[PLC] 인버터(VFD) 브레이크 제어 이해

인버터(VFD)를 이용한 브레이크 제어를 간략히 정리해 봅니다. 아래 그림을 보면, VFD에 모터가 연결되어 있습니다. 그리고 모터에는 전자 브레이크가 부착되어 있습니다. 모터의 샤프트는 드럼에 연결되어 있고, 모터가 회전하면 드럼과 연결된 로프에 의해 부하가 움직이게 됩니다.

VFD의 출력부를 활용하면 파워릴레이를 구동시켜 전자 브레이크를 해제할 수 있습니다. 예를 들어, 모터 구동 직전에 파워릴레이를 구동시켜 브레이크를 해제한 뒤 바로 모터를 구동시키고, 반대로 정지 직전에 파워릴레이를 OFF하여 브레이크를 동작시킨뒤 모터를 정지하는 것입니다. 아래는 실제 배선도의 예입니다.

인버터 내부의 출력부의 내부 릴레이에 의해 브레이크 관련 회로에 전원이 인가되면 브레이크가 해제되는 것입니다. 인버터는 모터로 출력되는 주파수를 모니터링 하면서 적당한 시기가 되면 내부 릴레이를 동작시켜 브레이크를 제어하게 되는 것입니다. 그럼 이 내부 릴레이를 동작에 관여하는 인버터 설정값에는 어떠한 것들이 있는지 간략히 정리해 보겠습니다.

브레이크 해제 시작 주파수 (Brake Release Start Frequency)

브레이크를 해제하기 전에 출력되고 있어야 하는 최소 주파수를 의미합니다. 브레이크가 해제되기 전에 모터에 어느정도 토크를 주기 위하여 설정하는 값입니다. 이 값은 슬립(slip) 속도와 부하(load)를 정지 상태로 잡고 있는 홀딩(holding) 토크를 이용하여 계산될 수 있다고 합니다. 

브레이크 해제 지연 (Brake Release Delay)

인버터는 브레이크 해제 시작 주파수를 일정시간 유지한 뒤 가속을 하기 시작합니다.

브레이크 동작 시작 주파수 (Brake Engage Start Frequency)

브레이크가 동작을 시작해야 하는 주파수를 의미합니다. 모터가 정지하기 위해 감속을 하다가 이 주파수에 도달하면 브레이크를 가동시키게 됩니다. 이 주파수를 일정시간 유지한 뒤 모터를 출력을 차단하게 됩니다.

브레이크 동작 지연 (Brake Engage Delay)

인버터는 브레이크 동작 시작 주파수를 일정시간 유지한 뒤 브레이크를 동작시킵니다. 모터가 정지하고 있을 때 기계의 움직임을 다루기 위해 사용한다고 합니다.

브레이크 동작 완료 시간 (Brake Engage Closing Time)

브레이크가 가동 된 후 인버터의 출력을 OFF하기 전까지 지연시간입니다. 전자 브레이크의 완전한 토크가 가해지기 전까지 기다리는 시간이라고 합니다.

브레이크 제어가 포함된 모터의 구동-정지 시퀀스는 아래와 같습니다.

1. VFD가 구동신호를 수신합니다. VFD는 브레이크 해제 주파수까지 가속합니다.

2. 브레이크 해제 주파수에 도달하면 내부 릴레이를 구동시켜 전자 브레이크에 전압을 인가함으로써 브레이크를 해제합니다.

3. 브레이크가 해제되면 운전주파수까지 가속합니다.

4. VFD가 정지신호를 수신합니다. VFD는 브레이크 동작 주파수까지 감속합니다.

5. 브레이크 동작 주파수에 도달하면 브레이크 동작 지연 시간만큼 대기합니다.

6. 브레이크 동작 지연 시간이 지나면 내부 릴레이를 OFF시켜 전자 브레이크에 인가된 전압을 끊어서 복귀 스프링에 의해 브레이크가 동작하게 됩니다.

7. 브레이크 동작 완료 지연 시간만큼 대기 후 인버터 출력을 차단합니다.

끝.