Pada sistem motor yang menggunakan Variable Frequency Drive atau VFD, proses pengereman tidak selalu sesederhana menurunkan frekuensi output inverter. Saat motor mengalami deselerasi atau digerakkan oleh beban, motor dapat berubah sementara menjadi generator dan mengirimkan energi kembali menuju DC bus VFD.
Energi regeneratif tersebut dapat membuat tegangan DC bus meningkat.
Salah satu komponen yang digunakan untuk mengendalikan kondisi tersebut adalah brake chopper.
Brake chopper bekerja bersama braking resistor untuk mengalirkan energi regeneratif dari DC bus menuju resistor, kemudian mengubah energi listrik tersebut menjadi panas.
ABB menjelaskan bahwa brake chopper menghubungkan braking resistor ke DC link ketika tegangan DC melebihi batas operasi chopper. Energi kemudian dibuang melalui resistor sehingga tegangan DC kembali turun. ABB Library
Memahami hubungan antara VFD, brake chopper, dan braking resistor penting sebelum menentukan spesifikasi resistor untuk motor industri.
PT Selatama Indo Abadi menyediakan braking resistor industri dengan spesifikasi yang dapat disesuaikan untuk kebutuhan VFD, inverter, crane, hoist, lift, conveyor, dan berbagai aplikasi motor industri.
Apa Itu Brake Chopper?
Brake chopper adalah rangkaian switching elektronik yang digunakan untuk mengendalikan aliran energi dari DC bus VFD menuju braking resistor.
Komponen ini bekerja seperti sakelar elektronik berkecepatan tinggi.
Brake chopper tidak selalu aktif.
Dalam kondisi motor normal, resistor tidak terus-menerus terhubung ke DC bus. Brake chopper mulai bekerja ketika tegangan DC bus meningkat sampai melewati nilai tertentu.
ABB mendefinisikan brake chopper sebagai switch elektrik yang menghubungkan tegangan DC bus ke resistor ketika tegangan DC bus melebihi level yang telah ditentukan. Energi pengereman kemudian dikonversi menjadi panas pada resistor. ABB Library
Secara sederhana:
Motor menghasilkan energi regeneratif → DC bus naik → brake chopper aktif → braking resistor menerima energi → energi berubah menjadi panas
Mengapa Tegangan DC Bus Bisa Naik?
Motor listrik pada VFD dapat bekerja dalam dua kondisi utama.
Saat motor membutuhkan energi untuk menggerakkan beban, sistem berada pada kondisi motoring.
Pada kondisi tertentu motor dapat mengalami regenerative operation.
Hal tersebut dapat terjadi saat:
- motor dideselerasi dengan cepat,
- beban memiliki inertia besar,
- crane atau hoist menurunkan beban,
- elevator bergerak dalam kondisi regeneratif,
- conveyor dengan beban tertentu mengalami deselerasi,
- motor didorong oleh mekanisme atau beban eksternal.
Pada kondisi tersebut, energi mekanis berubah kembali menjadi energi listrik.
Energi kemudian masuk ke DC bus VFD.
Kapasitor DC bus hanya dapat menyimpan energi dalam jumlah terbatas. Tanpa mekanisme pengelolaan energi, tegangan DC bus dapat terus naik dan akhirnya memicu proteksi overvoltage pada drive. ABB Library
Baca juga:
Braking Resistor untuk VFD dan Cara Memilih Spesifikasinya
Cara Kerja Brake Chopper pada VFD
Cara kerja sistem dynamic braking dapat digambarkan sebagai berikut:
AC Supply → VFD → Motor
Saat motor mengalami regenerative braking:
Motor → DC Bus → Brake Chopper → Braking Resistor → Heat
Prosesnya terdiri dari beberapa tahap.
1. Motor Menghasilkan Energi Regeneratif
Motor berfungsi sementara sebagai generator ketika kecepatan mekanis atau beban menyebabkan energi kembali menuju inverter.
2. Tegangan DC Bus Meningkat
Energi tersebut masuk ke intermediate circuit atau DC bus.
Tegangan DC bus kemudian mulai meningkat.
3. Brake Chopper Mendeteksi Batas Tegangan
Sistem brake chopper memonitor tegangan DC bus.
Ketika tegangan melewati threshold yang telah ditentukan, switching device pada brake chopper diaktifkan.
4. Braking Resistor Terhubung ke DC Bus
Brake chopper membuka jalur menuju braking resistor.
Arus kemudian mengalir melalui resistor.
