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变频器的制动电阻的工作原理及作用是怎样的?如何计算其阻值和功率?

来源:华强商城 发布时间:2021-11-12

摘要: 变频器的制动电阻是用于将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体,它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。本文将详细为大家介绍关于变频器的制动电阻的方方面面: 其中包括变频器的制动电阻是什么,它的作用及工作原理是怎样的,如何计算其阻值和功率,以及怎么去选择和接线。


变频器的制动电阻是什么?


变频器的制动电阻是用于将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体,它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种:波纹电阻采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量,并选用高阻燃无机涂层,有效保护电阻丝不被老化,延长使用寿命,台达原厂配置的就是这样的电阻;铝合金电阻易紧密安装、易附加散热器,外型美观,高散热性的铝合金外盒全包封结构,具有极强的耐振性,耐气候性和长期稳定性;体积小、功率大,安装方便稳固,外形美观,广泛应用于高度恶劣工业环境使用。

变频器的制动电阻

变频器的制动电阻有什么作用?


当变频器带动的电机或其他感性负载在停机的时候,一般都是采用能耗制动的方式来实现的,就是把停止后电机的动能和线圈里面的磁能都通过一个别的耗能元件消耗掉,从而实现快速停车。当供电停止后,变频器的逆变电路就反向导通,把这些剩余电能反馈到变频器的直流母线上来,直流母线上的电压会因此而升高,当升高到一定值的时候,变频器的制动电阻就投入运行,使这部分电能通过电阻发热的方式消耗掉,同时维持直流母线上的电压为一个正常值。


变频器的制动电阻的工作原理


当变频器带动电动机处于制动状态时(发电状态),比如吊车吊重物下降,或惯性很大的负载比较快速地停车。动能(势能)会转变回电能,返回变频器直流母线,造成母线电压很高。如果你的变频器有制动单元,它检测到母线电压高于某个阈值后,会将制动电阻与母线间的开关接通,能量通过制动电阻消耗,这时制动电阻发热。


平时制动电阻是绝对不发热的,如果正常工作时制动电阻发热,就是制动单元坏了,或者硬件问题造成制动电阻始终接在直流母线上,那你这个变频器的动作没有大问题,但能耗绝对大的。


变频器输出控制电动机在加速或恒速状态下,制动电阻是不起作用的,但在电机减速或紧急停车时,由于电动机处于再生制动状态,变频器内直流电路的电压将升高,制动电阻就是将这部分增加的能量通过发热的形式消耗掉。


异步电动机将处于再生发电状态,产生反馈电流,这个电流经过返流二极管(D1一D6)返回直流回路,并向主电容器充电,使直流电压升高,为了避免电压过高,损坏变频器,在直流回路侧接人制动电阻R,当直流电压高出一定值后,使晶体管开关TR导通并接人制动电阻,将反馈能量在电阻R上以热能的形式消耗掉。



变频器的制动电阻的阻值和功率如何计算?


  (1)刹车使用率ED%


  制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。刹车使用率ED%定义为减速时间T1除以减速的周期T2,制动刹车使用率主要是为了能让制动单元和刹车电阻有充分的时间来散除因制动而产生的热量;当刹车电阻发热时,电阻值将会随温度的上升而变高,制动转矩亦随之减少。刹车使用率ED%=制动时间/ 刹车周期=T1/T2*100%。


  现在用一个例子来说明制动使用率的概念:10%的制动频率可以这样理解,如果制动电阻在10秒钟能够消耗掉100%的功率,那么制动电阻至少需要90秒才能把产生的热量散掉。


  (2)制动单元动作电压准位


  当直流母线电压大于等于制动电压准位(甄别阈值)时,刹车单元动作进行能量消耗。台达制动电压准位如表1所示。

3.jpg


怎么选择变频器的制动电阻?


