست.

مشخصات بریک یونیت دلتا مدل VFDB4030 عبارت‌اند از:

نمونه اتصال VFDB4030 برای موتور 20HP

در سیستم 460V با موتور 20HPمعادل 15kW، می‌توان از یک بریک یونیت VFDB4030 به همراه یک مقاومت ترمز BR1K5W040 استفاده کرد. این مقاومت دارای مقدار 40Ω و توان نامی 1500Wاست و به ترمینال‌های B1 و B2 بریک یونیت متصل می‌شود.

ترمینال‌های +(P) و -(N) بریک یونیت نیز به ترمینال‌های مثبت و منفی باس DC اینورتر متصل می‌شوند. در مسیر مقاومت ترمز، یک رله اضافه‌بار حرارتی قرار می‌گیرد تا در صورت ترمزگیری بیش از حد، افزایش دمای مقاومت یا فعال ماندن غیرعادی بریک یونیت، از مقاومت ترمز محافظت کند.

VFDB4030 برای چه کاربردهایی مناسب است؟

VFDB4030 برای اینورترهاسته‌بندی، سانتریفیوژ و برخی تجهیزات جابه‌جایی بار استفاده شود.

ی کلاس 460Vتا ظرفیت مرجع 30kWطراحی شده است. این مدل می‌تواند در ماشین‌آلاتی مانند نوار نقاله، فن‌های دارای اینرسی بالا، ماشین‌آلات ب

بریک یونیت دلتا VFDB4045 چیست؟

بریک یونیت VFDB4045 مدل قدرتمندتر این مقایسه است. این محصول نیز برای اینورترهای کلاس 460V طراحی شده، اما حداکثر ظرفیت موتور قابل استفاده برای آن 45kWاست.

حداکثر جریان در چرخه کاری 10%ED برابر با 60Aاست. (60Aدر ED%10 یعنی این یونیت می‌تواند جریان ترمز 60Aرا در شرایطی که زمان فعال بودن ترمز حدود 10% از چرخه کاری باشد تحمل کند، نه اینکه جریان 60Aرا به‌صورت دائم عبور دهد). جریان تخلیه پیوسته آن 18Aاست. حداقل مقاومت معادل قابل اتصال به هر یونیت نیز 13.6Ω درنظر گرفته شده است .

مشخصات بریک یونیت دلتا مدل VFDB4045 عبارت‌اند از:

نحوه اتصال VFDB4045 برای توان‌های 50HP و 60HP

در اینورترهای کلاس 460V با ظرفیت‌های 50HP و 60HP، از یک بریک یونیت VFDB4045 استفاده می‌شود. مقاومت‌های ترمز در این آرایش به‌صورت ترکیبی از اتصال سری و موازی به ترمینال‌های B1 و B2 بریک یونیت متصل می‌شوند.

برای اینورتر 50HP معادل 37kW با کد VFD370_43_، دو شاخه مقاومت به‌صورت موازی در نظر گرفته می‌شود. در هر شاخه، چهار مقاومت BR1K2W008 با مقدار 8Ω به‌صورت سری قرار می‌گیرند. مقاومت معادل هر شاخه برابر با 32Ω است و اتصال موازی دو شاخه، مقاومت معادل نهایی را به 16Ω می‌رساند. در این آرایش در مجموع از هشت مقاومت ترمز با توان نامی کل 9600W استفاده می‌شود.

برای اینورتر 60HP معادل 45kW با کد VFD450_43_ نیز دو شاخه مقاومت به‌صورت موازی به کار می‌رود. هر شاخه شامل چهار مقاومت BR1K2W6P8 با مقدار 6.8Ω است که به‌صورت سری متصل شده‌اند. مقاومت معادل هر شاخه 27.2Ω و مقاومت معادل نهایی دو شاخه برابر با 13.6Ω خواهد بود.

مقدار 13.6Ω حداقل مقاومت معادل مجاز برای VFDB4045 است؛ بنابراین نباید مقاومت کمتری به این بریک یونیت متصل شود. در مسیر مجموعه مقاومت‌ها نیز یک رله اضافه‌بار حرارتی قرار می‌گیرد تا از مقاومت‌های ترمز در برابر ترمزگیری پرتکرار، جریان بیش از حد یا فعال ماندن غیرعادی بریک یونیت محافظت کند.

از آنجا که در هر دو آرایش فقط یک بریک یونیت استفاده شده است، جامپر Master/Slave در وضعیت کارخانه، یعنی حالت Master، باقی می‌ماند. این آرایش‌ها نمونه‌های ارائه‌شده توسط دلتا برای مدل‌های مشخص اینورتر هستند و استفاده از آن‌ها برای مدل‌های دیگر باید پس از بررسی مشخصات درایو، چرخه کاری ترمز و اینرسی بار انجام شود.