5. Energi Diubah Menjadi Panas
Braking resistor mengubah energi listrik menjadi energi panas.
Tegangan DC bus mulai turun.
6. Brake Chopper Berhenti Mengalirkan Arus
Ketika tegangan sudah kembali di bawah threshold, brake chopper berhenti menghubungkan resistor.
Siklus tersebut dapat terjadi berkali-kali selama proses pengereman.
ABB menjelaskan prinsip yang sama pada sistem resistor braking: chopper menghubungkan resistor ketika DC link melewati batas operasi dan menghentikan proses ketika tegangan kembali turun. ABB Library
Apa Hubungan Brake Chopper dengan Braking Resistor?
Brake chopper dan braking resistor memiliki fungsi yang berbeda, tetapi bekerja sebagai satu sistem.
Brake chopper berfungsi sebagai pengendali atau switching device.
Braking resistor berfungsi sebagai tempat energi listrik dibuang dan diubah menjadi panas.
Brake chopper tanpa resistor tidak memiliki media untuk membuang energi.
Braking resistor yang tidak dikendalikan dengan benar juga tidak dapat sekadar dihubungkan terus-menerus ke DC bus.
Karena itu, keduanya bekerja bersama dalam sistem dynamic braking.
Secara konsep:
Brake Chopper = mengatur kapan energi dialirkan
Braking Resistor = menyerap dan membuang energi
Apakah Semua VFD Memiliki Brake Chopper?
Tidak.
Konfigurasi setiap VFD berbeda.
Sebagian VFD memiliki internal brake chopper yang sudah terintegrasi di dalam drive.
Sebagian lainnya membutuhkan braking unit atau brake chopper eksternal.
Ada pula model tertentu yang tidak mendukung braking resistor secara langsung.
Contohnya, dokumentasi ABB ACS180 menunjukkan bahwa beberapa frame memiliki internal brake chopper sebagai standar, sedangkan frame tertentu tidak memiliki internal brake chopper maupun koneksi DC yang sama. ABB Library
Karena itu, sebelum memasang braking resistor perlu diperiksa:
- brand VFD,
- model VFD,
- frame size,
- apakah terdapat internal brake chopper,
- terminal braking resistor,
- minimum braking resistance,
- maximum braking power,
- duty cycle yang diperbolehkan.
Referensi utama tetap manual resmi VFD yang digunakan.
Internal Brake Chopper dan External Brake Chopper
Secara umum brake chopper dapat berada di dalam VFD atau menjadi unit terpisah.
Internal Brake Chopper
Internal brake chopper terintegrasi di dalam VFD.
Keuntungannya adalah sistem lebih sederhana karena tidak membutuhkan unit switching eksternal.
Braking resistor biasanya dihubungkan pada terminal yang telah disediakan oleh produsen drive.
Kemampuan internal brake chopper tetap memiliki batas tertentu seperti:
- braking current,
- minimum resistance,
- peak braking power,
- continuous braking capability,
- duty cycle.
External Brake Chopper
External brake chopper atau external braking unit digunakan ketika drive tidak memiliki internal chopper atau kebutuhan braking berada di luar kemampuan internalnya.
External unit terhubung dengan DC bus dan mengendalikan braking resistor secara terpisah.
Konfigurasi seperti ini sering ditemukan pada aplikasi berdaya lebih besar atau braking duty yang lebih berat.
ABB juga menggunakan brake chopper module terpisah pada sistem common DC link untuk mengendalikan brake resistors. ABB Library
Apakah Brake Chopper Sama dengan Braking Unit?
Istilahnya dapat berbeda antar produsen.
Pada beberapa sistem, istilah braking unit digunakan untuk perangkat eksternal yang berisi brake chopper dan rangkaian kontrol.
Brake chopper sendiri lebih spesifik mengacu pada switching circuit yang menghubungkan DC bus dengan braking resistor.
Karena konfigurasi setiap produsen berbeda, istilah yang digunakan di manual VFD perlu diperiksa sebelum menentukan komponen.
Topik Braking Unit vs Braking Resistor akan dibahas secara khusus pada artikel terpisah agar perbedaannya lebih jelas.
Kapan Brake Chopper Dibutuhkan?
Brake chopper diperlukan ketika sistem membutuhkan resistor braking untuk membuang energi regeneratif.
Beberapa aplikasi yang umum membutuhkan kemampuan dynamic braking antara lain:
Crane dan Hoist
Saat hoist menurunkan beban, motor dapat menghasilkan energi regeneratif.
