ブレーキチョッパー

制動チョッパは、ブレーキユニットとも呼ばれ、周波数変換器の直流電圧中間回路で使用され、負荷が中間回路にエネルギーをフィードバックするときに電圧を制御します。これは、たとえば、磁化されたモーターがオーバーホール負荷によって回転している場合に発生し、直流電圧中間回路に電力を供給する発電機として機能します。 ^{[1] [2]これらは、スイッチングデバイスのオン/オフ制御を使用する}チョッパ原理 の応用です。

ブレーキチョッパは、ブレーキエネルギーを抵抗器に切り替えて熱に変換することにより、DCバス電圧を制限する磁気スイッチです。ブレーキチョッパは、可変周波数ドライブの公称電圧に応じて、実際のDCバス電圧が指定されたレベルを超えると自動的に作動します。

• シンプルな電気構造とよく知られた技術
• チョッパーと抵抗器の基本投資が低い
• チョッパーは、AC 電源が失われても動作します。主電源が失われている間はブレーキが必要になる場合があります。たとえば、エレベーターやその他の安全関連のアプリケーションなどです。

• 加熱された空気が利用できない場合、ブレーキエネルギーは無駄になる。
• ブレーキチョッパーと抵抗器には追加のスペースが必要です
• 冷却および熱回収システムへの追加投資が必要になる場合があります
• ブレーキチョッパーは通常、特定のサイクル（100%のパワーで1/10分など）に合わせて寸法が決められますが、ブレーキ時間が長い場合はブレーキチョッパーのより正確な寸法設定が必要になります。
• 高温の抵抗器と周囲の空気中のほこりや化学成分による火災の危険性が増大する
• ブレーキ中のDCバス電圧レベルの上昇により、モーターの絶縁に追加の電圧ストレスが発生します。

ブレーキチョッパーは次のような場合には不適切です。

• ブレーキサイクルは時々必要となる
• 駆動エネルギーに対する制動エネルギーの量は極めて小さい
• 周囲の空気には、大量の塵埃やその他の潜在的に可燃性、爆発性、金属性の成分が含まれている。

ブレーキチョッパーは次のような場合に適しています。

• ブレーキは継続的または定期的に繰り返される
• 必要な駆動エネルギーに対してブレーキエネルギーの総量は高い
• 瞬間的な制動力は高く、例えば数分間数百kWである。
• 主電源喪失時にはブレーキ操作が必要

磁束ブレーキは、モーターの損失に基づいてオーバーラン負荷を処理するための別の方法です。駆動システムでブレーキが必要な場合、モーター磁束が増加し、モーターで使用される磁化電流成分も増加します。磁束の制御は、直接トルク制御原理によって簡単に実現できます。DTC を使用すると、インバーターが直接制御され、モーターに必要なトルクと磁束が得られます。磁束ブレーキ中、モーターは DTC 制御下にあり、指定された速度ランプに従ってブレーキをかけることができます。これは、ドライブで一般的に使用されるDC 注入ブレーキとは大きく異なります。DC 注入方式では、DC 電流がモーターに注入されるため、ブレーキ中にモーター磁束の制御が失われます。DTC に基づく磁束ブレーキ方式では、要求時にモーターをブレーキから駆動にすばやく切り替えることができます。

磁束ブレーキでは、電流の増加はモーター内部の損失の増加を意味します。したがって、周波数変換器に供給されるブレーキ電力は増加しませんが、ブレーキ電力も増加します。電流の増加により、モーター抵抗の損失が増加します。抵抗値が高いほど、モーター内部のブレーキエネルギーの散逸が大きくなります。通常、低出力モーター (5 kW 未満) では、モーターの抵抗値はモーターの公称電流に対して比較的大きくなります。モーターの電力または電圧が高いほど、モーター電流に対するモーターの抵抗値は小さくなります。言い換えると、磁束ブレーキは低出力モーターで最も効果的です。

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