تکنیک انتخاب مقاومت قدرت برای محرک موتور صنعتی

افزایش تراکم قدرت ماشین آلات صنعتی خطر تصادف، گرم شدن بیش از حد و خرابی های فاجعه بار را افزایش می دهد که می تواند منجر به خاموش شدن کل خط تولید شود.برای کاهش این خطرات در حالی که نیازهای کارایی را برآورده می کند، طراحان نیاز به مقاومت هایی دارند که می توانند مشکلات مختلفی را حل کنند. برخی از مقاومت ها باید قادر به محدود کردن موارد افزایش یا نقص باشند، برخی باید قادر به دفع انرژی بازسازی شده باشند،و دیگران نیاز به ارائه تسکین حرارتی قابل اعتماد در یک محفظه جمع و جور.

به طور خلاصه، انتخاب مقاومت های مناسب تبدیل به یک گام کلیدی در طراحی سیستم های محرک قابل اعتماد صنعتی شده است.

این مقاله بر چالش هایی که طراحان ماشین آلات صنعتی با آن مواجه هستند و مزایای فناوری مقاومت مربوطه تمرکز دارد.پس از آن توسط مقاومت های نماینده در خط گسترده محصول Ohmate، که طراحان می توانند از آن برای مقابله با سناریوهای معمول ترمز و حفاظت موقت استفاده کنند.

جذب انرژی پالس برای محدود کردن جریان افزایش و حفاظت از افزایش
محرک های موتور صنعتی اغلب مقاومت ها را در معرض رویدادهای گذرا با انرژی بالا قرار می دهند. یک مثال خوب مرحله پیش شارژ یک VFD است. هنگامی که این مرحله انرژی می گیرد، مقاومت ها در حال حرکت هستند.خازن اتوبوس DC وضعیت نزدیک به مدار کوتاه را به منبع برق ارائه می دهداگر در مدار پیش شارژ هیچ مقاومت محدودی جریان وجود نداشته باشد، این اوج می تواند محافظت از جریان بالا را تحریک کند یا به IGBT درایو آسیب برساند.

تقاضای الکترومغناطیسی بالا مشابه در جذب انرژی خطا، مدار لبه و سطوح حفاظت از منبع تغذیه رخ می دهد. در همه این موارد،مقاومت باید پالس های انرژی کوتاه اما بزرگ را بدون تخریب مکانیکی جذب کند و بتواند این فرآیند را در طی چند چرخه عملیاتی تکرار کند..

مقاومت های کامپوزیت سرامیکی سری PulsA Ohmate به طور خاص برای این منظور طراحی شده اند. ساختار سرامیکی بلوک غیر محرک آن اجازه می دهد انرژی به طور مساوی در سراسر بدن توزیع شود،کاهش خطر خستگی سرب که می تواند باعث آسیب به مقاومت های زخم معمولی شوداین ساخت غیر محرک همچنین به کاهش اوج ولتاژ نادرست در طول جریان سریع کمک می کند، که در مدارهای محافظتی که لبه سوئیچ ممکن است تند باشد بسیار مفید است.

سری A شامل مقادیر مقاومت از ۱٫۰ اوم تا ۱۵ کیلو اوم، قدرت مستمر از ۲٫۰ وات تا ۵٫۵ وات، ولتاژ تکان از ۱۰۰۰ ولت تا ۲۵۰۰ ولت،و ظرفیت انرژی تک پالس از 250J تا 2800Jاین محدوده به طراحان اجازه می دهد تا ولتاژ و ویژگی های انرژی یک مدار محافظ خاص را انتخاب و مطابقت دهند.

به عنوان مثال، 3.3 Ω AY33GKE (شکل 1) جریان اوج افزایش در یک اتوبوس 600 VDC معمولی را به حدود 180 A (I = V / R) ، بسته به مقاومت سیستم و ظرفیت محدود می کند.این جریان به اندازه کافی بالا برای شارژ سریع بانک خازن و به اندازه کافی پایین برای محافظت از contactor جریان بالا و IGBTولتاژ الکتریکی 2000 ولت یک حاشیه بسیار بالاتر از ولتاژ اتوبوس صنعتی استاندارد را فراهم می کند، در حالی که ولتاژ انرژی monopulse 1400 J حاشیه کافی را برای چرخه های شارژ معمولی فراهم می کند.

عکس مقاومت Ohmite Ay33GKE
شکل 1: مقاومت AY33GKE از یک ساختار سرامیکی بدن برای جذب تا 1400 J انرژی تک پالس استفاده می کند.

توجه داشته باشید که قدرت مستمر AY33GKE تنها 4.5 W است، اما این برای برنامه گذرا هدف کافی است.مقاومت دور زده شده و هیچ گونه تبعید انرژی مورد نیاز نیست.