در ادامه، نحوه اتصال بریک یونیت VFDB4045 و آرایش مقاومت‌های ترمز برای اینورترهای 460V با ظرفیت‌های 50HP و 60HP نشان داده شده است:

VFDB4045 برای چه کاربردهایی مناسب است؟

VFDB4045 برای سیستم‌هایی با ظرفیت و انرژی ترمزی بیشتر مناسب است. حداکثر ظرفیت مرجع موتور در این مدل 45kW است و جریان تخلیه لحظه‌ای آن نسبت به VFDB4030 بیشتر است.

این مدل می‌تواند در ماشین‌آلات سنگین‌تر، توقف‌های سریع‌تر و کاربردهایی که به مقاومت معادل پایین‌تری نیاز دارند مورد استفاده قرار گیرد.

مقایسه VFDB4030 و VFDB4045

مهم‌ترین تفاوت این دو مدل به ظرفیت موتور و جریان قابل تحمل آن‌ها مربوط می‌شود.

 VFDB4045 نسبت به VFDB4030 می‌تواند جریان لحظه‌ای بیشتری را از مقاومت ترمز عبور دهد. همچنین حداقل مقاومت مجاز آن کمتر است. مقاومت کمتر در یک ولتاژ مشخص، جریان بیشتری ایجاد می‌کند؛ بنابراین VFDB4045 برای تخلیه توان ترمزی بالاتر طراحی شده است.

این موضوع به معنی بهتر بودن همیشگی VFDB4045 نیست. برای یک موتور یا سیستم کوچک‌تر، استفاده از VFDB4030 ممکن است کاملا کافی باشد. مدل مناسب باید بر اساس مشخصات اینورتر، بار و سیستم مقاومت ترمز انتخاب شود.

تفاوت ظرفیت موتور در دو مدل

حداکثر ظرفیت موتور برای VFDB4030 برابر با 30kWو برای VFDB4045 برابر با 45kWاست.

این مقادیر نشان می‌دهند هر یونیت به‌صورت معمول برای چه محدوده‌ای از درایو و موتور طراحی شده است. با این حال، ظرفیت موتور به‌تنهایی معیار کافی برای انتخاب بریک یونیت نیست .به همین دلیل موارد زیر نیز باید بررسی شوند:

• زمان کاهش سرعت
• اینرسی موتور و بار
• تعداد توقف‌ها در ساعت
• مدت هر بار ترمزگیری
• سرعت اولیه موتور
• مقدار مقاومت ترمز
• چرخه کاری ترمز

تفاوت جریان تخلیه

حداکثر جریان تخلیه VFDB4030 در 10%ED برابر با 40Aاست، در حالی که این مقدار در VFDB4045 به 60Aمی‌رسد.

جریان پیوسته VFDB4030 برابر با 15Aو جریان پیوسته VFDB4045 برابر با 18Aاست. بنابراین VFDB4045 علاوه بر جریان پیک بیشتر، در ترمزهای طولانی‌تر نیز ظرفیت جریان بالاتری دارد.

منظور از ED% در بریک یونیت چیست؟

ED% یا چرخه کاری ترمز نشان می‌دهد بریک یونیت در هر چرخه کاری، چه درصدی از زمان در حال ترمزگیری و عبور جریان از مقاومت ترمز است. این مقدار از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

برای مثال، اگر در یک چرخه 100ثانیه‌ای، بریک یونیت به مدت 10ثانیه فعال باشد، چرخه کاری ترمز برابر با 10%ED خواهد بود. در این شرایط، سیستم 10ثانیه انرژی ترمزی را تخلیه می‌کند و در 90ثانیه باقی‌مانده فرصت دارد حرارت ایجادشده را دفع کند.

چرخه کاری ترمز فقط به مدت یک توقف وابسته نیست. تعداد توقف‌ها، فاصله زمانی بین دو ترمزگیری، زمان کاهش سرعت و اینرسی بار نیز روی ED% تأثیر دارند. هرچه مدت یا تعداد ترمزگیری‌ها بیشتر باشد، بریک یونیت و مقاومت فرصت کمتری برای خنک شدن خواهند داشت.

با افزایش دمای مقاومت ترمز، مقدار اهمی آن نیز بیشتر می‌شود. در نتیجه جریان عبوری و گشتاور ترمزی کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل ممکن است عملکرد ترمز پس از چند توقف متوالی با توقف اولیه یکسان نباشد.

در کاربردهایی که چرخه کاری ترمز از 10%ED بیشتر است، نباید تنها به جریان لحظه‌ای بریک یونیت توجه کرد. توان و ظرفیت حرارتی مقاومت، جریان پیوسته بریک یونیت، دمای محیط، تهویه تابلو و زمان لازم برای خنک شدن نیز باید بررسی شوند. در ترمزگیری‌های پرتکرار ممکن است استفاده از مقاومت قوی‌تر، تهویه اجباری یا چند بریک یونیت به‌صورت Master و Slave ضروری باشد.