Baca:
Braking Resistor untuk Crane dan Hoist
Elevator dan Lift
Pergerakan cabin dan counterweight dapat menghasilkan kondisi regeneratif tergantung arah gerak serta distribusi beban.
Conveyor
Conveyor dengan inertia tinggi, beban menurun, atau kebutuhan stopping cepat dapat menghasilkan energi yang perlu dikelola.
Mesin Produksi
Mesin dengan siklus akselerasi dan deselerasi cepat dapat membutuhkan braking berulang.
Centrifuge dan High-Inertia Load
Beban yang menyimpan energi kinetik besar membutuhkan waktu lebih lama untuk berhenti jika hanya mengandalkan natural deceleration.
ABB menyebut solusi brake chopper dan resistor cocok terutama ketika braking diperlukan secara periodik dan energi braking relatif kecil dibanding total energi motoring. ABB Library
Apa yang Terjadi Jika Braking Resistor Tidak Tepat?
Brake chopper yang bekerja dengan baik tetap membutuhkan braking resistor dengan rating yang sesuai.
Resistor yang tidak sesuai dapat menimbulkan beberapa masalah.
DC Bus Overvoltage
Jika kapasitas resistor tidak mencukupi untuk membuang energi, tegangan DC bus dapat tetap meningkat.
Schneider Electric menyatakan bahwa braking resistor dengan rating yang tidak mencukupi dapat menyebabkan DC bus overvoltage dan membuat power stage drive dinonaktifkan. Schneider Electric Help
Braking Resistor Overheat
Resistor mengubah energi menjadi panas.
Power rating, braking duration, dan duty cycle harus sesuai dengan kondisi operasi.
Brake Chopper Overload
Resistance yang terlalu rendah dapat menghasilkan arus braking yang terlalu tinggi.
Nilai resistor tidak boleh dipilih hanya dengan tujuan mendapatkan braking torque lebih besar.
Braking Tidak Optimal
Resistance terlalu tinggi juga dapat membatasi braking power karena arus yang mengalir menjadi lebih kecil.
Mengapa Minimum Resistance Penting?
Setiap brake chopper memiliki kemampuan arus maksimum.
Nilai braking resistance menentukan besarnya arus yang mengalir ketika chopper aktif.
Karena itu produsen VFD biasanya memberikan nilai minimum braking resistance.
External braking resistor tidak boleh memiliki resistance lebih rendah daripada nilai minimum yang diperbolehkan drive.
Schneider Electric juga menyatakan bahwa nilai resistance untuk external braking resistor tidak boleh berada di bawah specified minimum resistance. Schneider Electric Help
Nilai aktual harus selalu mengikuti manual drive.
Baca juga:
Cara Memilih Braking Resistor Berdasarkan Ohm, Watt dan Duty Cycle
Parameter yang Perlu Dicek Sebelum Memilih Braking Resistor
Beberapa data teknis perlu diperhatikan sebelum menentukan resistor yang akan digunakan bersama brake chopper:
- minimum resistance dari VFD,
- recommended resistance,
- braking power,
- peak braking power,
- braking duration,
- duty cycle,
- motor power,
- DC bus voltage,
- braking frequency,
- inertia atau karakter beban,
- ambient temperature,
- metode cooling.
Pemilihan resistor sebaiknya tidak dilakukan hanya berdasarkan daya motor.
Data manual VFD dan kondisi aplikasi harus dianalisis bersama.
Bagaimana Mengetahui VFD Memiliki Internal Brake Chopper?
Cara paling aman adalah memeriksa manual hardware VFD.
Cari bagian seperti:
- brake chopper,
- braking transistor,
- dynamic braking,
- brake resistor,
- resistor braking,
- braking unit,
- braking terminals.
Manual biasanya memberikan informasi mengenai:
- availability internal brake chopper,
- terminal resistor,
- resistance minimum,
- recommended resistor,
- maximum braking power,
- allowable duty cycle.
Jangan menyimpulkan hanya berdasarkan bentuk terminal atau kode terminal tanpa manual karena penamaan berbeda antar brand.
Wiring Brake Chopper dan Braking Resistor
Konfigurasi wiring tergantung desain VFD.
Secara konsep, braking resistor berada pada rangkaian DC braking dan dikendalikan oleh chopper.
Namun terminal aktual dapat berbeda antara satu drive dengan drive lainnya.
Karena itu tidak disarankan menggunakan diagram generic sebagai pengganti manual produsen.
