Resistor de frenagem: o que é quando se deve usar?
Na indústria, o controle de motores elétricos é uma das principais aplicações de eletrônica de potência. Para obter um controle preciso e seguro desses motores, é necessário utilizar dispositivos como inversores de frequência, que são capazes de controlar a velocidade e a direção de rotação do motor.
Porém, quando o motor é desacelerado ou parado, a energia cinética que foi armazenada no sistema precisa ser dissipada para evitar danos ao equipamento. É nesse momento que o resistor de frenagem entra em ação, dissipando a energia excedente em forma de calor.
Saiba mais neste conteúdo elucidativo e completo.
O que é um resistor de frenagem?
Um resistor de frenagem, também conhecido como resistor de carga, é um dispositivo eletrônico usado para dissipar energia em excesso em circuitos elétricos ou eletrônicos.
Ele é conectado em paralelo com um componente ou carga, como um motor elétrico ou um inversor, para limitar a corrente que flui através do componente durante a frenagem ou desaceleração.
Quando o componente é desligado ou desacelerado rapidamente, ele pode gerar energia que precisa ser dissipada para evitar danos ao circuito. O resistor de frenagem é projetado para absorver e dissipar essa energia, convertendo-a em calor que é liberado para o ambiente.
Os resistores de frenagem são comumente usados em sistemas de acionamento de motores elétricos, inversores de frequência, servos motores e outros sistemas elétricos que exigem frenagem controlada e eficiente.
Eles podem ser feitos de materiais diferentes, como cerâmica, metal e carbono, e sua capacidade de dissipação de energia é medida em watts ou quilowatts.
Como funciona um resistor de frenagem
Os resistores de frenagem são dispositivos usados em aplicações de Motores Elétricos em alta velocidade que precisam parada rápida ou imediata, ou seja, ajustes no tempo da rampa de desaceleração.
Nas aplicações que exigem paradas rápidas de motor, a mecânica gera uma energia cinética que ao inversor/ servo drive podendo causar falhas de sobretensão, sobrecorrente, sobrecarga. Isso acontece porque quando uma força contrária aumenta a tensão no IGBT dos dispositivos de controle, podendo chegar a mais de duas vezes da tensão de alimentação. É aí que o resistor de frenagem entra em ação!
A função do resistor de frenagem é absorver a energia cinética e transformar em energia térmica para proteger os drives de acionamento.
Importância do resistor de frenagem na indústria
O resistor de frenagem é um componente importante em muitas aplicações industriais que envolvem o controle de motores elétricos ou outros tipos de cargas elétricas. Aqui estão algumas razões pelas quais o resistor de frenagem é importante na indústria:
- proteção do equipamento;
- aumento da vida útil;
- melhoria da eficiência energética;
- segurança.
Proteção do equipamento
Ao limitar a corrente que flui através dos componentes durante a frenagem ou desaceleração, o resistor de frenagem protege o equipamento contra danos causados por picos de corrente ou excesso de energia.
Aumento da vida útil
A dissipação controlada de energia pelo resistor de frenagem ajuda a reduzir o desgaste prematuro dos componentes do sistema de acionamento, como motores elétricos e inversores.
Melhoria da eficiência energética
O resistor de frenagem pode ajudar a reduzir o consumo de energia em sistemas de acionamento, convertendo a energia cinética do movimento do motor em energia térmica, que geralmente é dissipada no ambiente.
Segurança
O resistor de frenagem é um componente crítico em sistemas de frenagem de emergência, pois ajuda a controlar a desaceleração do equipamento e a evitar acidentes. Desse modo, assegura a segurança de todos os envolvidos.
Quando usar um resistor de frenagem?
O resistor de frenagem é particularmente útil em sistemas de acionamento de motores elétricos que possuem duas principais características: Alta inércia e rampas de desacelarações curtas, são exemplos de aplicações:
- Calandras;
- Sistemas de Bobinamento ou Desbobinamentos;
- Esteiras;
- Máquinas Ferramentas;
- Equipamentos de Elevação.
- Sistemas Automatizados
Ele é utilizado em conjunto com um inversor de frequência ou outro dispositivo de controle de motor. Além disso, o resistor de frenagem também é usado em sistemas de frenagem de emergência.
Nestes casos, o resistor é projetado para dissipar a energia cinética do motor ou da carga rapidamente, reduzindo a velocidade do equipamento e impedindo que ele cause danos ou ferimentos.
Características de um Resistor de Frenagem
- Potência Nominal (W)
- A potência nominal é a quantidade de energia que o resistor pode dissipar continuamente sem sofrer danos. É medida em watts (W). Esse Valor deve ser calculado.
- Resistência (Ω)
- A resistência elétrica é medida em ohms (Ω) e determina a quantidade de corrente que o resistor pode limitar. A escolha da resistência adequada é crucial para garantir a eficiência do sistema de frenagem. Esse dado é tabelado pelo manual do fabricante do drive de acionamento do motor.
- Capacidade de Sobrecarga
- Refere-se à capacidade do resistor de suportar picos de potência por curtos períodos. Isso é importante durante frenagens bruscas ou rápidas desacelerações.
