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外接制动电阻对变频器有什么作用?
发布时间:2020-12-1 12:51:00   来源:杭州三科变频技术有限公司   人气值:

变频调速系统中,电机的降速和停机都是通过逐渐降低频率来实现的,在降低频率的瞬间,电机的同步转速会相应降低,但是由于机械惯性,电机的转子转速却保持不变。当同步转速小于电动机转速时,电流相位在180度左右变化,电机由电动状态变为发电状态;同时,电机轴上的扭矩也转化为制动扭矩。使电机转速迅速下降,电机再次制动。续流二极管对电机再生电能进行完全波整流,再回馈给直流电路。

“三科变频器”

因为直流电路的电能不能通过整流桥回馈给电网,只能由变频器自身的电容吸收,虽然其它部分也可以消耗电能,但是电容还有短时的电荷积聚,形成“泵升电压”,使直流电压升高。直流电压太高会对设备的各个部件造成损坏。


所以,对于在发电制动状态下的负荷,必须采取必要措施处理这部分再生能量。处置再生能源的方法:能量消耗制动和反馈制动。


能耗制动的工作方式


能耗制动的方法是在变频器DC侧增加一个放电电阻单元组件,消耗功率电阻上的再生电能实现制动。这是处理再生能量最直接的方式,就是通过专门的能耗制动电路,将电阻器上的再生能量消耗掉,转化为热能,所以也称之为“电阻制动”,它包括制动单元和制动电阻器两部分。


制动单元


制动器的作用是当直流回路的电压 d超过规定的极限(例如660 V或710 V)时,连接耗能电路,使直流回路在经过制动电阻后以热能释放能量。制动器可以分为内制动器和外制动器两种,前者为小功率通用制动器,后者为大功率制动器或对制动器有特殊要求的制动器。理论上,两者没有区别,都是作为接通制动电阻的“开关”,它包括了功率管,电压采样比较电路和驱动电路。


制动电阻


制动电阻是用来以热能的形式消耗电机再生能量的载体,它包括电阻值和功率容量两个重要参数。一般工程上广泛使用的是波纹电阻和铝合金电阻:前者采用垂直波纹面降低寄生电感,采用高阻燃无机涂层,有效保护电阻丝不老化,延长其使用寿命;后者电阻具有耐候性和抗振性,优于传统的瓷骨架电阻。它广泛应用于要求高、安装容易、安装牢固、散热器安装容易、外形美观的恶劣工业控制环境中。


制动过程


能耗制动的过程如下:


能耗制动的过程如下:

A、当电机在外力作用下减速、反转时(包括被拖动),电机即以发电状态运行,能量反馈回直流回路,使母线电压升高;

B、当直流电压到达制动单元开的状态时,制动单元的功率管导通,


电流流过制动电阻;

C、制动电阻消耗电能为热能,电机的转速降低,母线电压也降低;

D、母线电压降至制动单元要关断的值,制动单元的功率管截止,制动电阻无电流流过;

E、采样母线电压值,制动单元重复 ON/OFF 过程,平衡母线电压,使系统正常运行。


制动单元与制动电阻的选配


A、首先估算出制动转矩=((电机转动惯量+电机负载测折算到电机测的转动惯量)*(制动前速度-制动后速度))/375*减速时间-负载转矩


一般情况下,在进行电机制动时,电机内部存在一定的损耗,约为额定转矩的 18%-22%左右,因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置;


B、接着计算制动电阻的阻值=制动元件动作电压值的平方/(0.1047*(制动转矩-20%电机额定转矩)*制动前电机转速)


在制动单元工作过程中,直流母线的电压的升降取决于常数 RC,R 即为制动电阻的阻值,C 为变频器内部电解电容的容量。这里制动 单元动作电压值一般为 710V。


C、然后进行制动单元的选择


在进行制动单元的选择时,制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据,其计算公式如下:


制动电流瞬间值=制动单元直流母线电压值/制动电阻值


D、最后计算制动电阻的标称功率


由于制动电阻是短时工作系统,根据电阻的特性和技术指标,我们知道电阻的标称功率会小于通电时的功耗,一般可以通过以下公式得到:


制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率%


制动特点


能耗制动(阻力制动)的优点是结构简单,缺点是运行效率降低,尤其是频繁制动时,会消耗大量的能量,增加制动阻力的能力。


制动特点


能耗制动(电阻制动)的优点是构造简单,缺点是运行效率降低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量,且制动电阻的容量将增大。


MM440 一起使用的制动电阻如何起到其作用


使用制动电阻时应注意:制动周期在 P1237 中选择,同时应将 P1240 设置为 0 用以禁止直流电压控制器。切记!不然,制动单元是不工作的,所以制动电阻也不发热!


使用直流母线电压调节器可以起到限制直流母线电压升高的效果,但是它是以牺牲制动转矩而实现的,所以要慎用;


制动电阻的的制动周期主要是斩波器的接通时间和制动电阻的冷却时间的比,选择什么样的周期并不是特别重要,最重要的是根据你的负载需要,是重载还是清载,制动时间的长来选择。


值得注意的是制动电阻的功率选择不是越大越好,一定要小于 2.4 倍的变频器的额定功率,另要考虑续流二极管的带载能力。


制动电阻的阻值要不能太小,否则会烧毁变频器,在使用大全内说明了允许的最小阻值


制动周期,其实就是电子开关的通断比。他的通断比是固定的(当你设置这个参数以后),但是实际制动时间长短,不是固定的,是随着电机制动工况变化的。


也许 1S 完成制动,也许 10S 完成制动。这要看你的制动电流对直流母线充电的积累与制动单元和制动电阻放电的能力情况,决定制动单元的制动过程。


制动周期的参数设置不是主要,主要的是选择制动电流能够满足制动要求且保证在制动过程中的直流母线电压保持相对稳定不会继续升高。


换言之,制动器设计的技巧是,通过确定制动器电阻和功率的阻值,保证制动器制动过程使变频器直流母线电压恒定,并且不会因为发热而迅速老化。关于制动周期的参数,设为5%或100%,我想都没问题。这仅影响制动的暂态过程,而不影响制动的最终结果。


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