Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Тормозной резистор частотного преобразователя (ЧРП) — это силовой резистивный элемент, который рассеивает в тепло энергию, возвращаемую двигателем в звено постоянного тока при торможении. Чтобы понять, как работает тормозной резистор ЧРП, нужно проследить путь энергии: при быстром замедлении или обгонной нагрузке двигатель переходит в генераторный режим, отдаёт мощность обратно в преобразователь, напряжение звена постоянного тока растёт, и электронный тормозной ключ подключает резистор, гася избыток. Ниже разобраны рекуперация в звено, работа тормозного ключа, рассеивание энергии, подбор сопротивления и мощности резистора, а также защита.
Типовой преобразователь частоты состоит из выпрямителя, звена постоянного тока (ЗПТ) с конденсаторами и инвертора на IGBT. В двигательном режиме энергия идёт из сети через ЗПТ к двигателю. Но при замедлении привода с инерционной нагрузкой или при обгонной нагрузке (опускание груза, спуск) двигатель начинает работать как генератор.
Механическая энергия вращающихся масс преобразуется в электрическую и через обратные диоды инвертора возвращается в звено постоянного тока — это рекуперация в звено. Диодный выпрямитель на входе односторонний и вернуть энергию в сеть не может, поэтому она накапливается в конденсаторах ЗПТ, и напряжение звена растёт.
Без отвода избыточной энергии напряжение ЗПТ поднимается до порога защиты, и преобразователь аварийно отключается по перенапряжению (ошибка типа Overvoltage).
Тормозной резистор с тормозным ключом решает эту задачу: он превращает возвращённую энергию в тепло, удерживая напряжение звена в безопасных пределах и позволяя тормозить с заданным темпом.
Тормозной ключ (тормозной прерыватель, brake chopper) — это электронный ключ на IGBT-транзисторе, включённый в звено постоянного тока. Он непрерывно контролирует напряжение ЗПТ и при превышении порога подключает резистор к шине постоянного тока. Подключать резистор напрямую, без ключа, недопустимо: он рассеивал бы и энергию сети в двигательном режиме.
Напряжение ЗПТ на холостом ходу примерно равно амплитуде выпрямленного линейного напряжения сети, Uзпт ≈ √2 · Uсети. Порог включения ключа устанавливают выше этого уровня; он регулируется и зависит от модели преобразователя.
Точные пороги срабатывания и допустимый диапазон сопротивления берут из документации конкретного преобразователя. Приведённые значения — типовые ориентиры, а не универсальная норма.
Энергия, которую нужно рассеять за одно торможение, равна изменению кинетической энергии вращающихся масс за вычетом потерь в двигателе и преобразователе:
Энергия торможения (кинетическая составляющая):
E = ½ · J · (ω²₁ − ω²₂)
где J — суммарный момент инерции привода и нагрузки (кг·м²); ω₁, ω₂ — угловые скорости в начале и в конце торможения (рад/с). При наличии обгонной нагрузки к этому добавляется потенциальная энергия опускаемого груза.
J
ω₁
ω₂
Пока ключ открыт, мгновенная мощность, рассеиваемая на резисторе, определяется напряжением на шине и сопротивлением:
Пиковая тормозная мощность и ток через ключ:
Pбр = U²вкл / R, I = Uвкл / R
Pбр = U²вкл / R
I = Uвкл / R
где Uвкл — напряжение звена при открытом ключе (близко к порогу срабатывания), R — сопротивление резистора.
Uвкл
R
Чем меньше сопротивление, тем выше тормозная мощность — но и тем больше ток через тормозной ключ. Это и задаёт границы выбора резистора.
Резистор подбирают по двум независимым параметрам: сопротивлению (по электрическим ограничениям привода) и мощности (по тепловому режиму). Сопротивление должно лежать в допустимом диапазоне между минимумом и максимумом.
Снизу сопротивление ограничено максимальным током тормозного ключа: слишком малое сопротивление вызовет перегрузку и выход IGBT из строя.
Rmin = Uвкл / Iкл.макс
где Iкл.макс — предельный ток тормозного ключа по документации привода. Из-за разброса и температурного коэффициента рабочее сопротивление берут с запасом, ориентировочно R ≈ 1,2 · Rmin.
Iкл.макс
R ≈ 1,2 · Rmin
Сверху сопротивление ограничено требуемой тормозной мощностью: слишком большое сопротивление не даст рассеять нужную мощность, и тормозного момента не хватит.
Rmax = U²вкл / Pтреб
где Pтреб — требуемая пиковая мощность торможения.
