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變頻器為什么要外接制動(dòng)電阻?

發(fā)布時(shí)間:2019-05-31 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】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。

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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩,使電機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降,電機(jī)處于再生制動(dòng)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。
 
變頻器為什么要外接制動(dòng)電阻?

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。
 
變頻器為什么要外接制動(dòng)電阻?

因此,對(duì)于負(fù)載處于發(fā)電制動(dòng)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(dòng)和回饋制動(dòng).
 
變頻器為什么要外接制動(dòng)電阻?
能耗制動(dòng)的工作方式
能耗制動(dòng)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(dòng)。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(dòng)電路消耗在電阻上,轉(zhuǎn)化為熱能,因此又被稱為“電阻制動(dòng)”,它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻二部分。
 
制動(dòng)單元
制動(dòng)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(dòng)電阻后以熱能方式釋放能量。制動(dòng)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(duì)制動(dòng)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(dòng)電阻的“開關(guān)”,它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。
 
制動(dòng)電阻
制動(dòng)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(dòng)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(dòng)過程
能耗制動(dòng)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(dòng)),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(dòng)單元開的狀態(tài)時(shí),制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通,
 
電流流過制動(dòng)電阻;C、制動(dòng)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(dòng)單元要關(guān)斷的值,制動(dòng)單元的功率管截止,制動(dòng)電阻無電流流過;E、采樣母線電壓值,制動(dòng)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(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配
 
A、首先估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=((電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量+電機(jī)負(fù)載測折算到電機(jī)測的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)*(制動(dòng)前速度-制動(dòng)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(dòng)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(dòng)裝置;
 
B、接著計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值=制動(dòng)元件動(dòng)作電壓值的平方/(0.1047*(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩)*制動(dòng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速)
 
在制動(dòng)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(dòng)電阻的阻值,C 為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動(dòng) 單元?jiǎng)幼麟妷褐狄话銥?710V。
 
C、然后進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇
 
在進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇時(shí),制動(dòng)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(dòng)電流瞬間值=制動(dòng)單元直流母線電壓值/制動(dòng)電阻值
 
D、最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率
 
由于制動(dòng)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(dòng)電阻標(biāo)稱功率 = 制動(dòng)電阻降額系數(shù) X 制動(dòng)期間平均消耗功率 X 制動(dòng)使用率%
 
制動(dòng)特點(diǎn)
能耗制動(dòng)(電阻制動(dòng))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(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量,且制動(dòng)電阻的容量將增大。
 
MM440 一起使用的制動(dòng)電阻如何起到其作用
使用制動(dòng)電阻時(shí)應(yīng)注意:制動(dòng)周期在 P1237 中選擇,同時(shí)應(yīng)將 P1240 設(shè)置為 0 用以禁止直流電壓控制器。切記!不然,制動(dòng)單元是不工作的,所以制動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)的,所以要慎用。
 
制動(dòng)電阻的的制動(dòng)周期主要是斬波器的接通時(shí)間和制動(dòng)電阻的冷卻時(shí)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(fù)載需要,是重載還是清載,制動(dòng)時(shí)間的長來選擇。
 
值得注意的是制動(dòng)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(dòng)電阻的阻值要不能太小,否則會(huì)燒毀變頻器,在使用大全內(nèi)說明了允許的最小阻值
 
制動(dòng)周期,其實(shí)就是電子開關(guān)的通斷比。他的通斷比是固定的(當(dāng)你設(shè)置這個(gè)參數(shù)以后),但是實(shí)際制動(dòng)時(shí)間長短,不是固定的,是隨著電機(jī)制動(dòng)工況變化的。
 
也許 1S 完成制動(dòng),也許 10S 完成制動(dòng)。這要看你的制動(dòng)電流對(duì)直流母線充電的積累與制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻放電的能力情況,決定制動(dòng)單元的制動(dòng)過程。
 
制動(dòng)周期的參數(shù)設(shè)置不是主要,主要的是選擇制動(dòng)電流能夠滿足制動(dòng)要求且保證在制動(dòng)過程中的直流母線電壓保持相對(duì)穩(wěn)定不會(huì)繼續(xù)升高。
 
換句話說,制動(dòng)的設(shè)計(jì)技巧是,通過對(duì)制動(dòng)電阻阻值的確定和功率的確定,保證制動(dòng)過程使變頻器直流母線電壓恒定,且電阻不因發(fā)熱快速老化。至于制動(dòng)周期的參數(shù),設(shè)為 5%或者 100%,我認(rèn)為都是可以的。它只影響制動(dòng)的暫態(tài)過程,并不能左右最終的制動(dòng)結(jié)果。
 
 
 
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