تفاوت حداقل مقاومت ترمز

حداقل مقاومت معادل مجاز برای VFDB4030 برابر با 20Ωو برای VFDB4045 برابر با 13.6Ωاست.

این مقدار، مقاومت معادل کل مجموعه مقاومت‌هایی است که به یک بریک یونیت متصل می‌شوند. مقدار مقاومت نباید از حداقل تعیین‌شده کمتر باشد.

استفاده از مقاومت کمتر از حد مجاز باعث افزایش جریان ترمز می‌شود و می‌تواند به IGBT داخلی بریک یونیت آسیب برساند. از طرف دیگر، انتخاب مقاومت بسیار بزرگ نیز جریان را کاهش می‌دهد و ممکن است انرژی برگشتی با سرعت کافی تخلیه نشود.

بنابراین آرایش سری و موازی مقاومت‌ها باید به شکلی انتخاب شود که مقاومت معادل نهایی با مشخصات بریک یونیت هماهنگ باشد.

ولتاژ شروع ترمز در VFDB4030 و VFDB4045

هر دو مدل دارای قابلیت تنظیم ولتاژ شروع ترمز برای کلاس 460Vهستند. مقادیر قابل تنظیم در این کلاس شامل 660، 690، 720، 760، 800 و 830VDCبا تلرانس ±6Vاست.

بریک یونیت زمانی فعال می‌شود که ولتاژ باس DC به مقدار تنظیم‌شده برسد. انتخاب این مقدار باید متناسب با ولتاژ ورودی شبکه و مشخصات اینورتر انجام شود.

سیستم Master و Slave

در پروژه‌هایی که ظرفیت یک بریک یونیت کافی نیست، می‌توان چند یونیت VFDB را مطابق نقشه دلتا به‌صورت Master و Slave به کار برد.

در این حالت یک یونیت به‌عنوان Master تنظیم می‌شود و فرمان عملکرد یونیت‌های دیگر را هماهنگ می‌کند. یونیت‌های بعدی در وضعیت Slave قرار می‌گیرند.

ترمینال‌های M1 و M2 برای مدار Master و ترمینال‌های S1 و S2 برای ارتباط Slave در نظر گرفته شده‌اند. تنظیم جامپر Master/Slave و سیم‌بندی آن باید دقیقا مطابق دستورالعمل سازنده انجام شود .

در نمونه‌های ارائه‌شده توسط دلتا، برای برخی درایوهای توان بالاتر از دو بریک یونیت استفاده می‌شود. برای مثال، در یک کاربرد 75HPاز دو VFDB4030 و در کاربرد 100HPاز دو VFDB4045 به‌صورت Master و Slave استفاده شده است. این نمونه‌ها مربوط به آرایش‌های مشخص معرفی‌شده توسط سازنده هستند و نباید بدون بررسی مدل اینورتر و مقاومت‌ها تعمیم داده شوند. در ادامه، نحوه اتصال سه بریک یونیت در آرایش Master/Slave نشان داده شده است:

اتصال دو VFDB4030 برای اینورتر 75HP

در سیستم 460Vبا ظرفیت 75HP معادل 55kW، ظرفیت یک بریک یونیت VFDB4030 به‌تنهایی کافی نیست. در این آرایش، دو بریک یونیت VFDB4030 به‌صورت موازی و با ساختار Master/Slave مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جامپر یونیت اول در وضعیت Master و جامپر یونیت دوم در وضعیت Slave قرار می‌گیرد. ترمینال‌های M1 و M2 یونیت Master نیز به‌ترتیب به ترمینال‌های S1 و S2 یونیت Slave متصل می‌شوند.

هر بریک یونیت دارای مجموعه مقاومت ترمز مستقل است. به هر VFDB4030 چهار مقاومت BR1K5W005 به‌صورت سری متصل می‌شود.

برای هر مجموعه مقاومت نیز باید یک رله اضافه‌بار حرارتی جداگانه در نظر گرفته شود. اتصال Master/Slave باعث می‌شود دو بریک یونیت به‌صورت هم‌زمان فعال و غیرفعال شوند و انرژی ترمزی تقریبا به‌طور مساوی میان آن‌ها تقسیم شود. در ادامه، نحوه اتصال دو بریک یونیت VFDB4030 به‌صورت Master و Slave برای یک اینورتر 460V با ظرفیت 75HP نشان داده شده است:

اتصال دو VFDB4045 برای اینورتر 100HP

در سیستم 460V با ظرفیت 100HP معادل 75kW و اینورتر VFD750_43_، از دو بریک یونیت VFDB4045 به‌صورت Master و Slave استفاده می‌شود. ترمینال‌های +(P) و -(N) هر دو بریک یونیت به باس DC اینورتر متصل می‌شوند تا انرژی برگشتی موتور میان دو یونیت تقسیم شود.

