معرفی مقاومت ترمز و ساختار و اصول کاری آن

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: کنترل سرعت در آسانسورها، توربین‌های بادی، جرثقیل ها، بالابر‌ها و لوکوموتیو‌های الکتریکی بسیار ضروری است؛ بنابراین یک مقاومت ترمز بخشی جدایی ناپذیر از این کاربرد‌ها است، زیرا این مقاومت‌ها پرمصرف‌ترین مقاومت‌های با قدرت بالا در موتور‌های الکتریکی برای کنترل سرعت آن‌ها در صنایعی مانند حمل و نقل، دریانوردی و ساخت و ساز هستند.

قطار‌های الکتریکی بیشتر از قطار‌های دیزلی پذیرفته می‌شوند، زیرا قابل بازیافت هستند و همچنین انرژی را بازسازی می‌کنند. به طور کلی، این قطار‌ها هنگام توقف یا کاهش سرعت، مقدار زیادی انرژی تولید می‌کنند و این انرژی را می‌توان دوباره به دست آورد یا از بین برد؛ بنابراین یک سری از مقاومت‌های ترمز برای ترمز در سیستم موتور یک قطار الکتریکی یکپارچه شده است. بنابراین، انرژی جنبشی را می‌توان در موتور‌های کششی سیستم موتور در ترمز دینامیکی قطار به الکتریکی تبدیل کرد. انرژی تولید شده می‌تواند در بدنه واگن قطار در یک توالی مقاومت ترمزگیری در داخل هواپیما تلف شود. عوامل ضروری برای رشد مقاومت‌های ترمز دوام، قابلیت اطمینان و ایمنی است؛ بنابراین این مقاله اطلاعات مختصری در مورد شکستن مقاومت - کار و کاربرد‌های آن ارائه می‌دهد.

مقاومت ترمز چیست؟
تعریف مقاومت ترمز: مقاومتی که برای کاهش یا توقف سرعت یک سیستم مکانیکی با تولید گشتاور ترمز استفاده می‌شود، به عنوان مقاومت ترمز شناخته می‌شود. این مقاومت‌ها با برخی مشخصات مانند مقاومت و قدرت ترمز متوسط ​​طراحی شده اند. مقاومت‌های ترمز شامل مقادیر اهمی کوچکتر به کنترل سرعت موتور و حل کردن گرمای بیشتر کمک می‌کند.

این مقاومت‌ها با سرویس کمتر، قابلیت اطمینان بالاتری را ارائه می‌دهند. بنابراین، این مقاومت‌ها بیشتر از ترمز‌های اصطکاکی برای کنترل موتور‌ها انتخاب می‌شوند. هنگامی که به دلیل ولتاژ اضافه، کاهش عمر تجهیزات یا هزینه‌های بالای تعمیر و نگهداری، یا آسیب موتور و درایو و/یا گرمای بیش از حد، درایو مکرر خاموش می‌شود، به مقاومت ترمز نیاز است. به طور کلی، می‌دانیم که مقاومت‌ها گرما مصرف می‌کنند و برای کند کردن یا متوقف کردن یک سیستم مکانیکی استفاده می‌شوند.

هدف از مقاومت ترمز اتلاف انرژی است که موتور در هنگام کاهش سرعت تولید می‌کند. از آنجایی که مقاومت ترمز انرژی را هدر می‌دهد، از آسیب به درایو که ممکن است به دلیل اضافه ولتاژ رخ دهد، جلوگیری می‌کند.

اصل کار مقاومت ترمز
اصل کار مقاومت ترمز این است که مقاومت ترمز به متوقف کردن یا کند کردن موتور با اتلاف ولتاژ اضافی تولید شده توسط موتور الکتریکی در حال کاهش سرعت کمک می‌کند. این انرژی تلف شده را می‌توان توسط مقاومت کنترل کرد تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ افزایش یافته در سطوح ایمن نگه داشته می‌شود تا از آسیب به درایو جلوگیری شود. به طوری که عمر تجهیزات را می‌توان افزایش داد، امکان ترمز سریعتر را فراهم کرد و از خطر گرمای بیش از حد جلوگیری کرد.

