制動電阻的作用在變頻調(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(shí),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(shí),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(shí)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”制動電阻,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(shí)(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(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、 易附加散熱器制動電阻, 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(shí)(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(shí),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(shí)間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩 一般情況下,在進(jìn)行電機(jī)制動時(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就無需接制 動裝置; B、接著計(jì)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(shí),制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依 據(jù),其計(jì)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(jì)算制動電阻的標(biāo)稱功率 由于制動電阻為短時(shí)工作制,因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo),我們知 道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時(shí)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(shí)將要消耗大量的能量,且制動電阻的容量將增大。
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