Para el dimensionado se calculan los porcentajes que contribuyen a la absorción de la energía de frenado.
Es necesaria una resistencia de frenado externa cuando la energía cinética que se va a absorber sobrepasa la suma de la absorción de energía interna posible.
Internamente la energía de frenado es absorbida por los siguientes mecanismos:
oCondensador del bus DC Evar
oResistencia de frenado interna EI
oPérdidas eléctricas del accionamiento Eel
oPérdidas mecánicas del accionamiento Emech
Encontrará los valores para el consumo de energía Evar en el capítulo Resistencia de frenado.
Resistencia de frenado interna
Dos magnitudes son determinantes para la absorción de energía de la resistencia de frenado interna.
oLa potencia continua PPR indica cuánta energía puede disiparse de modo permanente sin sobrecargar la resistencia de frenado.
oLa energía máxima ECR limita la potencia más alta disipable a corto plazo.
Si se ha sobrepasado la potencia continua durante un determinado tiempo, la resistencia de frenado deberá permanecer sin carga durante un tiempo de la misma duración.
Encontrará las magnitudes PPR y ECR de la resistencia de frenado interna en el capítulo Resistencia de frenado.
Las pérdidas eléctricas Eel del sistema de accionamiento pueden estimarse a partir de la potencia de pico del variador. Con un grado de eficacia típico del 90%, la máxima pérdida de potencia es aprox. del 10% de la potencia de pico. Si en la deceleración fluye una corriente más baja, se reduce la pérdida de potencia de forma correspondiente.
Las pérdidas mecánicas resultan de la fricción, que se produce con el funcionamiento de la instalación. Las pérdidas mecánicas son insignificantes cuando la instalación sin fuerza de propulsión necesita mucho más tiempo hasta la parada que el tiempo necesario para frenar la instalación. Las pérdidas mecánicas se pueden calcular de acuerdo con el par de carga y la velocidad a partir de la que el motor debe pararse.
Frenado de un motor rotatorio con los siguientes datos:
oVelocidad de rotación inicial: n = 4000 rpm
oMomento de inercia del rotor: JR = 4 kgcm2
oMomento de inercia de carga: JL = 6 kgcm2
oVariador: Evar = 23 Ws, ECR = 80 Ws, PPR = 10 W
La energía que se va a absorber se obtiene a través de:
para EB = 88 Ws. No se consideran pérdidas eléctricas ni mecánicas.
En este ejemplo, en los condensadores del bus DC se absorben Evar = 23 Ws (el valor depende del tipo de equipo).
La resistencia de frenado interna debe absorber los 65 Ws restantes. Puede absorber como impulsos ECR = 80 Ws. Si la carga se frena una vez, la resistencia de frenado interna será suficiente.
Si la deceleración se repite de forma cíclica, deberá tenerse en cuenta la potencia continua. En el caso de que la duración del ciclo fuera superior a la relación de la energía a absorber EB y la potencia continua PPR, la resistencia de frenado será suficiente. Si se frena de forma más frecuente, la resistencia de frenado interna no será suficiente.
En este ejemplo, la relación de EB/PPR es de 8,8 s. Si el tiempo de ciclo es inferior, se requiere una resistencia de frenado externa.
Dimensionamiento de resistencia de frenado externa
Curvas características para el dimensionamiento de una resistencia de frenado
Estas dos curvas características se utilizan también en el dimensionamiento del motor. Los segmentos de las curvas características que deben considerarse están identificados con Di (D1 ... D3).
Para el cálculo de la energía con deceleración constante debe conocerse el momento de inercia total Jt.
Jt = Jm + Jc
Jm: momento de inercia del motor (con freno de parada)
Jc: momento de inercia de carga
La energía para cada segmento de deceleración se calcula del siguiente modo:
De ello resulta para los segmentos (D1) … (D3):
Unidades: Ei en Ws (vatio-segundo), Jt en kgm2, ω en rad y ni en rpm.
La absorción de energía Evar de los equipos (sin tener en cuenta una resistencia de frenado) puede consultarse en los datos técnicos.
Al continuar realizando el cálculo, tenga en cuenta únicamente los segmentos Di, cuya energía Ei sobrepasa la absorción de energía de los equipos. Estas energías adicionales EDi deben desviarse a través de la resistencia de frenado.
El cálculo de EDi se realiza con la fórmula:
EDi = Ei - Evar (en Ws)
La potencia continua Pc se calcula para cada ciclo de la máquina:
Unidades: Pc en W, EDi en Ws y duración de ciclo T en s
La selección se realiza en dos pasos:
oSi se cumplen las siguientes condiciones, la resistencia de frenado interna es suficiente:
oLa energía máxima en una deceleración debe ser inferior a la energía de pico que puede absorber la resistencia de frenado: (EDi)<(ECr).
oNo puede superarse la potencia continua de la resistencia de frenado interna: (PC)<(PPr).
oSi no se cumplen las condiciones, debe utilizarse una resistencia de frenado externa que cumpla las condiciones.
Encontrará los datos de pedido para las resistencias de frenado externas en el capítulo Accesorios y piezas de repuesto.
