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變頻器如何正確選擇制動(dòng)電阻

2023-05-19 19:13:57

制動(dòng)電阻器制動(dòng)電阻是用于將電動(dòng)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(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:波紋電阻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,鋁合金電阻易緊密安裝、易附加散熱器,外型美觀,高散熱性的鋁合金外盒全包封結(jié)構(gòu),具有極強(qiáng)的耐振性,耐氣候性和長期穩(wěn)定性;體積小、功率大,安裝方便穩(wěn)固,外形美觀,廣泛應(yīng)用于高度惡劣工業(yè)環(huán)境使用。



一、變頻器帶制動(dòng)電阻是做什么用的


1、電機(jī)減速時(shí),過大的設(shè)備慣量會(huì)將電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī),這是出于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),電機(jī)反向給變頻器供電,這會(huì)造成變頻器過壓報(bào)警。為了釋放這部分能量,采用增大電阻功率(適當(dāng)減小電阻值)的方法來實(shí)現(xiàn)的。也有采用可反向供電到電源回路的,這在共直流母線的變頻系統(tǒng)中運(yùn)用的比較多,可節(jié)能。制動(dòng)電阻和發(fā)電效果是一樣的,可防止變頻器減速過壓,減小減速距離,提高動(dòng)態(tài)性能。


電機(jī)內(nèi)置制動(dòng)器一般是做最后停車制動(dòng)的,而不做減速制動(dòng),這和電阻制動(dòng)是有本質(zhì)區(qū)別的,因?yàn)殡娮柚苿?dòng)只有電機(jī)減速的過程中有作用,在電機(jī)停止后是沒有效果的,必須采用剎車才能讓電機(jī)保持靜止(有位能負(fù)載)。


2、電機(jī)減速時(shí),過大的設(shè)備慣量會(huì)將電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī),這是出于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài),電機(jī)反向給變頻器供電,這會(huì)造成變頻器過壓報(bào)警。為了釋放這部分能量,采用增大電阻功率(適當(dāng)減小電阻值)的方法來實(shí)現(xiàn)的。也有采用可反向供電到電源回路的,這在共直流母線的變頻系統(tǒng)中運(yùn)用的比較多,可節(jié)能。制動(dòng)電阻和發(fā)電效果是一樣的,可防止變頻器減速過壓,減小減速距離,提高動(dòng)態(tài)性能。


電機(jī)內(nèi)置制動(dòng)器一般是做最后停車制動(dòng)的,而不做減速制動(dòng),這和電阻制動(dòng)是有本質(zhì)區(qū)別的,因?yàn)殡娮柚苿?dòng)只有電機(jī)減速的過程中有作用,在電機(jī)停止后是沒有效果的,必須采用剎車才能讓電機(jī)保持靜止(有位能負(fù)載)。


3、比如說你需要讓電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)候立刻停下來,但是電機(jī)運(yùn)行是有慣性的,特別是大功率的電機(jī),帶動(dòng)一些動(dòng)量比較大的設(shè)備,很難快速停下來,這個(gè)時(shí)候停車時(shí)候慣性造成的動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化成熱能的形式釋放出來,消耗這些熱能的元器件就是制動(dòng)電阻。


電機(jī)內(nèi)置制動(dòng)器很多都是用的剎車片以類的結(jié)構(gòu)來完成的,也有一些是通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)子外部磁場,基本上不會(huì)采用制動(dòng)電阻的制動(dòng)原理。



二、制動(dòng)電阻為什么接直流母排上


難道制動(dòng)的過程需要先將電動(dòng)機(jī)的剩余電量整成直流電再消耗掉?就算是這樣,原來母排上本來就存在的電壓又怎么辦?


變頻器制動(dòng)電阻的作用,什么時(shí)候配、配多大,如何計(jì)算?


