峰哥笔记
为什么有的变频器负载需要加制动电阻?
制动电阻用来干什么的?制动电阻为了防止直流电压过高,将直流电路中多余的电能通过制动电阻转换为热能从而散发出去,这就是制动电阻的作用。
为什么要用制动电阻,这要从制动转矩说起。
制动转矩如何产生?若电机的转子转速超过旋转磁场转速,此时的电机相当于发电机,那么所产生的电磁转矩将变为制动转矩。这里的旋转磁场转速也就是同步转速。
例如电机正常运行时,其转子转速是低于同步转速的,转子绕组切割磁力线方向磁场旋转方向相反,转差方向也与磁场旋转方向相反。假如把电机运行频率降低,当频率降低的瞬间,同步转速立刻下降,但是由于拖地系统的惯性的缘故,电机的转子转速不能立刻下降,导致电机转子转速大于同步转速,使得转子绕组切割磁力线方向与原来相反,从而使转子绕组中感应电动势和感应电流方向及产生的电磁转矩方向都和原来相反,导致电机处于发电机状态,所以产生的电磁转矩将变为制动转矩。
既然使得电机变成发电机,对变频器有何影响?
当电机处于发电机状态则发出电流,经过变频器的逆变桥的反并联二极管进行全波整流,然后向滤波电容器进行充电,使直流电路电压升高。当直流电路的电压升高到一定限制时,变频器因素过电压而跳闸,那么变频器的逆变桥将会即可封锁死,使得电机处于自由制动状态。
因此为了电机不处于自由制动状态,那么必须配置制动电阻来消耗直流电路中多余的能量,通过其来转化为热能散发掉。综上所述。要用制动电阻来解决问题的负载都是大功率负载,主要是大功率负载的惯性因素所导致的。
Talk工控小白
为什么有的变频器负载需要加制动电阻?能举例说明吗?
答:这里涉及到制动单元的外接制动电阻的选择问题;
对于提升负载、频繁启停及快速制动的场合,例如电梯、收放卷机、离心机等,需要配置制动电阻,这样可将电动机在负载下降及制动过程中产生的电能通过调速系统中的制动电阻或制动单元消耗掉(称为能耗制动)。
制动单元的功能是当直流回路电压超过规定的限值(如660V或:710V)时,接通耗能电路,使直流回路通过制动电阻以热能方式释放能量。制动单元作为接通制动电阻的“开关”,由功率管、电压采样比较电路和驱动电路等组成。
对于7.5kW及以下的小容量变频器,一般在其制动单元中随机出厂装有制动电阻;对于7.5kW以上的变频器,则必须通过计算,选择合适的制动电阻。
① 制动电阻阻值的选择
根据各说明书提供的数据统计结果,制动电阻的阻值粗略估算如下。当通过制动电阻的电流等于电动机额定电流的50%时,所得到的制动转矩约等于电动机的额定转矩,用公式表达如下:
Ib=Udh/Rb=0.5 Ied
Rb=2Udh/Ied
Tb≈Ted
式中Ib为通过制动电阻的电流,A;
Udh为直流电压上限值,V;
Rb为制动电阻的阻值,Ω;
led为电动机额定电流,A;
Tb为制动转矩,N.m;
Ted为电动机额定转矩,N.m
通常取Tb=(0.8~2.0)Ted,所以制动电阻的取值范围为
Rb=2.5Udh/Ied≈Udh/Ied
由此可见,所选取制动电阻的阻值并不是很严格。
②制动电阻容量的选择
当制动电阻接入电路时,它所消耗的电功率为Pbo=U²dh/Rb 式中Pbo为制动电阻接入电路时消耗的功率,KW。
由于制动电阻常常是断续工作的,因此实际容量可按照下式修正:Pb=αPbo 式中的α为修正系数,当Ped≦18.5kw时,α=0.11~0.3,当Ped≥22kw时,α=0.25~0.40选取即可。
下图所示为部分变频器生产厂家提供的制动电阻的阻值与容量。
制动电阻的选择,需要根据实际应用系统中电机发电的功率来确定,它与系统惯性、减速时间、位能负载的能量等都有关系,所以说在设置上要详细了解自己所使用的变频器功能码及系列参数设置范围;另外一定要注意制动电阻器的接入端子与制动电阻的散热方式。
以上为个人经验之谈,仅供提问者和头条上有类似需要了解的阅读者们参考。希望对大家有一点帮助。
知足常乐2019.5.3日于上海
知足常乐0724
诚邀
答:一般在大惯量负载及频繁启停(制动)、快速减速的场合都需要加装制动单元和制动电阻。目的是将制动过程中产生多余的电能通过电阻能消耗掉。因为如果不消耗掉多余的电能变频器会报过压等故障。(当然也可以加装能量回馈单元(或者选择四象限变频器),这样可以将多余的电能回馈到电网上去,当然这个成品比较高,故而一般选择加装制动单元和制动电阻。)
基本厂家18.5KW以下不需加装制动单元,只加制动电阻就可以了。因为18.5KW以下变频器厂家已经内置了制动单元。18.5KW以上需要同时加装制动单元和制动电阻。
举例说明:
1:频繁启停场合:印刷机械(需频繁正反转操作)
2:快速制动场合:电梯设备,起重设备,车床
3:大惯量负载场合:球磨机设备等。
制动单元,制动电阻的接线方式及电阻值的选型,参考下图即可。
电阻值选型:
工控姚
我来做个简单直接的回答。
1垂直启动负载,例如:起重机,升降机
2大惯性负载
3负载要求加减速时间短,快速启动停止
想要飞高的小麻雀
可以找我要超容吸收制动能量方案
做超级电容器的余较瘦
势能负载,能量吸收!
