【導讀】俗話說，藝多不壓身，有多的技藝在身不會是累贅，相反在很多時候會幫你大忙的。而作為工程師，不論是在設計變頻器還是在選用變頻器的時候，能夠多了解變頻器的相關知識是很必要的。這里就為大家分享變頻器制動電阻選型必知。
變頻調速系統中，電機的降速和停機是通過減小頻率來實現的，在頻率減小瞬間，電機同步轉速減慢，而由于機械慣性，電機的轉子轉速不發(fā)生變化。當同步轉速小于轉子轉速時，轉子電流的相位幾乎180度大逆轉，電機從電動狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)；此時軸上轉矩變成制動轉矩，使電機的轉速急劇下降，電機處再生制動狀態(tài)。
電機再生的電能經續(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，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”，它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅動電路。
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。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)于傳統瓷骨架電阻器，廣泛應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。
能耗制動的過程如下
A、當電機在外力作用下減速、反轉時(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，電機的轉速降低，母線電壓也降低；D、母線電壓降至制動單元要關斷的值，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ON/OFF過程，平衡母線電壓，使系統正常運行。
制動單元與制動電阻的選配
估算出制動轉矩=[(電機轉動慣量電機負載測折算到電機測的轉動慣量)*(制動前速度-制動后速度)]/375*減速時間-負載轉矩
一般情況下，在進行電機制動時，電機內部存在一定的損耗，約為額定轉矩的18%-22%左右，因此計算出的結果在小于此范圍的話就無需接制動裝置。
計算制動電阻的阻值=制動元件動作電壓值的平方/(0.1047*(制動轉矩-20%電機額定轉矩)*制動前電機轉速)
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RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內部電解電容的容量。這里制動單元動作電壓值一般為710V。
進行制動單元的選擇，制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據，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
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，因此根據電阻的特性和技術指標，大家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。
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變頻器制動電阻設計計算方法
(1)制動電阻器箱數粗略計算為：電動機功率(KW)/11.2(取整數上限值)
(2)制動單元功率的選擇一般是變頻器的功率大小的(1～2)倍
(3)制動電阻器功率大于電動機功率KW/2(按照公式Pb=8Q*v*η)
(4)制動電阻值大小選擇公式700/電動機功率KW(采用多個制動單元并聯運行時，每個制動單元所配置的電阻器阻值不小于700/電動機功率KW;最小電阻值要按照有關配置表查得)
(5)依據電動機大小確定變頻器的功率大小。
變頻器制動電阻的安裝和配線注意事項
制動電阻的安裝
制動電阻是一個發(fā)熱體，因此，安裝的要點如下：(1)安裝位置制動電阻不能和變頻器裝在同一個控制柜內，以免使變頻器受熱。也不要太靠近其他怕熱的設備，以免影響其他設備的正常運行。制動電阻也不要和變頻器離得太遠，一般應在5m以內，最多也不要超過10m。(2)電阻柜的設計電阻柜應充分考慮制動電阻的散熱。必須有足夠的空間；其次是要有散熱孔。對于接通比較頻繁的制動電阻，還應配置散熱風扇。
制動電阻的配線
因為制動電阻通常和直流電路的“+”端相接，一旦掉在地上，影響人身安全。所以，接線一定要牢靠。尤其是靠近電阻箱的接線端子，容易因受熱而氧化，應特別注意。
因制動電阻通常和直流電路“+”級相連，一旦掉在地上會影響人身安全。所以接線一定要牢靠。尤其是電阻箱周圍的接線端子，易因受熱而氧化，這點要特別注意。
當電阻箱與變頻柜間超過5m時，應采用雙絞線。
