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Das Bremsmodul der CBU-Serie von Dufew Electric ist eine IGBT-basierte dynamische Bremskomponente für Antriebssysteme mit variabler Frequenz. Es ist an den DC-Bus angeschlossen und arbeitet mit einem externen Bremswiderstand zusammen, um die beim Abbremsen oder Überholen des Motors erzeugte regenerative Energie abzuleiten. Seine integrierte Konstruktion auf Platinenebene vereint Bremskreis, Steuerung, Temperaturüberwachung und Fehlerausgabe in einem Modul für den Einbau in VFD-Schaltschränken.
Ein Bremsmodul wird verwendet, wenn ein Frequenzumrichter zusätzliche dynamische Bremskapazität benötigt. Es stellt einen kontrollierten elektrischen Pfad für regenerative Energie bereit, wenn die DC-Busspannung während des Bremsens ansteigt.
Die CBU-Serie wird zwischen dem VFD-Gleichstrombus und einem externen Bremswiderstand angeschlossen. Das Modul überwacht die DC-Busspannung und steuert den IGBT-Schaltkreis entsprechend der konfigurierten Bremsschwelle.
Im Gegensatz zu einem regenerativen Antriebssystem gibt der Bremskreis keine Energie an das öffentliche Stromnetz zurück. Stattdessen wird die rückgespeiste Energie auf den Bremswiderstand übertragen und in Wärme umgewandelt.
Diese Konfiguration ist auf Antriebssysteme anwendbar, bei denen die integrierte Bremskapazität des Frequenzumrichters nicht ausreicht oder ein externer Bremskreis erforderlich ist.
So funktioniert der Bremskreis
Während des normalen Motorbetriebs wird dem Motor elektrische Energie vom VFD zugeführt. Bei einer schnellen Verzögerung oder einem Überholvorgang kann sich die Richtung des Energieflusses umkehren und der Motor vorübergehend als Generator arbeiten.
Die regenerative Energie wird dann an den DC-Bus des VFD zurückgegeben, wodurch die Busspannung ansteigt.
Die CBU-Serie reagiert auf diese Spannungsänderung mit der folgenden Sequenz:
Die DC-Bus-Spannung steigt → IGBT schaltet sich ein → Bremswiderstand empfängt regenerative Energie → Energie wird in Wärme umgewandelt → DC-Bus-Spannung sinkt → IGBT schaltet sich aus
Der IGBT fungiert somit als elektronisch gesteuerter Schalter zwischen Zwischenkreis und Bremswiderstand.
Die Schaltschwelle bestimmt, wann der Bremskreis aktiv wird, während der Widerstand bestimmt, wie viel regenerative Energie abgeführt werden kann. Sowohl das Modul als auch der Widerstand müssen daher entsprechend der Antriebsspannung, der Bremsleistung, der Bremsfrequenz und dem Arbeitszyklus ausgewählt werden.
Modulaufbau
Die CBU-Serie verwendet ein integriertes Design auf Platinenebene. Die wesentlichen Brems- und Überwachungsfunktionen sind im Modul integriert und nicht auf mehrere separate Steuerungskomponenten verteilt.
Das Modul beinhaltet:
- IGBT-Leistungsschaltkreis
- DC-Bus-Spannungserkennung
- Bremssteuerkreis
- Temperaturüberwachung
- Cooling fan control
- Fehlerschutz
- Relaisfehlerausgang
- DC-Bus- und Bremswiderstandsklemmen
Der Aufbau ist für die direkte Integration in geeignete VFD-Schaltschränke vorgesehen.
Der externe Bremswiderstand bleibt ein separates Bauteil, da er für die Umwandlung der regenerativen elektrischen Energie in Wärme verantwortlich ist.
Wichtige technische Merkmale
IGBT-basiertes Schalten
Der Bremskreis verwendet einen IGBT als Hauptschaltgerät. Der Schaltzustand wird anhand der DC-Busspannung und nicht durch mechanische Schaltkomponenten gesteuert.