- Temperatura de Operação
- A faixa de temperatura na qual o resistor pode operar de forma segura e eficiente. Resistores de frenagem geralmente são projetados para suportar altas temperaturas devido à dissipação de energia.
- Material de Construção
- Os materiais comuns incluem cerâmica, alumínio e aço inoxidável. O material afeta a dissipação de calor e a durabilidade do resistor.
- Método de Montagem
- Pode incluir montagem em painel, montagem em trilho DIN, ou montagem direta em superfícies metálicas para melhor dissipação de calor.
- Proteção e Isolamento
- Alguns resistores de frenagem vêm com revestimentos protetores ou encapsulamentos para proteger contra poeira, umidade e outros contaminantes ambientais.
- Conexões Elétricas
- Tipos de terminais ou conectores usados para integrar o resistor ao circuito. Conexões robustas são essenciais para garantir a segurança e a eficiência do sistema.
Como instalar um resistor de frenagem?
Nos dispositivos eletrônicos de controle, como inversores de frequência e servos drives há resistores de frenagem internos nos equipamentos, em alguns modelos tem que habilita-los, em outros já estão prontos para serem utilizados.
Em algumas situações como mencionada anteriormente, os resistores de frenagem externos são necessários. Então nos dispositivos eletrônicos devem ser feita ligação nos terminais indicados.
Recorte dos manuais de inversores e servos motores da INVT – Kalatec
Conecte o resistor de frenagem aos terminais do inversor de frequência e à carga, em conformidade com as instruções do fabricante. Logo, certifique-se de que as conexões estão firmes e bem isoladas.
Em seguida, verifique a resistência do resistor de frenagem com um multímetro para garantir que ele esteja dentro das especificações do fabricante.
Configure o inversor de frequência para controlar a frenagem da carga, de acordo com as instruções do fabricante. Ajuste os parâmetros de frenagem respeitando as necessidades do sistema.
Abaixo o exemplo do Ajuste do Resistor de Frenagem nos Inversores ou Servos Motores INVT-Kalatec
Nos Inversores da INVT-Kalatec apenas 1 parâmetro a ajustar:
P08.37 = Habilita resistor interno e externo simultaneamente.
Para modelos que tem resistores internos, assim que eles não puderem mais absorver a energia, então transfere para o resistor externo.
Nos Servos Motores INVT-Kalatec ajustamos 3 parâmetros:
P0.13 = Resistor externo
P0.14 = Resistencia Ohmica do componente externo
P4.34 = Escolha de qual resistor será usado, interno ou externo.
Se necessário, instale um circuito de proteção térmica para evitar que o resistor de frenagem superaqueça e se danifique.
Então, realize testes para checar o funcionamento do sistema de frenagem e ajuste os parâmetros, se necessário.
É importante ressaltar que a instalação de um resistor de frenagem deve ser realizada por um técnico qualificado, que tenha conhecimento sobre os princípios de eletrônica de potência e segurança elétrica.
Além disso, é fundamental seguir as instruções do fabricante do equipamento e utilizar componentes de qualidade para garantir o bom desempenho e a segurança do sistema.
Como especificar um resistor de frenagem?
A especificação de um resistor de frenagem depende das características do motor e do sistema de controle. O valor da resistência é geralmente escolhido para corresponder à tensão nominal do motor e à potência de frenagem necessária.
É importante garantir que o resistor de frenagem seja capaz de lidar com a potência gerada pelo motor durante a frenagem, para evitar danos ao resistor e ao sistema de controle.
A Coordenadora Técnica da Kalatec Filial São Paulo, Engenheira Letícia de Pádua comenta:
“Para especificar um resistor de frenagem, é necessário levar em consideração vários fatores, como a corrente de frenagem, a tensão de operação, a potência dissipada e a resistência do resistor.“
Para algumas aplicações mais comuns é possível utilizar uma referência para saber qual a potência a utilizar no resistor de frenagem:
Aplicações em ponte rolante/talha/grua: translação de carga considerar 20% da potência do motor em kW e elevação de carga considerar 50% da potência do motor em kW e em outras aplicações em geral definir a potência do resistor de frenagem a 1/3 da potência do motor em kW.
Como citado anteriormente, a resistência ôhmica é uma informação com um valor mínimo e máximo tabelado, os quais estão disponíveis no manual do dispositivo de acionamento. Além disso, deve ressaltar que potência e resistência são valores inversamente proporcionais, então quanto maior a potência, menor a resistência. E quanto menor a resistência, mais rápido é a parada.
Por mais que as potencias e tensões dos equipamentos sejam equivalentes, os resistores de frenagem são diferentes em cada fabricante e modelo de inversores. Então, sem é necessário consultar o manual do respectivo produto.
Conclusão
O uso de resistores de frenagem em sistemas de controle de motores é muito comum na indústria. Eles são utilizados em processos de frenagem rápida de motores elétricos, evitando danos ao sistema e prolongando sua vida útil.
Com o advento da automação industrial, a importância dos resistores de frenagem aumentou ainda mais. Os sistemas de controle de motores são cada vez mais automatizados e integrados a outros sistemas industriais, o que exige maior precisão e eficiência na frenagem.
