W układach silników z napędem o zmiennej częstotliwości (VFD) hamowanie obejmuje nie tylko zmiany prędkości silnika, ale także konwersję energii mechanicznej na energię elektryczną. Kiedy silnik musi szybko zwolnić, zatrzymać się lub pracować pod wpływem obciążenia zewnętrznego, może generować regeneracyjną energię elektryczną. Jeśli energia ta nie zostanie właściwie zagospodarowana, może spowodować wzrost napięcia szyny DC wewnątrz VFD, co wpłynie na normalne działanie systemu. Dlatego skrzynki rezystorów hamowania są powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających skutecznego hamowania.
Po pierwsze, ważne jest zrozumienie konwersji energii zachodzącej podczas zwalniania silnika. Podczas normalnej pracy przetwornica częstotliwości dostarcza energię elektryczną do silnika, umożliwiając mu generowanie momentu obrotowego i napędzanie urządzeń mechanicznych. Kiedy silnik wchodzi w stan zwalniania, układ mechaniczny nadal zachowuje energię kinetyczną dzięki bezwładności. W odpowiednich warunkach sterowania silnik może przejść w stan generowania, przekształcając część energii mechanicznej w energię elektryczną i wprowadzając ją z powrotem do szyny prądu stałego przetwornicy częstotliwości.
Po drugie, energia regeneracyjna może powodować wzrost napięcia szyny DC. Podczas pracy przetwornica częstotliwości musi utrzymywać napięcie wewnętrznej szyny DC w akceptowalnym zakresie. Kiedy silnik dostarcza energię elektryczną z powrotem do systemu, a energia ta nie może zostać zużyta ani zwrócona do źródła zasilania, gromadzi się ona w szynie DC, powodując wzrost napięcia. Jeśli napięcie przekroczy limit ochronny VFD, może wystąpić alarm przepięcia lub wyłączenie ochronne, przerywając normalną pracę sprzętu.
Główną funkcją skrzynki rezystora hamowania jest radzenie sobie z nadmiarem energii elektrycznej. Kiedy napięcie szyny DC osiągnie próg sterowania hamowaniem, moduł hamujący aktywuje obwód hamowania zgodnie ze swoją logiką sterowania, umożliwiając przepływ energii regeneracyjnej przez rezystor hamowania. Rezystor przekształca nadmiar energii elektrycznej w ciepło i uwalnia ją do otoczenia, pomagając zmniejszyć napięcie szyny DC.
Po trzecie, zastosowanie skrzynki rezystorów hamowania poprawia elastyczność sterowania zwalnianiem silnika. W niektórych zastosowaniach przemysłowych silniki muszą się szybko zatrzymywać zgodnie z ustawionymi krzywymi zwalniania. Jeżeli nie można skutecznie wykorzystać energii regeneracyjnej, może zaistnieć potrzeba wydłużenia czasu hamowania w przetwornicy częstotliwości, aby zapobiec nadmiernemu napięciu szyny DC. Dzięki odpowiednio skonfigurowanej skrzynce rezystorów hamowania system posiada dodatkową ścieżkę rozpraszania energii regeneracyjnej, umożliwiając bardziej elastyczną kontrolę opóźnienia w dozwolonych warunkach pracy.
Po czwarte, skrzynka rezystorów hamowania pomaga ograniczyć przestoje sprzętu spowodowane przepięciem szyny DC. W urządzeniach dźwigowych, windach, maszynach odśrodkowych i dużych systemach przenośników silniki mogą pracować przy znacznych siłach bezwładności lub obciążeniu. Podczas szybkiego zwalniania lub opuszczania ładunku może zostać wygenerowana znaczna energia regeneracyjna. Jeżeli energii tej nie można szybko rozproszyć, przetwornica częstotliwości może aktywować funkcje ochronne i przerwać działanie sprzętu.
Ponadto skrzynki rezystorów hamowania zapewniają pomocniczą obsługę różnych typów zastosowań w napędach silnikowych. W przypadku sprzętu wymagającego częstego uruchamiania i zatrzymywania, szybkiego zwalniania lub dużych obciążeń bezwładnościowych, prawidłowa konfiguracja skrzynki rezystora hamowania pomaga poprawić zdolność systemu do radzenia sobie z energią regeneracyjną.
Należy zauważyć, że nie każdy system VFD wymaga skrzynki rezystora hamowania. To, czy jest on potrzebny, zależy od takich czynników, jak moc silnika, charakterystyka obciążenia, częstotliwość hamowania, wymagania dotyczące zwalniania i możliwości przetwornicy VFD w zakresie obsługi energii. Niektóre systemy mogą obsługiwać energię regeneracyjną za pomocą alternatywnych rozwiązań, takich jak urządzenia do regeneracji energii.
Ogólnie rzecz biorąc, podczas hamowania przetwornicą częstotliwości wykorzystywana jest skrzynka rezystorów hamowania w celu rozproszenia nadmiaru energii regeneracyjnej, zapobiegania nadmiernemu napięciu szyny DC i pomagania systemowi w osiągnięciu stabilnego i niezawodnego sterowania zwalnianiem i hamowaniem.