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    變頻器制動電阻之選擇

    在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,電機(jī)的降速和停機(jī)是通過逐漸減小頻率來實(shí)現(xiàn)的,在頻率減小的瞬間,電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降,而由于機(jī)械慣性的原因,電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時,轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180度,電機(jī)從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài);與此同時,電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降,電機(jī)處于再生制動狀態(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法通過整流橋回饋到電網(wǎng),僅靠變頻器本身的電容吸收,雖然其他部分能消耗電能,但電容仍有短時間的電荷堆積,形成“泵升電壓”,使直流電壓升高。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。 因此,對于負(fù)載處于發(fā)電制動狀態(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:能耗制動和回饋制動.


      能耗制動的工作方式


      能耗制動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實(shí)現(xiàn)制動。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專門的能耗制動電路消耗在電阻上,轉(zhuǎn)化為熱能,因此又被稱為“電阻制動”,它包括制動單元和制動電阻二部分。


      制動單元


      制動單元的功能是當(dāng)直流回路的電壓Ud超過規(guī)定的限值時(如660V或710V),接通耗能電路,使直流回路通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。制動單元可分內(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制動有特殊要求的工況中。從原理上講,二者并無區(qū)別,都是作為接通制動電阻的“開關(guān)”,它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動電路。


      制動電阻


      制動電阻是用于將電機(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兩個重要的參數(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,并選用高阻燃無機(jī)涂層,有效保護(hù)電阻絲不被老化,延長使用壽命;后者電阻器耐氣候性、耐震動性,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。


      制動過程


      能耗制動的過程如下:


      能耗制動的過程如下:A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(包括被拖動),電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行,能量反饋回直流回路,使母線電壓升高;B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動單元開的狀態(tài)時,制動單元的功率管導(dǎo)通,電流流過制動電阻;C、制動電阻消耗電能為熱能,電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低,母線電壓也降低;D、母線電壓降至制動單元要關(guān)斷的值,制動單元的功率管截止,制動電阻無電流流過;E、采樣母線電壓值,制動單元重復(fù)ON/OFF過程,平衡母線電壓,使系統(tǒng)正常運(yùn)行。


      制動單元與制動電阻的選配


      A、首先估算出制動轉(zhuǎn)矩


      = ((電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量+電機(jī)負(fù)載測折算到電機(jī)測的轉(zhuǎn)動慣量)*(制動前速度-制動后速度))/375*減速時間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩


      一般情況下,在進(jìn)行電機(jī)制動時,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,因此計算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無需接制動裝置;


      B、接著計算制動電阻的阻值


      =制動元件動作電壓值的平方/(0.1047*(制動轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩)*制動前電機(jī)轉(zhuǎn)速)


      在制動單元工作過程中,直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)RC,R即為制動電阻的阻值,C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動 單元動作電壓值一般為710V。


      C、然后進(jìn)行制動單元的選擇


      在進(jìn)行制動單元的選擇時,制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù),其計算公式如下:


      制動電流瞬間值=制動單元直流母線電壓值/制動電阻值


      D、最后計算制動電阻的標(biāo)稱功率


      由于制動電阻為短時工作制,因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo),我們知道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時的消耗功率,一般可用下式求得: 制動電阻標(biāo)稱功率 = 制動電阻降額系數(shù) X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%


      制動特點(diǎn) 能耗制動(電阻制動)的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單,缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低,特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量,且制動電阻的容量將增大。


      變頻器制動電阻設(shè)計計算方法


      變頻器制動電阻設(shè)計計算方法四


      1、制動電阻器箱數(shù)粗略計算為:電動機(jī)功率(KW)/11.2(取整數(shù)上限值).


      2、制動單元功率的選擇一般是變頻器的功率大小的(1~2)倍;


      3、制動電阻器功率大于電動機(jī)功率KW/2。(按照公式Pb=8Q*v*η)


      4、制動電阻值大小選擇公式700/電動機(jī)功率KW(采用多個制動單元并聯(lián)運(yùn)行時,每個制動單元所配置的電阻器阻值不小于700/電動機(jī)功率KW;最小電阻值要按照有關(guān)配置表查得);


      5、首先依據(jù)電動機(jī)大小確定變頻器的功率大小;

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