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变频器制动电阻的功率如何计算

2019-12-26 15:38:17 图灵智控 已读

制动电阻,是波纹电阻的一种,主要用于变频器控制电机快速停车的机械系统中,帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能。

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随着变频器在电机调速领域的普及与推广,在很多应用领域需要快速停车或瞬时减速,此时由于机械惯性的存在,电机的实际转速将会大于变频器输出的同步转速,电动机将运行于发电状态,或在起重/提升/开卷类应用中,电机输出转矩与实际转速方向相反时,电机也运行于发电状态。系统的动能/重力势能等通过齿轮箱/电机和变频器转变为电能,除一部分以机械损耗的形式消耗掉外,大部分将通过变频器逆变 IGBT 的反并联二极管回馈到中间直流环节,对于电压源型变频器,虽然直流电容的容量较大,但其所能储存的能量依然有限,当电动机所发出的电能超过直流环节电容的储存能力、变频器网侧整流单元不具备回馈到电网的能力或回馈能力不足时,就必须在直流环节尽快把能量消耗掉,最简单的方式就是使用制动单元和制动电阻。

 制动电阻功率的计算

由于拖动系统的制动时间通常是短暂的,在短时制动过程中,制动电阻的温升还达不到其额度温升,而在制动后的停歇时间又较长,这时制动电阻的温度完全可以降至环境温度。因此,选择制动电阻的额定功率完全可以小于通电时耗用功率。西门子选型手册中给出的制动电阻的功率不能满足现场工况时,

可以由公式(1)来计算得出:

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式中 PB0——制动电阻的最大功率。

式中 UD——直流回路电压,一般取 760V

式中 RB——制动电阻的阻值。

RB 制动电阻的阻值可以从手册中查到,由变频器决定。

制动电阻的功率 PB0 安照公式(1)进行计算,当计算过程中所得的制动电阻的最大功率超过变频器额度功率时,以变频器的额定功率作为制动电阻的最大功率,这样选取的电阻可以长期接入电路工作。但实际工况中制动电阻工作的的时间是短暂的,其实际功率值可以比耗用功率值小。因此,决定制动电阻功率的原则是,在电阻的温升不超过其额定温升的前提下,应尽量减小其功率值。实际选取时,制动电阻的功率按照公式(2)计算。

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式中γB 为外接制动电阻功率的修正系数。

 制动电阻功率修正系数的确定

1) 不频繁制动的负载。制动的次数较少,一次制动以后,在较长的时间内不再制动的负载,如二次方率负载。对于这种负载,修正系数的大小取决于每次制动所需要的时间。

当每次制动时间 tB 小于 10s 时,可取γB =7;

当每次制动时间 tB 超过 100s 时,可取γB =1;

当每次制动的时间在两者之间,即 10stB100s 时,则γB 的取值可按下图所示 比例算出。

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2) 频繁制动的负载。许多机械是需要反复制动的,如起重机械、龙门刨床等。

对应这类负载,修正系数的大小取决于每次制动时间 tB 与每两次制动之间的时间间隔 tC 之比(tB/tC),其比值称为制动占空比。在实际生产中,由于制动占空比经常变动,所以,只能取一个平均数。这时修正系数 γB 可按如下方法确定:

tB/tC0.01 时,取 γB=5

tB/tC0.15 时,取 γB =1

0.01tB/tC0.15 时,则γB的取值可按照下图 比例算出。

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由于制动电阻的标称功率比实际消耗的功率小的多,并且制动电阻的通电时间也很难准确的估算,因此,实际运行过程中如果通电时间超过预设的通电时间,将导致制动电阻过热而损坏。所以,选型时要适当的增加余量,其次对制动电阻应加过热保护,过热保护可以使用热继电器,也可以自行设计过热保护电路。若您在实际的工作中有更多变频器伺服电机的需求,请与我们联络,更多产品推荐:

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