安川变频调速系统用制动电阻计算介绍

一、制动电阻在变频调速中的作用

    在变频调速系统中，电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间，电机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电机的转子转速未变。当同步转速小于转子转速时，转子电流的相位几乎改变了180度，电机从电动状态变为发电状态；与此同时，电机轴上的转矩变成了制动转矩，使电机的转速迅速下降，电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器本身的电容吸收，虽然其他部分能耗电能，但电容仍有短时间的电荷堆积，形成“泵升电压”，使直流电压升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损害。

    制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；后者电阻器耐气候性、耐震动性，优于传统瓷骨架电阻器，广泛应用于高要求恶劣工控环境使用，易紧密安装、易附加散热器，外型美观。

二、变频调速系统制动电阻计算方法

1、起升机构制动单元制动电阻计算

（1）负载功率的计算

        起升机构额定功率PLS

        PLS=Q(1+0.025)Vg/η

        式中：

        Q-负载重量(t)；

        V-负载运行速度；

        g-重力加速度；

        η-系统机械效率η=0.92；

        0.025-为吊钩及滑轮组重量（估算系数）。

（2）起升机构下降额定功率PLD

    因机械效率在下降过程中参与制动，所以：PLD= PLS*η2

（3）制动电阻功率以及制动电阻值的计算：

        Pb=0.8 PLD

        制动电阻值Rb:

        Rb=VCN2/K* Pb

        式中：

        VCN-变频器直流回路制动单元工作电压；

        K-制动电阻温度系数K=1.2。

    起重机为断续工作制，选用电阻功率需考虑接电持续率以及瞬停制动的影响，才能保证系统经济可靠运行。

制动电阻功率选用：

    式中：

    ED1%-为下降运行接电持续率; ED1%=1/2*ED%=20%

    -瞬停制动接电持续率; ED2%=Tb*n/3600

    Tb-为瞬停制动时间，Tb≤1.5S；

    n-为每小时制动次数，n≤120次。

注明：在下降过程的加速时的制动功率小于常速制动功率。

2、运行机构制动电阻选用

    起重机运行机构制动时间一般小于10S，其接电持续率在工作级别小于M4内时＜10%ED，小于M6时＜20%ED。制动单元制动电压按照760V计算，电阻器热态系数1.2.必须保证变频器的额定电流要大于电动机的额定电流。

三、接电持续率60%（常用）制动电阻选型表（表-1）

四、结束语

    对于变频器制动单元制动电阻的选用，一定要结合实际接电持续率进行选用，选择不当会引起制动电阻过热，或起不到制动效果。经验计算值得借鉴，一般选型手册已经给出制动电阻型号和相关参数，但是对于起升机构有必要核算后使用。