Qué es la resistencia de frenado : Funcionamiento y sus aplicaciones

El control de la velocidad en ascensores, turbinas eólicas, grúas, ascensores y locomotoras eléctricas es muy necesario. Por eso, un resistencia de frenado es parte integrante de estas aplicaciones, ya que son las resistencias de alta potencia más utilizadas en los accionamientos de motores eléctricos para controlar su velocidad, en sectores como el transporte, el marítimo y la construcción.

Los trenes eléctricos se aceptan mayoritariamente sobre los trenes diésel porque son reciclables y también regeneran energía. Por lo general, estos trenes producen una gran cantidad de energía al detenerse o reducir la velocidad y esta energía puede recuperarse o disiparse. Por eso se integran una serie de resistencias de frenado en el sistema de motor de un tren eléctrico. Así, la energía cinética puede transformarse en eléctrica en los motores de tracción del sistema motor dentro del frenado dinámico del tren. La energía generada puede disiparse en la carrocería del tren en una secuencia de resistencias de frenado a bordo. Los factores esenciales para el crecimiento de las resistencias de frenado son la durabilidad, la fiabilidad y la seguridad. Por ello, este artículo ofrece una breve información sobre el funcionamiento de las resistencias de frenado y sus aplicaciones.

¿Qué es la resistencia de frenado?

Definición de resistencia de frenado: La resistencia que se utiliza para reducir o detener la velocidad de un sistema mecánico generando un par de frenado se conoce como resistencia de frenado. Estas resistencias se diseñan con algunas especificaciones como la resistencia y la potencia media de frenado. Las resistencias de frenado que incluyen valores óhmicos más pequeños ayudarán a controlar la velocidad de un motor y a disolver más calor.

Estas resistencias proporcionan una mayor fiabilidad con menos servicio. Por eso, estas resistencias se eligen sobre todo en lugar de los frenos de fricción para controlar los motores. Se necesita una resistencia de frenado cuando hay disparos frecuentes en el accionamiento debido a la sobretensión, a la reducción de la vida útil del equipo o a los elevados costes de mantenimiento, o a los daños y/o al sobrecalentamiento del motor y del accionamiento. En general, sabemos que las resistencias consumen calor y se utilizan para frenar o detener un sistema mecánico.

La finalidad de una resistencia de frenado es disipar la energía que genera un motor durante la deceleración. Como la resistencia de frenado disipa la energía, ayuda a evitar daños en el accionamiento que podrían producirse por sobretensión.

Principio de funcionamiento de la resistencia de frenado

El principio de funcionamiento de la resistencia de frenado es que una resistencia de frenado ayuda a detener o ralentizar un motor disipando el exceso de tensión producido por el motor eléctrico en desaceleración. Esta energía disipada puede ser manejada por la resistencia para garantizar que el aumento de tensión se mantenga en niveles seguros para evitar daños en el accionamiento. Así se puede prolongar la vida del equipo, permitir un frenado más rápido y evitar el riesgo de sobrecalentamiento.

El principio de la resistencia de frenado es muy sencillo. Cuando el motor está en funcionamiento, consume una gran cantidad de corriente de la red. Cuando uno quiere detener la carga conectada al motor, lo único que tiene que hacer es abrir o desconectar la alimentación de ese motor. Esta pequeña interrupción del suministro de corriente provocará una acumulación de energía por parte de la carga. ¿Cómo ocurre esto? Porque un motor, cuando se detiene repentinamente, actúa como un inductor y no como una resistencia.

Cuando una carga inductiva como un motor se desconecta repentinamente de su fuente de alimentación, tarda en descargar su energía almacenada de nuevo en la fuente de alimentación. Durante este tiempo, si no hay ninguna disposición para descargar esta energía, puede provocar graves daños en los equipos conectados a esa carga e incluso causar daños físicos a cualquier persona que se encuentre cerca. Para evitar estas situaciones, utilizamos resistencias de frenado en serie con cargas como los motores que necesitan una parada inmediata cuando funcionan a altas velocidades. Así es como una resistencia de frenado ayuda a frenar un motor.

La resistencia de frenado ayuda a descargar la energía almacenada y, por tanto, a evitar daños.

Diferencia entre chopper de frenado y resistencia de frenado

La diferencia entre el chopper de freno y la resistencia de freno incluye lo siguiente.

Chopper de freno	Resistencias de freno
Un chopper de freno se utiliza principalmente para controlar la tensión de enlace de CC dentro de un convertidor de frecuencia.	Una resistencia de frenado se utiliza para ralentizar o detener rápidamente el sistema mecánico generando un par de frenado.
Están disponibles en diferentes tipos como BC2.1, BC3.1 y BC4.1.	Estas resistencias están disponibles en diferentes tipos, como las bobinadas, las encapsuladas y las de montaje posterior.
Las ventajas del chopper de freno son, principalmente, la sencillez de su construcción y que funciona incluso si no hay alimentación de corriente alterna.	Las ventajas de las resistencias de frenado incluyen principalmente el control de la tensión del motor a niveles seguros, un menor desgaste de los componentes y un frenado más rápido de los motores de CA y CC.
El chopper de freno es el interruptor controlado que permite que fluya la energía del motor regenerativo.	La resistencia de frenado es el elemento en el que se disipará la energía regenerativa del motor.