吴哥哥78424163
变频器加制动电阻,主要目的是消耗电机反向输出到母线电容上的能量,让电机快点停下来,电机运行过程中如果带的负载比较重,惯性非常大,能量也非常多,想让电机快速消耗掉能量快速停车,往往需要通过母线上串联一个电阻来释放掉这些能量,相当于一个电子刹车的作用,请关注:容济点火器
变频器的作用决定了有些场合需要加制动电阻
变频器被发明出来,是给交流异步电机调速使用的,可以用来控制电机的转速(矢量型和DTC的还可以控制转矩),而电机带动的负载,也会有很多种类型,负载重的时候直接可能会引起电机转速和电流波动,这时候需要及时“排泄”掉一部分负载能量,起到转速稳定的目的。
比如变频器带动一款离心机对衣服布料脱水,因为高速旋转,负载的运动势能非常大,在停车时候,假如没有制动电阻来消耗这个势能,需要非常长的时间,而加了制动电阻了以后,大部分能量会通过制动电阻来消耗掉,让离心机很快停下来,这样可以让设备的利用效率大幅度提升。停车时候,电机的实际转速会比旋转同步磁场快,转子绕组会反过来切割磁力线发电,通过开关管控制,可以实现往母线方向送电。
又比如一些吊机,收放卷控制,电梯等设备,工作时候,会出现转矩和转速方向相反,电机工作在所谓的2-4象限内,电机处于在发电机状态,这种情况往往需要精确转矩控制,比如吊车悬空在半空中,零转速而150%扭矩输出,需要源源不断的把能量消耗掉才可以稳定得住,制动电阻就可以起到这个放电作用了。
变频器母线电压需要稳定
在印象中,似乎往往是变频器减速时候制动电阻RB才起到作用,实际上并不一定的,有些加速要求比较快的场合,也会引起直流母线波动厉害而需要加制动电阻。只要直流母线过高到一定值,比如710伏,将会触发母线上的VB开关管导通,这样母线电容CF上会通过RB产生回路电流,直接在RB上发热而消耗掉能量,从而让母线电压维持在一定的范围内。
如果没有制动电阻消耗,母线的电压会持续升高,在电机处于发电机状态时候,因为母线电压比较高,直接通过VD01-VD06这6个二极管,是无法直接给母线充电的,一般会通过控制其中某个IGBT的突然关断,因为电机线圈是大电感,瞬间短路将会产生高压L*(di/dt),从而能反过来向母线电容充电,因此这种电子刹车状态是可以控制的。
有公式可以计算制动电阻和制动单元的大小,因为母线电容耐压一般是900伏以内,所以需要保护电容,一般选择制动电阻在母线电压超过710伏的时候流过电流,
制动电阻的功率大小,一般选择在电机额定功率的1-5成;而制动电阻大小,往往使用一个简单的公式,
R=(母线电压/2*电机额定电流)~(母线电压/电机额定电流)
所以制动电阻实际上并不会太精密,实际上只要根据厂家提供的制动单元和制动电阻大小来选择,一般都可以满足要求,如果制动还不够快,可以另外多并上一组的。
机电猫
惯性大,需要短时间内停止的负载需要加装制动电阻