Integrierte Temperaturüberwachung
Das Modul überwacht die Betriebstemperatur und steuert den Kühlventilator entsprechend den angegebenen Temperaturschwellen. Die CBU-Serie startet den Lüfter bei ca. 45 °C Modultemperatur und bietet je nach Produktkonfiguration einen Übertemperaturschutz bei ca. 85 °C.
Parallelbetrieb
Mehrere Module können parallel geschaltet werden, wenn die erforderliche Bremskapazität die Kapazität einer einzelnen Einheit übersteigt. Für den koordinierten Betrieb steht eine Synchronisationsschnittstelle zur Verfügung.
Einstellbare Bremsspannung
Der Bremsschwellenwert kann für verschiedene DC-Bus-Spannungsbedingungen konfiguriert werden. Für ein 380-VAC-System ist die Werkseinstellung DC690V, wobei je nach angegebener Konfiguration auch andere Schaltpegel verfügbar sind.
Hardwareschutz
Das Modul verfügt über Schutzfunktionen für Bedingungen wie Überspannung, Überstrom, Kurzschluss und Übertemperatur. Zur externen Fehlerüberwachung steht ein Relaisausgang zur Verfügung.
Installation auf Platinenebene
Der Bremskreis, die Steuerelektronik, die Temperaturüberwachung und die Fehlerschnittstelle sind in einer Baugruppe integriert, sodass das Modul innerhalb des verfügbaren Platzes eines VFD-Schaltschranks installiert werden kann.
Elektrische Spezifikationen
Parameter
Spezifikation
Systemspannung
220 VAC / 380 VAC / 690 VAC
Bremsspannung --- 220 VAC-System
Gleichstrom 340/360/380/400/420 V ±10 V
Bremsspannung --- 380 VAC System
Gleichstrom 630/660/690/730/760 V ±10 V
Bremsspannung --- 690 VAC System
Gleichstrom 1140 V ±10 V
Steuermodus
Automatische DC-Bus-Spannungsüberwachung
Hysterese
≤10 V
Parallele Antwort
≤1 ms
Lüfterstarttemperatur
45°C Modultemperatur
Übertemperaturschutz
85°C
Fehlerausgang
Relais: 0,6 A / 250 VAC; 2 A / 30 VDC
Schutzgrad
IP20 oder höher
Flammhemmende Qualität
UL94V-2
Standard
GB/T 12668
Hinweis: Die tatsächlichen Betriebsparameter hängen vom ausgewählten CBU-Modell und der Anwendung ab. Der Bremswiderstand muss auf Modul und Antriebssystem abgestimmt sein.
Konfiguration des Bremssystems
Eine typische Installation besteht aus:
VFD-Gleichstrombus → Bremsmodul → Bremswiderstand
Der VFD steuert Motorgeschwindigkeit und Drehmoment. Die Schalteinheit steuert, wann der Widerstand an den DC-Bus angeschlossen wird, während der Widerstand die regenerierte elektrische Energie als Wärme abführt.
Komponente
Hauptfunktion
VFD
Steuert Motorgeschwindigkeit und Drehmoment
DC-Bus
Stellt den Gleichstromzwischenkreis bereit, über den beim Bremsen regenerierte Energie zurückgeführt wird
Bremsmodul
Verbindet den Bremskreis, wenn die DC-Busspannung den konfigurierten Schwellenwert erreicht
Bremswiderstand
Wandelt regenerative elektrische Energie in Wärme um
Modul und Widerstand sollten als abgestimmter Bremskreis ausgewählt werden. Widerstandswert, Nennleistung, Bremsenergie, Arbeitszyklus und DC-Bus-Spannung sollten zusammen betrachtet und nicht unabhängig voneinander angegeben werden.