這個(gè)我是這么理解的:當(dāng)變頻器減速的時(shí)候,變頻器輸出頻率降低,但是電機(jī)由高速變低速的時(shí)候,電機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)編程發(fā)電狀態(tài),發(fā)的電就通過IGBT開關(guān)的時(shí)候返回到直流母線了,所以制動(dòng)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致直流母線電壓升高。


制動(dòng)電阻使用的時(shí)候要配合制動(dòng)單元,當(dāng)制動(dòng)單元投入的時(shí)候,檢測直流母線電壓過高,就會(huì)控制制動(dòng)單元內(nèi)的IGBT導(dǎo)通(和變頻輸出似的,間斷導(dǎo)通)進(jìn)行放電,當(dāng)電壓下降到設(shè)定值以下是,停止觸發(fā)。



三、制動(dòng)電阻阻值的計(jì)算


制動(dòng)電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動(dòng)單元最大允許電流的限制外,與制動(dòng)單元也并無明確的對應(yīng)關(guān)系,其阻值主要根據(jù)所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小選擇,功率根據(jù)電阻的阻值和使用率確定。 制動(dòng)電阻阻值的選定有一個(gè)不可違背的原則:應(yīng)保證流過制動(dòng)電阻的電流IC小于制動(dòng)單元的允許最大電流輸出能力,即:R > 800/Ic。


其中:800 —— 變頻器直流側(cè)所可能出現(xiàn)的最大直流電壓。Ic —— 制動(dòng)單元的最大允許電流。


為充分利用所選用的變頻器專用型制動(dòng)單元的容量,通常制動(dòng)電阻阻值的選取以接近上式計(jì)算的最小值為最經(jīng)濟(jì)、同時(shí)還可獲得最大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率。在某些情況下,并不需要很大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,此時(shí)比較經(jīng)濟(jì)的辦法是選擇較大的制動(dòng)電阻阻值、也因此可以減小制動(dòng)電阻的功率,從而減少購買制動(dòng)電阻所需的費(fèi)用,這樣的代價(jià)是制動(dòng)單元的容量沒有得到充分利用。



四、制動(dòng)電阻功率的計(jì)算


在選定了制動(dòng)電阻的阻值以后,應(yīng)該確定制動(dòng)電阻的功率值,制動(dòng)電阻功率的選取相對比較繁瑣,它與很多因素有關(guān)。


制動(dòng)電阻消耗的瞬時(shí)功率按下式計(jì)算:P 瞬= 7002 /R


按上式計(jì)算得到的制動(dòng)電阻功率值是制動(dòng)電阻可以長期不間斷的工作可以耗散的功率數(shù)值,然而制動(dòng)電阻并非是不間斷的工作,這種選取存在很大的浪費(fèi),在本產(chǎn)品中,可以選擇制動(dòng)電阻的使用率,它規(guī)定了制動(dòng)電阻的短時(shí)工作比率。制動(dòng)電阻實(shí)際消耗的功率按下式計(jì)算:


P 額=7002 /R×rB%rB%:制動(dòng)電阻使用率。


實(shí)際使用中,可以按照上式選擇制動(dòng)電阻功率,也可以根據(jù)所選取的制動(dòng)電阻阻值和功率,反過來計(jì)算制動(dòng)電阻所能夠承受的使用率,從而正確設(shè)置,避免制動(dòng)電阻過熱而損壞。



五、制動(dòng)電阻使用功率的計(jì)算


制動(dòng)電阻使用率規(guī)定了制動(dòng)電阻的使用效率,以避免制動(dòng)電阻過熱而損壞,它會(huì)影響制動(dòng)單元的制動(dòng)效果。制動(dòng)電阻的使用率設(shè)置越低,電阻的發(fā)熱程度越小,電阻上消耗的能量越少,制動(dòng)效果越差。同時(shí),制動(dòng)單元的容量也沒有得到充分利用。


理論上講,制動(dòng)電阻使用率為100%時(shí),對制動(dòng)單元容量的利用最充分,制動(dòng)效果也最明顯,然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率的代價(jià),使用者應(yīng)綜合考慮。在制動(dòng)電阻阻值和功率都已經(jīng)確定的前提下,對于減速較慢的大慣性負(fù)載,選取較低的電阻使用率會(huì)取得較好的效果。對于需要快速停機(jī)的負(fù)載,宜選取較大制動(dòng)電阻使用率。


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