變頻器制動電阻

多學(xué)時電工技術(shù)、電子技術(shù)專題報告時間：2013秋季學(xué)期（電工技術(shù)I）學(xué)號：1120810122姓名：胡政變頻器制動電阻摘要：變頻制動電阻器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，有電阻阻值和功率容量兩個重要參數(shù)，能有效保護電阻絲不被老化，延長使用壽命，鋁合金電阻易緊密安裝、易附加散熱器。變頻器制動電阻被廣泛應(yīng)用于電機起動制動調(diào)速、變頻器制動、起吊行業(yè)大型機械制動、物料輸送機構(gòu)制動等領(lǐng)域，它包括制動單元和制動電阻二部分。關(guān)鍵詞：變頻電阻單元制動什么是變頻器制動電阻變頻器制動電阻是用于將電動機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：波紋電阻采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機涂層，有效保護電阻絲不被老化，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。通用變頻器二、應(yīng)用范圍變頻器制動電阻可用在變頻器控制電機減速和制動的電路中，通常外接電阻器可以將來自電動機和負載的多余能量消耗掉，以保護變頻器的過壓保護。在工業(yè)系統(tǒng)中，變頻器制動電阻被廣泛應(yīng)用于電機起動制動調(diào)速、變頻器制動、起吊行業(yè)大型機械制動、物料輸送機構(gòu)制動等領(lǐng)域。它們可以短時斷續(xù)周期和持續(xù)的工作。三、性能特點主要有BCGT和HCGT-B兩種系列的變頻器制動電阻:時間：2013秋季學(xué)期（電工技術(shù)I）學(xué)號：1120810122姓名：胡政（A） BCGT電阻采用母公司的德國GINO的設(shè)計工藝和制造標準，電阻材料采用特制的合金鋼材質(zhì)，具有專利，該材料溫度系數(shù)很小，使電阻器在工作時阻值變化很?。唬˙） HCGT-B電阻采用的是母公司意大利TELEMA的設(shè)計工藝，選用的電阻元件材料為不銹鋼材質(zhì)，采用獨一無二地設(shè)計結(jié)構(gòu)，利用螺栓將電阻片進行連接固定的最優(yōu)方案，比傳統(tǒng)焊接具有連接簡單，美觀，易維修等特點，最大優(yōu)勢在于容量大，是普通電阻片容量的3倍，有利于減少電阻片數(shù)量，提高性價比，提高客戶競爭力；可根據(jù)電機的使用要求，為各種型號的變頻器配套不同功率、阻值的制動電阻器，并可跟據(jù)客戶的使用功能及環(huán)境進行散熱條件及安裝方式的特殊設(shè)計。四、制動電阻的作用在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機的降速和停機是通過逐漸減小頻率來實現(xiàn)的，在頻率減小的瞬間，電機的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機械慣性的原因，電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。當同步轉(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，電機從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；與此同時，電機軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動轉(zhuǎn)矩，使電機的轉(zhuǎn)速迅速下降，電機處于再生制動狀態(tài)。電機再生的電能經(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現(xiàn)時間：2013秋季學(xué)期（電工技術(shù)I）學(xué)號：1120810122姓名：胡政制動。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，并選用高阻燃無機涂層，有效保護電阻絲不被老化，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：A、當電機在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時（包括被拖動），電機即以發(fā)電狀態(tài)運行，能量反饋回直流回路，使母線電壓升高；B、當直流電壓到達制動單元開的狀態(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=（（電機轉(zhuǎn)動慣量+電機負載測折算到電機測的轉(zhuǎn)動慣量）*（制動前速度-制動后速度））/375*減速時間-負載轉(zhuǎn)矩。一般情況下，在進行電機制動時，電機內(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%電機額定轉(zhuǎn)矩）*制動前電機轉(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、 然后進行制動單元的選擇：在進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：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，我們知道電阻的標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：能耗制動（電阻制動）的優(yōu)點是構(gòu)造簡單，缺點是運行效率降低，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。使用制動電阻時應(yīng)注意：制動周期在P1237中選擇，同時應(yīng)將時間：2013秋季學(xué)期（電工技術(shù)I）學(xué)號：1120810122姓名：胡政P1240設(shè)置為0用以禁止直流電壓控制器。不然，制動單元是不工作的，所以制動電阻也不發(fā)熱！使用直流母線電壓調(diào)節(jié)器可以起到限制直流母線電壓升高的效果，但是它是以犧牲制動轉(zhuǎn)矩而實現(xiàn)的，所以要慎用；制動電阻的的制動周期主要是斬波器的接通時間和制動電阻的冷卻時間的比，選擇什么樣的周期并不是特別重要，最重要的是根據(jù)你的負載需要，是重載還是清載，制動時間的長來選擇。值得注意的是制動電阻的功率選擇不是越大越好，一定要小于2.4倍的變頻器的額定功率，另要考慮續(xù)流二極管的帶載能力。制動電阻的阻值要不能太小，否則會燒毀變頻器，在使用大全內(nèi)說明了允許的最小阻值。制動周期，其實就是電子開關(guān)的通斷比。他的通斷比是固定的（當你設(shè)置這個參數(shù)以后），但是實際制動時間長短，不是固定的，是隨著電機制動工況變化的。也許1S完成制動，也許10S完成制動。這要看你的制動電流對直流母線充電的積累與制動單元和制動電阻放電的能力情況，決定制動單元的制動過程。制動周期的參數(shù)設(shè)置不是主要，主要的是