Bewerbungsbedingungen
Anwendung
Warum dynamisches Bremsen erforderlich sein kann
Hebezeuge
Das Absenken einer schwebenden Last kann potenzielle Energie an den DC-Bus zurückgeben
Aufzüge
Durch schnelles Abbremsen und Abwärtsfahren kann regenerative Energie erzeugt werden
Zentrifugen
Eine hohe Rotationsträgheit kann beim Abbremsen erhebliche Energie erzeugen
Werkzeugmaschinen
Kurze Verzögerungszeiten können zu einem Anstieg der DC-Busspannung führen
Textilmaschinen
Wiederholte Geschwindigkeitsänderungen können eine zusätzliche Bremsleistung erfordern
Industrielle Waschanlagen
Rotierende Lasten erfordern möglicherweise eine kontrollierte Verzögerung
Fördersysteme
Überholende Lasten können bei der Abwärtsbewegung Energie zurückgewinnen
Die Notwendigkeit eines Bremsmoduls sollte anhand der tatsächlichen regenerativen Energie und der Bremsleistung und nicht allein anhand der Motorleistung ermittelt werden.
Auswahlparameter
Parameter
Was zu überprüfen ist
Antriebsspannung
220 V, 380 V, 690 V oder entsprechende Systemspannung
DC-Busspannung
Normale und maximale Betriebsspannung
Motorleistung
Nennleistung des Motors
Lasttyp
Trägheits-, Überholungs-, Hebe- oder andere Last
Verzögerungszeit
Erforderliche Zeit zur Geschwindigkeitsreduzierung
Bremsfrequenz
Anzahl der Bremsereignisse pro Betriebszyklus
Arbeitszyklus
Prozentsatz der mit Bremsen verbrachten Zeit
Bremswiderstand
Widerstand, Leistung und thermische Bewertung
Kabinettsbedingungen
Verfügbarer Platz, Belüftung und Umgebungstemperatur
Parallele Anforderung
Ob zusätzliche Module erforderlich sind
Für die technische Auswahl sind die nützlichsten Informationen:
Das Modul sollte gemäß dem CBU-Schaltplan und den DC-Bus-Anforderungen des VFD-Herstellers installiert werden.
Zu den wichtigsten Punkten gehören:
1. Stellen Sie sicher, dass die VFD-Gleichstrombusspannung mit dem ausgewählten Modul kompatibel ist.
2. Passen Sie den Widerstand und die Nennleistung des Bremswiderstands an den Bremskreis an.
3. Sorgen Sie dafür, dass die DC-Bus- und Bremsanschlüsse angemessen dimensioniert und so kurz wie möglich sind.
4. Sorgen Sie für ausreichende Belüftung rund um das Modul.
5. Halten Sie den Bremswiderstand von wärmeempfindlichen Bauteilen fern.
6. Schließen Sie das Fehlerrelais an, wenn eine externe Fehlerüberwachung erforderlich ist.
7. Überprüfen Sie alle elektrischen Verbindungen, bevor Sie den DC-Bus mit Strom versorgen.
Da der Bremswiderstand im Betrieb hohe Temperaturen erreichen kann, ist auf den Einbauort und den thermischen Abstand besonderes Augenmerk zu richten.
Herstellung und Qualitätskontrolle
Dufew Electric stellt die CBU-Serie als Teil seines Leistungselektronik-Produktportfolios her. Die Produktions- und Inspektionsverfahren umfassen wichtige elektrische Komponenten, Verbindungen, Isolierung, Steuerfunktionen und die gesamte Produktleistung.
Je nach Modell und Anwendung können Produktion und Inspektion die Inspektion elektronischer Komponenten, die Überprüfung von IGBT-Komponenten, die Inspektion der Leiterplattenbestückung, die Anschlussinspektion, die Isolationsprüfung, die Prüfung der elektrischen Funktion, die Überprüfung der Schutzfunktion, die Überprüfung der Temperaturregelung, die Prüfung von Fehlerrelais und die Endproduktinspektion umfassen.
Je nach Modell und Projektanforderungen können produktspezifische Prüfprotokolle und technische Dokumente bereitgestellt werden, um die Produktbewertung und technische Verifizierung zu unterstützen.