اصل پشت مقاومت ترمز بسیار ساده است. هنگامی که موتور در شرایط کار قرار دارد، جریان زیادی از منبع تغذیه می‌گیرد. وقتی کسی می‌خواهد بار متصل به موتور را متوقف کند، تنها کاری که باید انجام دهد این است که منبع تغذیه آن موتور را باز یا قطع کند. این شکست کوچک در منبع تغذیه منجر به تجمع انرژی توسط بار می‌شود. چگونه این اتفاق می‌افتد؟ به این دلیل است که یک موتور هنگامی که ناگهان متوقف می‌شود به عنوان یک سلف عمل می‌کند و نه به عنوان یک مقاومت.

هنگامی که یک بار القایی مانند یک موتور به طور ناگهانی از منبع برق خود جدا می‌شود، زمان می‌برد تا انرژی ذخیره شده خود را دوباره به منبع برق تخلیه کند. در طول این مدت، اگر تدابیری برای تخلیه این انرژی وجود نداشته باشد، می‌تواند منجر به آسیب شدید تجهیزات متصل به آن بار شود و حتی باعث آسیب فیزیکی به هر فرد نزدیک شود. برای جلوگیری از چنین موقعیت‌هایی، از مقاومت‌های ترمز به صورت سری با بار‌هایی مانند موتور‌هایی استفاده می‌کنیم که وقتی در سرعت‌های بالا کار می‌کنند نیاز به توقف فوری دارند. به این ترتیب است که مقاومت شکستن به ترمز موتور کمک می‌کند.

مقاومت ترمز به تخلیه انرژی ذخیره شده کمک می‌کند و در نتیجه از آسیب جلوگیری می‌کند.

مدار مقاومت ترمز
راه‌های زیادی برای جلوگیری از خرابی مقاومت ترمز در شرایط اضافه بار وجود دارد، مانند برد نظارت بر ترانزیستور ترمز خردکن، مقاومت‌های ترمز با استفاده از سوئیچ حرارتی و مقاومت‌های ترمز ایمن ذاتی. از این سه روش، یکی از آن‌ها مانند مقاومت ترمز با استفاده از کلید حرارتی را توضیح می‌دهیم.

مقاومت‌های ترمز با یک سوئیچ حرارتی برای تشخیص وضعیت اضافه بار بالقوه استفاده می‌شود. هنگامی که یک مقاومت ترمز بیش از حد بارگذاری می‌شود، سپس سعی می‌کند گرمای بیشتری نسبت به آنچه طراحی شده بود دفع کند؛ بنابراین در این شرایط، هنگامی که دمای مقاومت بسیار گرم شد، کلید حرارتی را می‌توان آزاد کرد؛ بنابراین با قطع یکی از تغذیه‌های ولتاژ بالا به مقاومت یا VFD، دو نمودار زیر اجرا می‌شود.

سوئیچ کنتاکتور اصلی را باز می‌کند

در مدار فوق، کلید حرارتی در گرمای شدید باز می‌شود. ولتاژ کنترل استفاده شده توسط پیمانکار اصلی ممکن است مختل شود؛ بنابراین کنتاکتور اصلی باز می‌شود و منبع تغذیه از VFD جدا می‌شود.

سوئیچ برق را به مقاومت ترمز قطع می‌کند

کلید حرارتی از گرمای شدید باز می‌شود. ولتاژ کنترلی که برای بستن کنتاکتور به سمت مقاومت ترمز استفاده می‌شود ممکن است قطع شود. بنابراین، این کنتاکتور را باز می‌کند و در حالی که VFD روشن است، برق را از مقاومت جدا می‌کند.


مزایای
از مزایای مقاومت ترمز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• مقاومت‌های ترمز در سیستم کنترل موتور از آسیب سخت افزاری جلوگیری می‌کند.
• از خطا‌های داخل VFD جلوگیری می‌کند.
• مقاومت‌های ترمز در VFD می‌توانند ظرفیت گشتاور ترمز را افزایش دهند.
• این مقاومت‌ها ترمز سریعتر و کنترل شده تری را ایجاد می‌کنند.
• این مقاومت‌ها می‌توانند تغییرات زیادی در سرعت بین موتور و درایو ایجاد کنند تا انرژی اضافی را بازخورد کنند.
• این مقاومت‌ها بیشترین کاربرد را در بخش صنعتی دارند.
• این مقاومت‌ها بیشتر توسط متخصصان ترجیح داده می‌شوند، زیرا برای انواع مکانیسم‌های ترمز مناسب‌تر هستند.

