【導(dǎo)讀】俗話(huà)說(shuō)，藝多不壓身，有多的技藝在身不會(huì)是累贅，相反在很多時(shí)候會(huì)幫你大忙的。而作為工程師，不論是在設(shè)計(jì)變頻器還是在選用變頻器的時(shí)候，能夠多了解變頻器的相關(guān)知識(shí)是很必要的。這里就為大家分享變頻器制動(dòng)電阻選型必知。
變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的降速和停機(jī)是通過(guò)減小頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在頻率減小瞬間，電機(jī)同步轉(zhuǎn)速減慢，而由于機(jī)械慣性，電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎180度大逆轉(zhuǎn)，電機(jī)從電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；此時(shí)軸上轉(zhuǎn)矩變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速急劇下降，電機(jī)處再生制動(dòng)狀態(tài)。
電機(jī)再生的電能經(jīng)續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路。由于直流電路的電能無(wú)法通過(guò)整流橋回饋到電網(wǎng)，僅靠變頻器本身的電容吸收，雖然其他部分能消耗電能，但電容仍有短時(shí)間的電荷堆積，形成“泵升電壓”，使直流電壓升高。過(guò)高的直流電壓將使各部分器件受到損害。因此，對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)中必須采取必需的措施處理這部分再生能量。處理再生能量的方法：能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng)。
能耗制動(dòng)的工作方式
能耗制動(dòng)采用的方法是在變頻器直流側(cè)加放電電阻單元組件，將再生電能消耗在功率電阻上來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。這是一種處理再生能量的最直接的辦法，它是將再生能量通過(guò)專(zhuān)門(mén)的能耗制動(dòng)電路消耗在電阻上，轉(zhuǎn)化為熱能，因此又被稱(chēng)為“電阻制動(dòng)”，它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。
制動(dòng)單元
制動(dòng)單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過(guò)規(guī)定的限值時(shí)(如660V或710V)，接通耗能電路，使直流回路通過(guò)制動(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)單元可分內(nèi)置式和外置式二種，前者是適用于小功率的通用變頻器，后者則是適用于大功率變頻器或是對(duì)制動(dòng)有特殊要求的工況中。從原理上講，二者并無(wú)區(qū)別，都是作為接通制動(dòng)電阻的“開(kāi)關(guān)”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。
制動(dòng)電阻
制動(dòng)電阻是用于將電機(jī)的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量?jī)蓚€(gè)重要的參數(shù)。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：前者采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無(wú)機(jī)涂層，有效保護(hù)電阻絲不被老化，延長(zhǎng)使用壽命；后者電阻器耐氣候性、耐震動(dòng)性，優(yōu)于傳統(tǒng)瓷骨架電阻器，廣泛應(yīng)用于高要求惡劣工控環(huán)境使用，易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀(guān)。
能耗制動(dòng)的過(guò)程如下
A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)(包括被拖動(dòng))，電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，能量反饋回直流回路，使母線(xiàn)電壓升高；B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動(dòng)單元開(kāi)的狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通，電流流過(guò)制動(dòng)電阻；C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能，電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，母線(xiàn)電壓也降低；D、母線(xiàn)電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值，制動(dòng)單元的功率管截止，制動(dòng)電阻無(wú)電流流過(guò)；E、采樣母線(xiàn)電壓值，制動(dòng)單元重復(fù)ON/OFF過(guò)程，平衡母線(xiàn)電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。
制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配
估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=[(電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電機(jī)負(fù)載測(cè)折算到電機(jī)測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)*(制動(dòng)前速度-制動(dòng)后速度)]/375*減速時(shí)間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩
一般情況下，在進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)時(shí)，電機(jī)內(nèi)部存在一定的損耗，約為額定轉(zhuǎn)矩的18%-22%左右，因此計(jì)算出的結(jié)果在小于此范圍的話(huà)就無(wú)需接制動(dòng)裝置。
計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值=制動(dòng)元件動(dòng)作電壓值的平方/(0.1047*(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩)*制動(dòng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速)
在制動(dòng)單元工作過(guò)程中，直流母線(xiàn)的電壓的升降取決于常數(shù)RC，R即為制動(dòng)電阻的阻值，C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動(dòng)單元?jiǎng)幼麟妷褐狄话銥?10V。
進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇，制動(dòng)單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù)，其計(jì)算公式：制動(dòng)電流瞬間值=制動(dòng)單元直流母線(xiàn)電壓值/制動(dòng)電阻值
最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱(chēng)功率。由于制動(dòng)電阻為短時(shí)工作制，因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo)，大家知道電阻的標(biāo)稱(chēng)功率將小于通電時(shí)的消耗功率，一般可用下式求得：制動(dòng)電阻標(biāo)稱(chēng)功率=制動(dòng)電阻降額系數(shù)X制動(dòng)期間平均消耗功率X制動(dòng)使用率%。制動(dòng)特點(diǎn)能耗制動(dòng)(電阻制動(dòng))的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低，特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量，且制動(dòng)電阻的容量將增大。
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變頻器制動(dòng)電阻設(shè)計(jì)計(jì)算方法
(1)制動(dòng)電阻器箱數(shù)粗略計(jì)算為：電動(dòng)機(jī)功率(KW)/11.2(取整數(shù)上限值)
(2)制動(dòng)單元功率的選擇一般是變頻器的功率大小的(1～2)倍
(3)制動(dòng)電阻器功率大于電動(dòng)機(jī)功率KW/2(按照公式Pb=8Q*v*η)
(4)制動(dòng)電阻值大小選擇公式700/電動(dòng)機(jī)功率KW(采用多個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，每個(gè)制動(dòng)單元所配置的電阻器阻值不小于700/電動(dòng)機(jī)功率KW;最小電阻值要按照有關(guān)配置表查得)
(5)依據(jù)電動(dòng)機(jī)大小確定變頻器的功率大小。
變頻器制動(dòng)電阻的安裝和配線(xiàn)注意事項(xiàng)
制動(dòng)電阻的安裝
制動(dòng)電阻是一個(gè)發(fā)熱體，因此，安裝的要點(diǎn)如下：(1)安裝位置制動(dòng)電阻不能和變頻器裝在同一個(gè)控制柜內(nèi)，以免使變頻器受熱。也不要太靠近其他怕熱的設(shè)備，以免影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。制動(dòng)電阻也不要和變頻器離得太遠(yuǎn)，一般應(yīng)在5m以?xún)?nèi)，最多也不要超過(guò)10m。(2)電阻柜的設(shè)計(jì)電阻柜應(yīng)充分考慮制動(dòng)電阻的散熱。必須有足夠的空間；其次是要有散熱孔。對(duì)于接通比較頻繁的制動(dòng)電阻，還應(yīng)配置散熱風(fēng)扇。
制動(dòng)電阻的配線(xiàn)
因?yàn)橹苿?dòng)電阻通常和直流電路的“+”端相接，一旦掉在地上，影響人身安全。所以，接線(xiàn)一定要牢靠。尤其是靠近電阻箱的接線(xiàn)端子，容易因受熱而氧化，應(yīng)特別注意。
因制動(dòng)電阻通常和直流電路“+”級(jí)相連，一旦掉在地上會(huì)影響人身安全。所以接線(xiàn)一定要牢靠。尤其是電阻箱周?chē)慕泳€(xiàn)端子，易因受熱而氧化，這點(diǎn)要特別注意。
當(dāng)電阻箱與變頻柜間超過(guò)5m時(shí)，應(yīng)采用雙絞線(xiàn)。