Zertifizierung und Standards
Die CBU-Serie wird gemäß den geltenden Anforderungen von GB/T 12668 hergestellt.
Dufew Electric verfügt im Rahmen seines Qualitäts- und Produktkonformitätssystems auch über ISO- und CE-Zertifizierungen. Anwendbare Zertifikate und technische Dokumente sollten entsprechend der spezifischen Produktkonfiguration bestätigt werden.
Verwandte Leistungselektronikkomponenten
Für Anwendungen, die zusätzliche Antriebssystemkomponenten erfordern, umfasst die Produktpalette von Dufew Electric:
Diese Komponenten decken Brems-, Filter-, Reaktor- und Leistungssteuerungsanforderungen ab, die in industriellen Antriebssystemen verwendet werden.
Häufig gestellte Fragen
F1: Wofür wird ein Bremsmodul verwendet?
Ein Bremsmodul steuert die Übertragung regenerativer Energie vom DC-Bus eines Frequenzumrichters zu einem externen Bremswiderstand, wenn die Busspannung den konfigurierten Bremsschwellenwert erreicht.
F2: Ist es dasselbe wie ein Bremswiderstand?
Nein. Das Modul ist das Schaltelement, während der Widerstand regenerativ elektrische Energie in Wärme umwandelt. Sie arbeiten als dynamischer Bremskreis zusammen.
F3: Wo ist das Gerät installiert?
Es ist über den VFD-Gleichstrombus angeschlossen und wird normalerweise in der Nähe des Frequenzumrichters installiert, wenn die Schrankanordnung dies zulässt. Der Anschluss muss dem Schaltplan des Produkts und den Spezifikationen des Antriebsherstellers entsprechen.
F4: Wie sollte der Bremswiderstand angepasst werden?
Dabei sollten der Widerstandswert, die Nennleistung, die Bremsenergie, die Bremsfrequenz und der Arbeitszyklus berücksichtigt werden. Der Widerstand muss außerdem mit der DC-Busspannung und dem ausgewählten Gerät kompatibel sein.
F5: Können mehrere CBU-Einheiten parallel betrieben werden?
Ja. Wenn zusätzliche Bremskapazität erforderlich ist, können mehrere Einheiten parallel geschaltet werden. Der Parallelbetrieb erfordert eine entsprechende Synchronisierung, DC-Bus-Verkabelung, Widerstandskonfiguration und Wärmemanagement.
F6: Ist Softwareprogrammierung erforderlich?
Die grundlegende Bremsfunktion arbeitet automatisch entsprechend der DC-Busspannung und erfordert normalerweise keine Softwareprogrammierung. Vor dem Betrieb sollten die korrekte Verkabelung, Widerstandsauswahl, Kühlung und Schutzanschlüsse überprüft werden.
F7: Kann es in einem VFD-Schrank installiert werden?
Ja. Der Aufbau auf Platinenebene ermöglicht die Schrankintegration, sofern ausreichend elektrische Freiräume, Belüftung, Wärmeableitung und Installationsraum vorhanden sind.
F8: Welche Informationen werden für die Modellauswahl benötigt?
Zu den nützlichen Informationen gehören Antriebsspannung, Motorleistung, Lasttyp, Verzögerungszeit, Bremsfrequenz, Arbeitszyklus, Bremswiderstandsspezifikationen und Installationsbedingungen. Diese Parameter werden verwendet, um die geeignete Konfiguration für die Anwendung zu bestimmen.
Produktauswahl
Für die Auswahl der CBU-Serie empfiehlt Dufew Electric die Bereitstellung der folgenden Informationen:
Bei der Auswahl sollte das komplette Bremssystem berücksichtigt werden und nicht nur die Motorleistung. Dieser Ansatz hilft bei der Bestimmung der geeigneten Modulleistung, Widerstandskonfiguration, Parallelanordnung und thermischen Anforderungen.
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