ترمز پویا با نفوذ کم در محفظه محرک فشرده
هنگامی که VFD موتور را کاهش می دهد، موتور به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و انرژی بازسازی شده را به اتوبوس DC تغذیه می کند.مدار تراشنده این انرژی را به مقاومت ترمز در فرکانس بالا و ایجاد جریان شکستن هدایت می کند. اگر مقاومت ترمز دارای مقادیر قابل توجهی از induktance انگل، این انتقال های جریان سریع باعث می شود اوج ولتاژ است که ممکن است IGBT هک آسیب. در همان زمان،کابینت های کنترل مدرن کوچک تر و کوچک تر می شوند، اجازه می دهد فضای فیزیکی کمتر و کمتر برای جعبه مقاومت خنک کننده محرک بزرگ.

مقاومت های طریقی TAP800 این دو مشکل را حل می کنند.عناصر مقاومت آن بر روی یک زیربنای سرامیکی آلومینیوم بالا ساخته شده و فلزات پایین اجازه می دهد انتقال گرما کارآمدپروفایل مسطح، حرارت را به طور مستقیم به شاسی یا به صفحه سرد منتقل می کند.امکان ترمز پویا با قدرت بالا در محفظه هایی که در آن نمی توان مقاومت های خنک کننده کنوکسیون معمولی را نصب کرداین پیکربندی مسطح همچنین باعث به حداقل رساندن استحکام و ظرفیت انگل می شود، که در نتیجه عملکرد پایدار در هنگام قرار گرفتن در معرض بار پالس فرکانس بالا است.

سری TAP800 طیف وسیعی از مقاومت ها را از 1 Ω تا 10 k Ω با یک امتیاز مستمر 800 W برای تمام مدل ها با تبعید مناسب گرما پوشش می دهد.

یک مثال معمول TAP800K390E (شکل 2) است. این دستگاه دارای ارزش مقاومت 390 Ω و امتیاز تبعید برق مستمر 800 W است که در رادیاتور های خنک مایع یا هوا نصب می شود.مشخصات حیاتی برای ترمز پویا، استحکام آن 80 NH است.، که تضمین می کند که سوئیچ های IGBT با سرعت بالا باعث اختلال ولتاژ در هر دو انتهای مدار هپپر نمی شوند.

تصویر Ohmate TAP800K390E مقاوم تخت فلمی ضخیم
شکل 2: TAP800K390E یک مقاومت مسطح فیلم ضخیم است که برای خنک سازی هدایت طراحی شده است.

TAP800K390E همچنین جداسازی الکتریکی قوی بین اتوبوس DC فعال و سطح نصب زمین شده را فراهم می کند. حداکثر ولتاژ عملیاتی 5000 VDC است،و مقدار نامی تخلیه جزئی 4 kVRMS است در صورتی که تخلیه جزئی کمتر از 10 Picocoulometer (pC) باشد.، بنابراین قابلیت اطمینان طولانی مدت می تواند به دست آید.این مشخصات تضمین می کند که عایق می تواند به تکرار فشار ولتاژ بالا و انتقال انتقالی معمول در محرک های صنعتی مدرن بدون خراب شدن در طول زمان مقاومت کند.

ترمز های پویا برای کار سنگین برای بارهای بی وقفه بالا
برخی از کاربردهای محرک، تأکید کمتری بر بسته بندی فشرده نسبت به مدیریت انرژی خالص دارند. به عنوان مثال، جرثقیل های صنعتی، سانتریفیوژها و حمل کننده های سنگین،کاهش بار در این برنامه ها باعث می شود موتور به عنوان یک ژنراتور عمل کند که مقدار زیادی انرژی حرکتی را به محرک باز می کنددر این موارد، مقاومت ترمز باید قادر به مقاومت در برابر افزایش شدید باشد و بین چرخه ها به سرعت خنک شود تا از تجمع گرما جلوگیری شود.

مقاومت های سری کوریب 280 اومیتی برای این جریان بالا و مقاومت کم طراحی شده اند.این سری با پیچاندن سیم های مقاومتی موج دار در اطراف یک هسته سرامیکی لوله ای و فیوز کردن و ثابت کردن آنها با پوشش زیتونی شیشه ای شکل می گیرد. این ساختار دارای چندین عملکرد است: سیم های مقاومتی موج دار باعث افزایش سطح و تسریع تبعید گرما می شوند.پوشش هسته سرامیکی و شیشه ای، دوام مکانیکی را بهبود می بخشد و در عین حال انتقال گرما را بهبود می بخشد؛ هسته توخالی اجازه می دهد تا هوا از طریق بدن مقاومت برای خنک سازی منفعل جریان یابد.

قدرت مستمر سری Corrib280 از 35 وات تا 1500 وات است و ارزش مقاومت مدل 300 وات فقط 0.10 Ω است.این به طراح انعطاف پذیری قابل توجهی برای مطابقت مقاومت به ولتاژ اتوبوس خاص می دهد، مهار محدودیت های جریان و فضای فیزیکی.

یک مثال نماینده C300KR50E (شکل 3) است که دارای یک ارزش مقاومت 0.5 Ω و یک درجه بندی هوا آزاد مستمر 300 W است. مهمتر برای شرایط ترمز،قدرت اضافه بار سری Corrib280 10 برابر قدرت اسمی برای مدت 5 ثانیه است.برای C300KR50E، این مربوط به پالس های کوتاه مدت تا 3000 وات است.