تفاوت یونیت ترمز (DBU) و مقاومت ترمز (DBR) در درایوهای AC: بررسی دقیق عملکرد و کاربردها

در کنترل دور موتورهای الکتریکی با استفاده از درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، یکی از چالش‌های اساسی مدیریت انرژی بازگشتی (Regenerative Energy) در زمان کاهش سرعت (Deceleration) یا توقف بارهای با اینرسی بالا است. در این حالت، موتور به عنوان ژنراتور عمل کرده و انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند که منجر به افزایش سریع ولتاژ باس دی‌سی V_DC می‌شود. برای جلوگیری از خطای اضافه ولتاژ (Overvoltage)، از سیستم‌های ترمز دینامیک استفاده می‌گردد.

۱. یونیت ترمز / چاپر ترمز (Braking Unit / Chopper) : مسیر کنترل‌شده

یونیت ترمز یا چاپر ترمز (Braking Chopper)، در واقع یک مدار الکترونیک قدرت و یک سوئیچ الکتریکی هوشمند است که هسته اصلی آن را ترانزیستورهای دوقطبی با درگاه عایق‌شده (IGBT) تشکیل می‌دهند. این تجهیز هیچ‌گونه مقاومتی درون خود برای دفع حرارت ندارد.

• مدیریت ولتاژ باس DC: وظیفه اصلی چاپر، مانیتورینگ پیوسته سطح ولتاژ باس DC است. زمانی که درایو در حالت ترمزگیری قرار می‌گیرد، ولتاژ باس از حد نرمال (حدود 565V در شبکه‌های 400V) فراتر می‌رود.
• جلوگیری از Nuisance Tripping: برای جلوگیری از توقف ناخواسته یا تریپ مزاحم ناشی از خطای Overvoltage، چاپر ترمز به عنوان یک شیر اطمینان عمل می‌کند. به محض رسیدن ولتاژ به آستانه فعال‌سازی (معمولاً بین 750V تا 780V)، سوئیچ IGBT با فرکانس بالا (PWM) روشن و خاموش می‌شود.
• مسیردهی انرژی: چاپر یک مسیر کنترل‌شده (Controlled Path) ایجاد می‌کند تا انرژی اضافی موجود در خازن‌های باس را به سمت یک مصرف‌کننده خارجی هدایت کند.

مشاهده مشخصات یونیت ترمز (چاپر) درایو الکترومارکت

۲. مقاومت ترمز (Braking Resistor) : عنصر نهایی دفع حرارت

مقاومت ترمز (DBR)، بر خلاف چاپر، یک قطعه کاملاً پسیو (Passive) و فاقد هرگونه مدار پردازشی یا کنترلی است. بر اساس مستندات مهندسی، مقاومت ترمز عنصر نهایی (Final Element) در مدار ترمز دینامیک است.

• تبدیل انرژی: وظیفه این قطعه دریافت انرژی الکتریکیِ هدایت‌شده توسط چاپر و تبدیل آن به انرژی حرارتی است.
• دفع حرارت (Dissipation): زمانی که چاپر مسیر را باز می‌کند، جریان از مقاومت عبور کرده و طبق قانون توان در مقاومت‌ها الکتریکی P = V_DC² / R، انرژی به شدت باعث داغ شدن المنت‌های مقاومت می‌گردد. این حرارت سپس در هوای محیط اطراف دفع می‌شود.
• انتخاب مهندسی: انتخاب مقاومت ترمز بر اساس دو پارامتر کلیدی یعنی مقدار اهم (R) و توان پیوسته/پیک (P) صورت می‌گیرد تا بتواند بدون آسیب دیدن، بار حرارتی سیستم را در چرخه کاری (Duty Cycle) مشخص تحمل کند.

مشاهده مشخصات و خرید  مقاومت ترمز آلومینیومی

جدول مقایسه خلاصه: یونیت ترمز (DBU) در مقابل مقاومت ترمز (DBR)

برای درک سریع‌تر، ویژگی‌های کلیدی این دو تجهیز جانبی درایو در جدول زیر مقایسه شده‌اند:

این دو چگونه باهم کار میکنند؟

برای درک عمیق‌تر، این سیستم را با یک مثال ساده‌سازی می‌کنیم:
یونیت ترمز (چاپر) مانند یک کلید هوشمند یا شیر آب کنترلی است که تصمیم می‌گیرد چه زمانی و به چه میزانی مسیر باز شود. مقاومت ترمز مانند ظرف یا سینک ظرفشویی است که حجم آب (انرژی) را دریافت کرده و تخلیه می‌کند.

چاپر هیچ حرارتی را دفع نمی‌کند و مقاومت هیچ تصمیمی برای زمان‌بندی تخلیه نمی‌گیرد. ترکیب بی‌نقص این دو قطعه در کنار هم، باعث می‌شود ولتاژ باس DC در محدوده ایمن باقی بماند، درایو از خطای Overvoltage در امان باشد و پروسه توقف ماشین‌آلات صنعتی با بالاترین دقت و ایمنی انجام پذیرد.