Для чего нужен и как работает тормозной резистор

Асинхронная (индукционная) электрическая машина функционирует за счёт взаимодействия многофазного (вращающегося) магнитного поля, генерируемого обмотками статора, с индуцированными в роторе токами. Частота же вращения ротора кратно (в зависимости от конфигурации обмоток) меньше частоты питающей сети: так, для трёхфазной сети 50 Гц она составит примерно 750, 1500 или 3000 оборотов в минуту. Подключение частотного преобразователя меняет ситуацию: частота питающего АД напряжения здесь меняется в широких пределах, от 0 до 100 или даже 200 Гц. Важно помнить, что как и всякая электромеханическая машина, АД обратим: не только за счёт подвода электроэнергии можно заставить вращаться его ротор, но и, при определённых условиях, вращение ротора способно генерировать мощную ЭДС в статорных обмотках двигателя. "Утилизацией" данной энергии и занимается тормозной резистор в частотном преобразователе.

Возможные способы торможения (останова)

Блоки тормозных резисторовОсуществить торможение двигателя и его механической нагрузки можно по-разному, а именно:

  • торможением свободным выбегом - после отключения питания АД продолжает движение по инерции, а запасённая кинетическая энергия потребляется на преодоление всех видов сопротивления движению;
  • торможением противовключением - питающие токи/напряжения в статорных обмотках АД динамически меняют так, чтобы они создавали "встречный" (тормозящий) механический момент;
  • генераторным торможением - за счёт перевода АД в генераторный режим сконвертированная из кинетической энергии ЭДС отдаётся во внешнюю сеть либо иным потребителям;
  • динамическим торможением - за счёт подачи в обмотки статора постоянного напряжения при одновременном отключении штатного питания всех обмоток;
  • торможением с самовозбуждением - за счёт подключения батареи конденсаторов и прямо использования генерируемой ЭДС внутри АД (этот способ характеризуется повышенными токами и механической нагрузкой на АД, поскольку "зеркален" процессу включения АД в сеть).

Функция тормозного резистора

Все вышеприведённые способы торможения АД имеют свои достоинства/недостатки: свободный выбег может быть неприемлемо длительным по времени, динамическое торможение способствует перегреву обмоток статора, генераторное торможение резко усложняет аппаратную часть - и т.д. Важно то, что накопленную кинетическую энергию АД и его механической нагрузки необходимо быстро и эффективно отнять (поглотить) наиболее простым и безопасным способом, причём порядок величины этой энергии сильно варьируется от типа механической нагрузки даже для одного двигателя.

Тормозной резисторРазумным компромиссом являются тормозные резисторы - специальные внешние компоненты почти чисто активного (в отличие от индуктивного или реактивного) сопротивления большой мощности, рассеивающие подводимую к ним ЭДС в виде тепла в окружающую среду. Тормозные резисторы решают сразу ряд задач:

  • делают процесс торможения для двигателя более "мягким" в плане механических/электрических перегрузок (нет мощных бросков тока/напряжения в двигателе и компонентах частотного преобразователя);
  • процесс торможения становится легче контролировать (особенно при больших инерционных моментах), проще подстраивать его параметры;
  • добавочное аппаратурное оформление просто и недорого, подходит для крайне широкого диапазона нагрузок двигателя, не зависит от внутренней схемотехники используемого частотного привода.