Pтреб
Торможение обычно кратковременное и повторяющееся, поэтому важны два показателя: пиковая энергия импульса и средняя (длительная) мощность. Средняя мощность зависит от продолжительности включения (ПВ) — доли времени, в течение которой резистор активен.
ПВ = tторм / tцикл, Pср = Pбр · ПВ
ПВ = tторм / tцикл
Pср = Pбр · ПВ
Длительную мощность резистора выбирают не ниже Pср с запасом (обычно 20…25 %), а его импульсную энергоёмкость — не ниже энергии одного торможения.
Pср
Сеть 3×400 В, из документации привода: порог ключа Uвкл = 780 В, предельный ток ключа Iкл.макс = 30 А. Требуемая пиковая мощность торможения Pтреб = 15 кВт. Цикл: торможение 5 с из каждых 50 с.
Uвкл = 780 В
Iкл.макс = 30 А
Pтреб = 15 кВт
Минимум: Rmin = 780 / 30 ≈ 26 Ом. Максимум: Rmax = 780² / 15000 ≈ 40,6 Ом.
Rmin = 780 / 30 ≈ 26 Ом
Rmax = 780² / 15000 ≈ 40,6 Ом
Выбираем R = 30 Ом (в диапазоне 26…40 Ом). Проверка тока: I = 780 / 30 = 26 А < 30 А. Пиковая мощность: Pбр = 780² / 30 ≈ 20,3 кВт.
R = 30 Ом
I = 780 / 30 = 26 А < 30 А
Pбр = 780² / 30 ≈ 20,3 кВт
ПВ: 5 / 50 = 0,1. Средняя мощность: Pср = 20,3 · 0,1 ≈ 2,03 кВт. Длительную мощность резистора берём с запасом — порядка 2,5 кВт, при импульсной энергоёмкости не ниже энергии торможения.
5 / 50 = 0,1
Pср = 20,3 · 0,1 ≈ 2,03 кВт
Значения условные, приведены для иллюстрации метода; фактические берут из документации привода и резистора.
Тип резистора выбирают по мощности и характеру нагрузки. Общий принцип: чем выше пиковая энергия и продолжительность включения, тем массивнее исполнение и лучше теплоотвод.
При соединении резисторов последовательно сопротивление и допустимая мощность складываются; при параллельном — сопротивление снижается, и его нельзя опускать ниже минимально допустимого для привода.
Тормозной резистор — мощный нагреватель, поэтому защита обязательна. Основной риск — перегрев и возгорание, в том числе при отказе тормозного ключа в замкнутом состоянии, когда ток через резистор становится непрерывным.
Отказ тормозного ключа в замкнутом состоянии — типичная опасная неисправность: резистор получает непрерывный ток и перегревается. Термоконтакт, заведённый на отключение привода, служит последней линией защиты и обязателен.
Требования к электрической, тепловой и энергетической безопасности элементов системы электропривода регламентируются профильными стандартами на системы силовых электроприводов с регулируемой скоростью; монтаж и защиту выполняют в соответствии с ними и с документацией изготовителя.
При торможении двигатель становится генератором и возвращает энергию в звено постоянного тока преобразователя, из-за чего растёт напряжение. Тормозной ключ подключает резистор к шине, и избыточная энергия рассеивается в тепло, удерживая напряжение в безопасных пределах.
Резистор нельзя подключать к шине постоянного тока напрямую — он рассеивал бы энергию и в обычном режиме. Тормозной ключ (IGBT) подключает резистор только тогда, когда напряжение звена превышает порог, и отключает, когда оно снижается.
Сопротивление выбирают в диапазоне: снизу оно ограничено максимальным током ключа (Rmin = Uвкл / Iкл.макс), сверху — требуемой тормозной мощностью (Rmax = U²вкл / Pтреб). Рабочее значение берут с запасом относительно минимума.
По двум критериям: импульсная энергоёмкость не ниже энергии одного торможения и длительная мощность не ниже средней, равной пиковой мощности, умноженной на продолжительность включения (ПВ), с запасом 20…25 %.
Ток через тормозной ключ превысит предел, и IGBT выйдет из строя. Минимально допустимое сопротивление указано в документации привода, и опускаться ниже него нельзя.
Резистор рассеивает возвращённую энергию в тепло. Рекуперативный (активный) блок возвращает её в сеть для повторного использования. При непрерывной или большой генерации рекуперация выгоднее; резистор проще и применяется при кратковременном торможении.
Да. Встроенный термоконтакт, заведённый на аварийный вход привода, отключает систему при перегреве и защищает от возгорания, в том числе при отказе тормозного ключа в замкнутом состоянии.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.