معایب
نقطه ضعف مقاومت ترمز این است که اگر این مقاومت به درستی خنک نشود، مواد پایه قطعه را تخریب می‌کند و منجر به خرابی زودهنگام می‌شود.

استفاده‌های کاربردی
از کاربرد‌های مقاومت ترمز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

• مقاومت‌های ترمز در مواردی استفاده می‌شود که سرعت موتور از سرعت تنظیم شده از طریق درایو فرکانس متغیر (VFD) بیشتر شود، در غیر این صورت زمانی که کاهش سریع سرعت لازم باشد.
• این مقاومت‌ها در یک سیستم کنترل موتور برای جلوگیری از آسیب سخت افزاری و خطا در VFD استفاده می‌شود.
• این مقاومت‌ها در سیستم‌های قطار و سرعت موتور قابل استفاده هستند.
• این مقاومت‌ها در عملیات خاصی مورد نیاز هستند، زیرا موتور کنترل شده از طریق درایو فرکانس متغیر به عنوان یک ژنراتور عمل می‌کند و منبع تغذیه به جای موتور به VFD باز می‌گردد.
• این مقاومت با اتلاف ولتاژ اضافی تولید شده توسط موتور کاهش سرعت، به متوقف کردن یا کند کردن موتور کمک می‌کند.
  مقاومت‌های ترمز در کاربرد‌های مختلف مبتنی بر موتور استفاده می‌شود که از طریق راننده کنترل می‌شود.
• عملکرد مقاومت ترمز کمک به انجام ترمز موتور است و در غیر این صورت با جذب انرژی ترمز ترمز ترمز شده و حل کردن آن مانند گرما از طریق مقاومت‌های رئوستاتیک ترمیم می‌شود.
• مقاومت‌های ترمز در VFD (محرک فرکانس متغیر) ظرفیت گشتاور ترمز را افزایش می‌دهد و ترمز کنترل‌شده‌تر و سریع‌تری را ایجاد می‌کند.
• این مقاومت توان تولید شده را برای حفظ ولتاژ باس از بیش از حد مجاز سرعت درایو تلف می‌کند.

تفاوت بین مقاومت شکست و مقاومت بای پس چیست؟

یک مقاومت شکست همراه با یک کنتراکتور استفاده می‌شود تا از افزایش جریانی که هنگام قطع شدن سیم پیچ رخ می‌دهد، جلوگیری کند. مقاومت EMF پشتی را محدود می‌کند و افزایش جریان را کاهش می‌دهد. این احتمالاً برای اکثر برنامه‌ها مورد نیاز نیست، اما به افزایش عمر کنتاکتور کمک می‌کند. معمولاً یک مقاومت بای پس روی یک درایو قرار می‌گیرد تا ولتاژ کاهش یافته موتور را در هنگام راه اندازی فراهم کند. این به جلوگیری از بارگذاری بیش از حد درایو و موتور در هنگام راه اندازی کمک می‌کند.

مقاومت ترمز دینامیکی چیست؟

مقاومت ترمز دینامیکی مقاومتی است که به طور موازی به موتور متصل می‌شود تا انرژی جنبشی آن را به سرعت از طریق مقاومت به گرما تبدیل کند. مقاومت ترمز موتور اینورتر دو عملکرد دارد:

۱) جریان ترمز تولید شده توسط موتور در هنگام کاهش سرعت می‌تواند از طریق مقاومت ترمز به انرژی گرمایی تبدیل شود تا اطمینان حاصل شود که اینورتر می‌تواند ایمن و قابل اطمینان کار کند.

۲. هنگامی که قطع برق رخ می‌دهد، مقاومت ترمز می‌تواند به سرعت انرژی جنبشی باقیمانده موتور را از بین ببرد و در نتیجه از آسیب به ماشین جلوگیری کند.

بنابراین، یک مقاومت ترمز در کنترل ترمز موتور در مکانیزم VFD (درایو‌های فرکانس متغیر) برای تغییر انرژی از بازسازی شده به حرارتی در طول فرآیند ترمز موتور الکتریکی استفاده می‌شود. عملکرد اصلی مقاومت ترمز محافظت از VFD‌ها و خطوط منبع تغذیه است.