Qual è la differenza tra frenata dinamica e frenata rigenerativa?

Quando la velocità del rotore di un motore è maggiore della sua velocità sincrona o designata, può fungere da generatore, creando energia elettrica da energia meccanica. Questa energia elettrica ha bisogno di un posto dove andare, e ci sono due modi per affrontarla: dissiparla come calore o riutilizzarla.

Frenatura dinamica prende l’energia generata dal motore e rilascia come calore attraverso un IGBT tensione regolata (transistor bipolare insulated-gate) ad un resistore. In alcune applicazioni, uno o più resistori sono montati a distanza, dove il calore che generano non influisce su altre apparecchiature elettriche. In questi casi, la combinazione dei dispositivi di commutazione (IGBT) e il circuito di controllo è tipicamente indicato come un “modulo chopper.”I circuiti frenanti dinamici tradizionali sono classificati per cicli di lavoro bassi-in genere il 20% o meno-mentre i circuiti chopper sono utilizzati per cicli di lavoro più elevati.

Esistono due metodi di controllo comuni per il controllo dinamico della frenata: il controllo dell’isteresi e il controllo PWM (Pulse-width Modulation). Il controllo dell’isteresi monitora il livello di tensione del bus CC e attiva l’IGBT quando la tensione raggiunge un livello “alto” predefinito, consentendo alla corrente di fluire verso il resistore e di essere convertita in calore. Quando la tensione del bus CC scende a un livello “basso” predefinito, l’IGBT viene spento.

Pulse-width modulation control, d’altra parte, commuta l’IGBT on-and-off in modo continuo tramite un algoritmo di controllo e il monitoraggio della tensione del bus DC, in modo da coppia ripple è notevolmente ridotto. Il controllo PWM viene utilizzato principalmente quando più unità sono collegate a un bus CC comune, per evitare che un’unità svolga una quota sproporzionata del lavoro di frenatura dinamica.

La frenata rigenerativa preleva l’energia generata dal motore e la riporta alla fonte di alimentazione CA o ad un bus comune, dove può essere riutilizzata. L’alimentazione dell’energia a un bus comune offre un ulteriore vantaggio in termini di efficienza, poiché la potenza viene convertita da CA a CC una sola volta. Al contrario, se l’alimentazione viene restituita all’alimentazione CA, deve essere convertita nuovamente in CC quando viene riutilizzata dall’unità, quindi ci sono ulteriori perdite.

Poiché la frenatura dinamica si basa sulla dissipazione della potenza come calore attraverso i resistori, viene utilizzata per applicazioni che richiedono una dissipazione periodica o quando le velocità di decelerazione variano. La frenata rigenerativa è preferita quando ci sono arresti frequenti, decelerazione costante o carichi di revisione.

Sebbene gli azionamenti rigenerativi abbiano costi iniziali relativamente più elevati rispetto ai semplici sistemi frenanti dinamici, la rigenerazione può spesso essere giustificata quando è possibile recuperare una grande quantità di energia o quando il costo dell’energia recuperata è elevato.