Ayuda de dimensionado

Descripción

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.

Absorción de energía interna

Internamente la energía de frenado es absorbida por los siguientes mecanismos:

• Condensador del bus DC E_var

• Resistencia de frenado interna E_I

• Pérdidas eléctricas del accionamiento E_el

• Pérdidas mecánicas del accionamiento E_mech

Encontrará los valores para la absorción de energía E_var en la sección Condensador y resistencia de frenado.

Resistencia de frenado interna

Dos magnitudes son determinantes para la absorción de energía de la resistencia de frenado interna.

• La potencia continua P_PR indica cuánta energía puede disiparse de modo permanente sin sobrecargar la resistencia de frenado.

• La energía máxima E_CR 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 P_PR y E_CR de la resistencia de frenado interna en la sección Condensador y resistencia de frenado.

Pérdidas eléctricas E_el

Las pérdidas eléctricas E_el 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.

Pérdidas mecánicas E_mech

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.

Ejemplo

Frenado de un motor rotatorio con los siguientes datos:

• Velocidad de rotación inicial: n = 4000 rpm

• Momento de inercia del rotor: J_R = 4 kgcm²

• Inercia de carga: J_L = 6 kgcm²

• Variador: E_var = 23 Ws, E_CR = 80 Ws, P_PR = 10 W

La energía que se va a absorber se obtiene a través de:

para E_B = 88 Ws. No se consideran pérdidas eléctricas ni mecánicas.

En este ejemplo, en los condensadores del bus DC se absorben E_var = 23 Ws (el valor depende del tipo de variador).

La resistencia de frenado interna debe absorber los 65 Ws restantes. Puede absorber como impulsos E_CR = 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 E_B y la potencia continua P_PR, 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 E_B/P_PR es de 8,8 s. Si la duración de ciclo es inferior, se requiere una resistencia de frenado externa.

Dimensionamiento de resistencia de frenado externa

Estas dos curvas características se utilizan también en el dimensionamiento del motor. Los segmentos de las curvas características que deben considerarse están identificados con D_i (D₁ a D₃).

Para el cálculo de la energía con deceleración constante debe conocerse el momento de inercia total J_t.

J_t = J_m + J_c

J_M: Momento de inercia del motor (con freno de parada)

J_c: Inercia de carga

La energía para cada segmento de deceleración se calcula del siguiente modo:

De ello resulta para los segmentos (D₁) … (D₃):

Unidades: E_i en Ws (vatio-segundo), J_t en kgm², ω en rad y n_i en rpm.

La absorción de energía E_var de los variadores (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 D_i, cuya energía E_i sobrepasa la absorción de energía de los variadores. Estas energías adicionales E_Di deben desviarse a través de la resistencia de frenado.

El cálculo de E_Di se realiza con la fórmula:

E_Di = E_i - E_var (en Ws)

La potencia continua P_c se calcula para cada ciclo de la máquina:

Unidades: P_c en W, E_Di en Ws y duración de ciclo T en s

La selección se realiza en dos pasos:

• Si se cumplen las siguientes condiciones, la resistencia de frenado interna es suficiente:

  • La energía máxima en una deceleración debe ser inferior a la energía de pico que puede absorber la resistencia de frenado: (E_Di)<(E_Cr).

  • No puede superarse la potencia continua de la resistencia de frenado interna: (P_C)<(P_Pr).

• Si 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 Accesorios y piezas de repuesto.