מהו נגד בלימה?
במערכות הכוללות ווסתי תדר (VFD – Variable Frequency Drives), כאשר מנוע חשמלי עובר ממצב פעולה למצב האטה (Deceleration), האנרגיה הקינטית של העומס והאינרציה של המנוע מוחזרת לווסת בצורת מתח. אם אנרגיה זו לא תנותב כראוי – היא עלולה לגרום לעליית מתח מסוכנת על קווי ה-DC של הווסת ואף להשבתה או נזק לרכיבים האלקטרוניים. כאן נכנסים לתמונה נגדי הבלימה.
תפקידו של נגד הבלימה
נגד הבלימה משמש לפיזור האנרגיה העודפת כחום. הוא מחובר דרך יחידת בלימה (Brake Unit) או משולב ישירות בווסת. בעת האטה, הווסת מפנה את האנרגיה העודפת לנגד, אשר מחמם ופולט אותה לסביבה.
מתי נדרש להשתמש בנגדי בלימה?
השימוש בנגדי בלימה נחוץ כאשר:
- זמן ההאטה קצר – נדרש בלימה מהירה של המנוע.
- קיימת אינרציה גבוהה – כמו בגלגל תנופה, מסוע כבד או צנטריפוגה.
- במערכות הרמה או מנופים – אנרגיה חוזרת בעת הורדה של עומס.
- יישומים מחזוריים עם שינויי כיוון תכופים – למשל רובוטיקה או מערכות בדיקה.
- שיפועים תלולים במסועים – כאשר עומס דוחף את המנוע במורד.
יישומים נפוצים לנגדי בלימה
- מעליות ומנופים
- מסועים בשיפוע
- מכונות אריזה
- מערכות CNC
- מכונות עיבוד שבבי
- צנטריפוגות
- מכונות ניסוי
מהם השיקולים בבחירת נגד בלימה?
בעת בחירת נגד בלימה יש להתחשב בפרמטרים הבאים:
- מתח עבודה (DC Bus Voltage) – נדרש להתאים את הנגד למתח הווסת (לדוגמה, 600VDC או 800VDC).
- הספק בלימה (Braking Power) – כמה אנרגיה יש לפזר (Watt).
- חובה לוודא עמידות תרמית – האם הנגד מסוגל לעמוד ברצף הבלימות?
- Duty Cycle – כמה זמן מתוך מחזור הפעולה מתבצעת בלימה (למשל, 10% מתוך כל 60 שניות).
- התנגדות (Ohm) – ערך האומדן הנדרש ליצירת בלימה יעילה מבלי ליצור זרמים גבוהים מדי.
- סוג ההרכבה והקירור – האם הנגד מגיע עם גוף קירור? האם ניתן לאוורר אותו?
- תאימות לווסת – חלק מהיצרנים ממליצים על ערכי התנגדות והספק ספציפיים לווסתים שלהם.
איך מחשבים את ערך נגד הבלימה?
שלב 1: חישוב ערך ההתנגדות (Ohm)
נוסחה כללית:
R=VDC2PR = \frac{V_{DC}^2}{P}R=PVDC2
- VDCV_{DC}VDC – המתח בצד ה-DC של הווסת (נניח 700V עבור ווסת תדר תלת-פאזי 400V AC).
- PPP – הספק הבלימה הרצוי (למשל 5,000W).
שלב 2: חישוב ההספק הנדרש (Watt)
הספק הבלימה תלוי באנרגיה הקינטית שיש לפזר:
Ek=12Jω2E_k = \frac{1}{2} J \omega^2Ek=21Jω2
- JJJ – מומנט ההתמדה של העומס (kg·m²)
- ω\omegaω – מהירות זוויתית (rad/s)
המרת האנרגיה להספק לפי זמן הבלימה:
P=EktP = \frac{E_k}{t}P=tEk
לדוגמה, אם יש צורך לעצור עומס אינרציוני של 10kg·m² ממהירות של 1500 סל"ד תוך 2 שניות – מחשבים את האנרגיה לפי הנוסחה למעלה ומחלקים בזמן כדי לקבל את ההספק.
סיכום
נגדי בלימה הם רכיב קריטי ליישומים שבהם נדרשת בלימה מהירה או שיש חזרת אנרגיה מהעומס. הם מאפשרים שמירה על בטיחות הציוד, משפרים את ביצועי המערכת ומונעים נזקים לווסת. בעת בחירה של נגד בלימה, חשוב להתחשב בפרמטרים כמו מתח, הספק, ערך התנגדות, אופן ההתקנה ודירוג תרמי. חישוב נכון של ההספק הנדרש מבטיח אמינות לאורך זמן וביצועים מיטביים.
לקבלת חומר או הסבר הכולל נוסחאות לחישוב ניתן לפנות אלינו. אנו נציגים בלעדיים של מיצובישי אלקטריק בישראל.