Circuito de la resistencia de frenado

Hay muchas formas de evitar el fallo de una resistencia de frenado ante una situación de sobrecarga, como la placa de control de transistores de frenado, las resistencias de frenado que utilizan un interruptor térmico y las resistencias de frenado intrínsecamente seguras. De estos tres métodos, vamos a explicar uno de ellos como las Resistencias de Freno que utilizan un Interruptor Térmico.

Las resistencias de freno se utilizan con un interruptor térmico para detectar una posible condición de sobrecarga. Una vez que una resistencia de freno se sobrecarga, intenta disipar más calor del que ha sido diseñada. Así que en esta situación, el interruptor térmico se puede liberar una vez que la temperatura de la resistencia se calienta mucho. Así que interrumpiendo uno de los suministros de alta tensión a la resistencia o al VFD, se implementan los dos diagramas siguientes

En el circuito anterior, el interruptor térmico se abre con el calor extremo. La tensión de control utilizada por el contactor principal puede interrumpirse. Entonces se abre el contactor principal y se desconecta la alimentación del VFD.

El interruptor térmico se abrirá por el calor extremo. La tensión de control utilizada para cerrar el contactor hacia la resistencia de frenado puede interrumpirse. Así se abre el contactor y se desconecta la alimentación de la resistencia mientras el VFD sigue alimentado.

Ventajas

El ventajas de la resistencia de frenado incluyen las siguientes.

• Las resistencias de frenado en un sistema de control de motores evitan daños en el hardware.
• Evita los fallos dentro de un VFD.
• Las resistencias de frenado dentro del VFD pueden mejorar la capacidad del par de frenado.
• Estas resistencias generan un frenado más rápido y controlado.
• Estas resistencias pueden provocar grandes variaciones de velocidad entre el motor y el accionamiento para retroalimentar la energía extra.
• Estas resistencias son las más utilizadas en el sector industrial.
• Estas resistencias son las preferidas por los expertos, ya que se adaptan mejor a una gran variedad de mecanismos de frenado.

Desventajas

El desventaja de una resistencia de frenado es que, si esta resistencia no se enfría adecuadamente, se degradará el material base del componente y se producirá un fallo prematuro.

Aplicaciones

El aplicaciones de las resistencias de frenado incluyen las siguientes.

• Las resistencias de frenado se utilizan cuando la velocidad de un motor supera la velocidad ajustada a través del variador de frecuencia (VFD), o bien cuando es necesaria una desaceleración rápida.
• Estas resistencias se utilizan en un sistema de control de motores para evitar daños en el hardware y fallos en un VFD.
• Estas resistencias son aplicables en sistemas de trenes y velocidades de motores.
• Estas resistencias son necesarias en determinadas operaciones porque el motor controlado a través del variador de frecuencia actúa como un generador y el suministro de energía volverá al variador de frecuencia en lugar de al motor.
• Esta resistencia ayudará a detener o ralentizar un motor disipando el exceso de tensión producido por el motor en desaceleración.
• Las resistencias de frenado se utilizan en diversas aplicaciones basadas en motores que se controlan a través del conductor.
• La función de una resistencia de frenado es ayudar a realizar el frenado del motor, que de otro modo se repararía, absorbiendo la energía de frenado recuperada y disolviéndola como calor a través de las resistencias reostáticas.
• Las resistencias de frenado dentro del VFD (accionamiento de frecuencia variable) aumentarán la capacidad del par de frenado, generando un frenado más controlado y rápido.
• Esta resistencia disipará la potencia regenerada para evitar que la tensión del bus supere el límite de velocidad del accionamiento.

¿cuál es la diferencia entre una resistencia de ruptura y una resistencia de derivación?

Una resistencia de ruptura se utiliza junto con un contratista para evitar el pico de corriente que se produce cuando se desenergiza una bobina. La resistencia limitará la contrafase y reducirá el pico de corriente. Probablemente no sea necesario para la mayoría de las aplicaciones, pero ayuda a prolongar la vida del contactor. Normalmente se coloca una resistencia de derivación a través de un accionamiento para proporcionar una tensión reducida al motor durante el arranque. Esto ayuda a evitar la sobrecarga del accionamiento y del motor durante el arranque.

¿Qué es una resistencia de frenado dinámico?

Una resistencia de frenado dinámico es una resistencia que se conecta al motor en paralelo para convertir rápidamente su energía cinética en calor a través de la resistencia. La resistencia de frenado del motor invertido tiene dos funciones:

1) La corriente de frenado generada por el motor durante la deceleración puede convertirse en energía térmica a través de la resistencia de frenado para garantizar que el variador pueda funcionar de forma segura y fiable.

2. Cuando se produce un fallo de alimentación, la resistencia de frenado puede disipar rápidamente la energía cinética residual del motor, evitando así daños en la máquina.

Así, una resistencia de frenado se utiliza una resistencia de frenado en el control del freno del motor dentro del mecanismo de los VFD (accionamientos de frecuencia variable) para cambiar la energía de regenerada a térmica durante el proceso de frenado del motor eléctrico. Las principales funciones de la resistencia de frenado son proteger los VFD y las líneas de alimentación. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es un VFD?