جامپر یونیت اول در وضعیت Master و جامپر یونیت دوم در وضعیت Slave قرار می‌گیرد. برای هماهنگ‌سازی عملکرد دو بریک یونیت، ترمینال‌های M1 و M2 یونیت Master به‌ترتیب به ترمینال‌های S1 و S2 یونیت Slave متصل می‌شوند. این ارتباط باعث می‌شود هر دو بریک یونیت به‌صورت هم‌زمان فعال و غیرفعال شوند.

هر بریک یونیت VFDB4045 دارای مجموعه مقاومت ترمز مستقل است. مجموعه متصل به هر یونیت از دو شاخه موازی تشکیل می‌شود و در هر شاخه چهار مقاومت BR1K2W6P8 با مقدار 6.8Ω به‌صورت سری قرار می‌گیرند.

برای هر بریک یونیت نیز یک رله اضافه‌بار حرارتی مستقل در مسیر مقاومت‌های ترمز قرار می‌گیرد تا هر شاخه به‌صورت جداگانه در برابر اضافه‌حرارت و ترمزگیری غیرعادی محافظت شود. در ادامه، نحوه اتصال دو بریک یونیت VFDB4045 به‌صورت Master و Slave و آرایش مقاومت‌های ترمز برای اینورتر 460V با ظرفیت 100HP نشان داده شده است:

ترمینال‌های بریک یونیت VFDB

ترمینال‌های اصلی این دو مدل عبارت‌اند از:

ترمینال‌های +(P) و -(N)

این ترمینال‌ها به باس DC اینورتر متصل می‌شوند. رعایت قطب مثبت و منفی بسیار مهم است. اتصال معکوس ممکن است باعث آسیب جدی به اینورتر و بریک یونیت شود.

ترمینال‌های B1 و B2

مقاومت ترمز به ترمینال‌های B1 و B2 متصل می‌شود. مقاومت باید از نظر اهم، توان و چرخه کاری با مدل بریک یونیت هماهنگ باشد.

ترمینال‌های RA، RB و RC

این ترمینال‌ها مربوط به خروجی رله هشدار هستند. ظرفیت کنتاکت رله طبق مشخصات دلتا 5A در 120VACیا 28VDCاست .

VFDB4030 بهتر است یا VFDB4045؟

انتخاب بین این دو مدل به ظرفیت و شرایط سیستم بستگی دارد.

برای موتورها و اینورترهای کلاس 460Vتا محدوده 30kW، در صورتی که جریان و انرژی ترمز در محدوده مجاز باشد، VFDB4030 انتخاب مناسب‌تری است.

برای ظرفیت‌های بالاتر تا محدوده 45kWیا کاربردهایی که به جریان تخلیه بیشتری نیاز دارند، VFDB4045 گزینه مناسب‌تری خواهد بود.

مهم‌ترین معیارهای انتخاب عبارت‌اند از:

• توان موتور و اینورتر
• کلاس ولتاژ460V
• انرژی برگشتی بار
• زمان کاهش سرعت
• جریان لحظه‌ای ترمز
• جریان پیوسته مورد نیاز
• حداقل مقاومت معادل
• تعداد توقف‌ها
• Duty Cycle ترمز

جمع‌بندی

VFDB4030 و VFDB4045 دو بریک یونیت خارجی دلتا برای اینورترهای کلاس 460Vهستند. هر دو مدل انرژی برگشتی موتور را به مقاومت ترمز هدایت می‌کنند تا از افزایش بیش از حد ولتاژ باس DC جلوگیری شود.

VFDB4030 دارای ظرفیت مرجع 30kW، جریان تخلیه لحظه‌ای 40A، جریان پیوسته 15Aو حداقل مقاومت معادل20Ω است.

VFDB4045 دارای ظرفیت مرجع 45kW، جریان تخلیه لحظه‌ای 60A، جریان پیوسته 18Aو حداقل مقاومت معادل 13.6Ω است.

بنابراین VFDB4045 ظرفیت ترمز بیشتری دارد، اما انتخاب آن فقط به دلیل توان بالاتر همیشه ضروری نیست. مدل مناسب باید با توجه به مشخصات اینورتر، انرژی بار، زمان توقف، مقاومت ترمز و چرخه کاری انتخاب شود.

برای مشاهده راهنمای رسمی بریک یونیت‌های سری VFDB دلتا، اینجا کلیک کنید دانلود کاتالوگ.