变频器制动电阻的功率是这样选的:

功率=电阻每工作一次消耗的能量(KJ)/制动(消耗能量)间隔的时间(S)。其中电阻每工作一次消耗的能量(KJ)是功率乘以时间。


制动电阻阻值的选定有一个不可违背的原则:

应保证流过制动电阻的电流IC小于制动单元的允许最大电流输出能力,即:R > 800/Ic。其中:800 —— 变频器直流侧所可能出现的最大直流电压。Ic —— 制动单元的最大允许电流。


为充分利用所选用的变频器专用型制动单元的容量,通常制动电阻阻值的选取以接近上式计算的最小值为最经济、同时还可获得最大的制动转矩,然而这需要较大的制动电阻功率。


在某些情况下,并不需要很大的制动转矩,此时比较经济的办法是选择较大的制动电阻阻值、也因此可以减小制动电阻的功率,从而减少购买制动电阻所需的费用,这样的代价是制动单元的容量没有得到充分利用。


在选定了制动电阻的阻值以后,应该确定制动电阻的功率值,制动电阻功率的选取相对比较繁琐,它与很多因素有关。制动电阻消耗的瞬时功率是制动电阻可以长期不间断的工作可以耗散的功率数值,然而制动电阻并非是不间断的工作,这种选取存在很大的浪费。


变频器制动电阻过大或过小,能正常工作吗?


制动电阻是能耗产品,首先你要了解变频器为何接制动电阻。

电动机分2种状态,电动和发电状态。

在发电状态下,就需要制动电阻把多于的能量通过电能转换成热能的形式散发出去,所以故此称为能耗电阻。对于很多大功率的变频器,都是相应的配置制动电阻的

目前市场上比较普遍的为不锈钢电阻器

在电阻器使用中,发热很正常。而且一般温度国标的话我们国内要接近350度。电阻元件上,出风口温度规定200度,所以电阻如果不发热就不正常了。

电动机在快速停车过程中,由于惯性作用,会产生大量的再生电能,直接作用于变频器的中间直流部分,如不消耗这部分电能会造成变频器报故障或者变频器损坏。制动电阻就是用来消耗掉这部分电能的。

每个变频器都有制动单元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管GTR及其驱动电路),小功率的是内置的,大功率的是外置的

必须根据变频器说明书来选择制动电阻大小


变频器的制动电阻怎么接线?


变频器的制动电阻连接步骤:

1、内部四个端子:DC/R ;B /DC ;B-;DC-,其中DC/R 与B /DC 出厂时短接。

2、四个端子的内部接线:其中DC/R 是接三相桥整出来的直流母线的正端;

3、B /DC 与DC/R 短接后也是直流母线的正端;

4、B-经一个开关管接到直流母线的负端。

5、DC-直接接到直流母线的负端。


变频器的制动方式有哪几种?


能耗制动:能耗制动方式通过斩波器和制动电阻,利用设置在直流回路中的制动电阻来吸收电机的再生电能,实现变频器的快速制动。


回馈制动:回馈制动方式是采用有源逆变技术,将再生电能逆变为与电网同频率同相位的交流电回送电网,从而实现制动。实现能量回馈制动就要求电压同频同相控制、回馈电流控制等条件。


直流制动:直流制动,一般指当变频器输出频率接近为零,电机转速降低到一定数值时,变频器改向异步电动机定子绕组中通入直流,形成静止磁场,此时电动机处于能耗制动状态,转动着转子切割该静止磁场而产生制动转矩,使电动机迅速停止。可以用于要求准确停车的情况或起动前制动电机由于外界因素引起的不规则旋转。


直流回馈制动:

共用直流母线回馈制动:共用直流母线回馈制动方式的原理是:电动机A的再生能量反馈到公共的直流母线上,再通过电动机B消耗其再生能量;

共用直流母线回馈制动方式可分为共用直流均衡母线回馈制动和共用直流回路母线回馈制动两种方式;1、共用直流均衡母线回馈制动。2、共用直流回路母线回馈制动


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