Panduan konsep dapat dibaca di:
Wiring Diagram Braking Resistor pada VFD dan Inverter
Selalu gunakan wiring diagram resmi sesuai brand dan model VFD.
Brake Chopper vs Regenerative Drive
Brake chopper bukan satu-satunya cara mengelola energi regeneratif.
Dua pendekatan umum adalah:
Dynamic braking
Motor → DC Bus → Brake Chopper → Braking Resistor → Heat
Regenerative braking
Motor → DC Bus → Regenerative Unit → AC Supply
Pada dynamic braking, energi dibuang sebagai panas.
Pada regenerative drive, energi dikembalikan menuju jaringan listrik.
Danfoss menjelaskan bahwa untuk aplikasi dengan energi regeneratif yang besar dan sering terjadi, regenerative braking unit dapat menjadi alternatif karena energi dari intermediate DC circuit dapat dikembalikan ke mains. Danfoss Assets
Pemilihan sistem tergantung kebutuhan braking, energi yang dihasilkan, siklus operasi, dan desain sistem secara keseluruhan.
Data yang Dibutuhkan untuk Menentukan Brake Resistor
Jika VFD sudah memiliki brake chopper dan membutuhkan external braking resistor, siapkan:
- brand VFD,
- model VFD,
- power VFD,
- motor power,
- voltage,
- minimum braking resistance,
- recommended resistance,
- braking torque jika tersedia,
- braking time,
- duty cycle,
- frekuensi braking,
- jenis aplikasi,
- data resistor existing,
- foto nameplate VFD.
Data tersebut membantu menentukan apakah resistor existing dapat digunakan atau diperlukan resistor dengan spesifikasi berbeda.
Custom Braking Resistor untuk VFD dan Brake Chopper
Kebutuhan braking resistor dapat berbeda walaupun motor memiliki daya yang sama.
Perbedaan dapat berasal dari karakter beban, braking time, duty cycle, resistance minimum VFD, dan jumlah energi regeneratif.
PT Selatama Indo Abadi menyediakan braking resistor custom untuk berbagai kebutuhan industrial drive.
Parameter yang dapat disesuaikan antara lain:
- resistance,
- power rating,
- duty cycle,
- dimensi,
- enclosure,
- mounting,
- terminal,
- konfigurasi resistor,
- sistem cooling.
Informasi produk tersedia pada halaman:
Braking Resistor Industri untuk VFD dan Inverter
Konsultasikan Kebutuhan Braking Resistor VFD
Brake chopper dan braking resistor bekerja sebagai satu sistem untuk mengelola energi regeneratif pada VFD.
Brake chopper menentukan kapan energi dialirkan, sedangkan braking resistor mengubah energi tersebut menjadi panas.
Pemilihan resistor perlu mengikuti kemampuan brake chopper serta spesifikasi yang diberikan oleh produsen VFD.
Kirimkan brand dan model VFD, foto nameplate, daya motor, nilai Ohm, power, duty cycle, serta informasi aplikasi kepada PT Selatama Indo Abadi untuk membantu identifikasi kebutuhan braking resistor.
WhatsApp: +62 852-2009-5709
Email: sales@selatama.com
FAQ Brake Chopper pada VFD
Apakah brake chopper sama dengan braking resistor?
Tidak. Brake chopper adalah switching device yang menghubungkan DC bus dengan resistor, sedangkan braking resistor merupakan komponen yang membuang energi sebagai panas.
Apakah semua VFD mempunyai brake chopper?
Tidak. Beberapa VFD memiliki internal brake chopper, sedangkan model lain memerlukan external braking unit atau tidak menyediakan fungsi tersebut. Dokumentasi drive harus diperiksa sebelum pemasangan. ABB Library
Apakah braking resistor bisa dipasang langsung ke semua VFD?
Tidak. VFD harus mendukung resistor braking atau menggunakan braking unit yang sesuai. Terminal dan resistance minimum juga berbeda antar drive.
Apa penyebab brake chopper aktif?
Brake chopper aktif ketika tegangan DC bus meningkat melewati threshold tertentu, biasanya akibat energi regeneratif saat motor mengalami braking atau deselerasi. ABB Library
Apakah resistance yang lebih rendah menghasilkan braking lebih kuat?
Resistance yang lebih rendah dapat meningkatkan braking current, tetapi nilainya tidak boleh lebih rendah dari minimum resistance yang diperbolehkan VFD atau brake chopper.
