Zur Dimensionierung werden die Anteile berechnet, die zur Aufnahme von Bremsenergie beitragen.
Ein externer Bremswiderstand ist erforderlich, wenn die aufzunehmende kinetische Energie die Summe der möglichen internen Energieaufnahme übersteigt.
Intern wird Bremsenergie über folgende Mechanismen aufgenommen:
oDC-Bus Kondensator Evar
oInterner Bremswiderstand EI
oElektrische Verluste des Antriebs Eel
oMechanische Verluste des Antriebs Emech
Werte für die Energieaufnahme Evar finden Sie im Kapitel Bremswiderstand.
Maßgebend für die Energieaufnahme des internen Bremswiderstands sind zwei Kenngrößen.
oDie Dauerleistung PPR gibt an, wieviel Energie auf Dauer abgeführt werden kann, ohne den Bremswiderstand zu überlasten.
oDie maximale Energie ECR begrenzt die kurzfristig abführbare, höhere Leistung.
Wenn die Dauerleistung für eine bestimmte Zeit überschritten wurde, muss der Bremswiderstand für eine entsprechend lange Zeit unbelastet bleiben.
Die Kenngrößen PPR und ECR des internen Bremswiderstands finden Sie im Kapitel Bremswiderstand.
Die elektrischen Verluste Eel des Antriebssystems können aus der Spitzenleistung des Antriebsverstärkers abgeschätzt werden. Bei einem typischen Wirkungsgrad von 90% beträgt die maximale Verlustleistung etwa 10% der Spitzenleistung. Wenn bei der Verzögerung ein niedrigerer Strom fließt, reduziert sich die Verlustleistung entsprechend.
Die mechanischen Verluste resultieren aus der Reibung, die beim Betrieb der Anlage auftritt. Die mechanischen Verluste sind vernachlässigbar, wenn die Anlage ohne antreibende Kraft eine viel längere Zeit zum Stillstand benötigt als die Zeit, in der die Anlage abgebremst werden soll. Die mechanischen Verluste können aus dem Lastmoment und der Geschwindigkeit berechnet werden, aus der der Motor zum Stillstand kommen soll.
Abbremsen eines rotatorischen Motors mit folgenden Daten:
oAnfangsdrehzahl: n = 4000 1/min
oRotorträgheitsmoment: JR = 4 kgcm2
oLastträgheitsmoment: JL = 6 kgcm2
oAntriebsverstärker: Evar = 23 Ws, ECR = 80 Ws, PPR = 10 W
Die aufzunehmende Energie ergibt sich über:
zu EB = 88 Ws. Die elektrischen und mechanischen Verluste werden vernachlässigt.
In den DC-Bus Kondensatoren werden in diesem Beispiel Evar = 23 Ws aufgenommen (Wert ist abhängig vom Gerätetyp).
Der interne Bremswiderstand muss die restlichen 65 Ws aufnehmen. Er kann als Impuls ECR = 80 Ws aufnehmen. Wenn die Last einmal abgebremst wird, reicht der interne Bremswiderstand aus.
Wenn der Bremsvorgang zyklisch wiederholt wird, muss die Dauerleistung berücksichtigt werden. Ist die Zykluszeit größer als das Verhältnis aus der aufzunehmenden Energie EB und der Dauerleistung PPR, genügt der interne Bremswiderstand. Wird häufiger gebremst, reicht der interne Bremswiderstand nicht mehr aus.
In diesem Beispiel ist das Verhältnis von EB/PPR 8,8 s. Wenn die Zykluszeit kürzer ist, wird ein externer Bremswiderstand benötigt.
Dimensionierung externer Bremswiderstand
Kennlinien zur Dimensionierung des Bremswiderstands
Diese beiden Kennlinien werden auch bei der Dimensionierung des Motors verwendet. Die zu berücksichtigenden Kennliniensegmente sind durch Di (D1 ... D3) gekennzeichnet.
Für die Berechnung der Energie bei konstanter Verzögerung muss das Gesamtträgheitsmoment Jt bekannt sein.
Jt = Jm + Jc
Jm: Motorträgheitsmoment (mit Haltebremse)
Jc: Lastträgheitsmoment
Die Energie für jedes Verzögerungssegment berechnet sich wie folgt:
Daraus ergibt sich für die Segmente (D1) … (D3):
Einheiten: Ei in Ws (Wattsekunden), Jt in kgm2, ω in rad und ni in 1/min.
Die Energieaufnahme Evar der Geräte (ohne Berücksichtigung eines Bremswiderstands) entnehmen Sie den technischen Daten.
In der weiteren Berechnung berücksichtigen Sie nur die Segmente Di, deren Energie Ei die Energieaufnahme der Geräte überschreitet. Diese zusätzlichen Energien EDi sind über den Bremswiderstand abzuleiten.
Die Berechnung von EDi erfolgt mit der Formel:
EDi = Ei - Evar (in Ws)
Die Dauerleistung Pc wird für jeden Maschinenzyklus berechnet:
Einheiten: Pc in W, EDi in Ws und Zykluszeit T in s
Die Auswahl erfolgt in zwei Schritten:
oWenn folgende Bedingungen erfüllt sind, ist der interne Bremswiderstand ausreichend:
oDie maximale Energie bei einem Bremsvorgang muss kleiner sein als die Spitzenenergie, die der Bremswiderstand aufnehmen kann: (EDi)<(ECr).
oDie Dauerleistung des internen Bremswiderstands darf nicht überschritten werden: (PC)<(PPr).
oWenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, dann muss ein externer Bremswiderstand eingesetzt werden, der die Bedingungen erfüllt.
Die Bestelldaten für die externen Bremswiderstände finden Sie im Kapitel Zubehör und Ersatzteile.
