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。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。 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).
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:
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?10V。
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。
變頻器制動(dòng)電阻設(shè)計(jì)計(jì)算方法
變頻器制動(dòng)電阻設(shè)計(jì)計(jì)算方法四
1、制動(dòng)電阻器箱數(shù)粗略計(jì)算為:電動(dòng)機(jī)功率(KW)/11.2(取整數(shù)上限值).
2、制動(dòng)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(dòng)電阻器功率大于電動(dòng)機(jī)功率KW/2。(按照公式Pb=8Q*v*η)
4、制動(dòng)電阻值大小選擇公式700/電動(dòng)機(jī)功率KW(采用多個(gè)制動(dòng)單元并聯(lián)運(yùn)行時(shí),每個(gè)制動(dòng)單元所配置的電阻器阻值不小于700/電動(dòng)機(jī)功率KW;最小電阻值要按照有關(guān)配置表查得);
5、首先依據(jù)電動(dòng)機(jī)大小確定變頻器的功率大?。?/p>