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关于变频或伺服的制动电阻选型

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firedphoenix
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我秀我做2014
发表于:2010/5/13 20:21:03
#0楼
先声明,俺是头一次为变频配制动电阻;也因此在贵宝地发帖交流,期望自己和大家都有收获。

1、在一个龙门吊电气设计的项目中,我用了15KW伟创变频,带两台5。5KW 6极变频电机,为大车行走提供动力。因为天车大车一般无严格制动要求,我设置变频减速停机时间为1。5秒。在近70HZ、65HZ运行时,每次停机时变频都过压跳停,把减速时间改为4秒无效。60HZ有时跳有时不跳。最后最高速改为55HZ运行,变频减速停车都不再过压跳停。
从这个项目中我才认知到制动电阻在某些场合的重要性。

2、在一个机床改造项目中(正在进行),一个进给轴用了蒙德主轴MF5。5KW伺服驱动器(搞机械的副总钦定,这个选型俺没过问),用森力玛主轴伺服电机3。7KW,2000-8000转,厂家发来伺服同时配置了40欧1600W铝壳电阻。

3、在此机床改造项目中,另外一个进给轴为1。5KW6极变频电机,我选了2。2KW伟创矢量变频(据说伟创刚出矢量,俺就拿来当螃蟹吃),制动电阻厂家建议配置250欧300W,咨询伟创之后,对方没有给出非常详细的理论或计算公式。俺不满足,思考后自己配置电阻175欧500W电阻。
想起时正是忘记,V信:firedphoenix_he
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我秀我做2014
发表于:2010/5/13 20:28:02
#1楼
上文中有错,伟创矢量型官方建议配置250欧400W电阻,制动力矩100%。通用型变频建议配置为250欧300W,制动力矩50%。
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我秀我做2014
发表于:2010/5/13 20:31:58
#2楼
蒙德伺服官方建议制动电阻配置100欧800W。最小制动电阻39欧。
官方还注明:
“注:制动电阻功率只需保证驱动器正常工作过程中电阻发热不导致电阻值变化即可。
当主轴最高转速要求8000rpm以上时,随着主轴制动惯量的提升,制动电阻功率应选择适配值
的1.5~4.0倍。”
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发表于:2010/5/13 20:46:28
#3楼
术业有专攻,俺对变频只知其一,有课本上的一点点理论基础而已。于是观察AC80(矢量型)的官方给定最小电阻。

每一等级变频的最小电阻,其最小制动电阻与最大制动电流的乘积基本上都是700,意味着其母线电压允许值为700V。
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发表于:2010/5/13 20:53:41
#4楼
我知道,交直交变频器直流部分有储能元件,电容。那么如果变频制动时,首先,制动电阻必须先消耗掉电容存储的电能,然后,才会是电机传动环节发电的电能。

我相信,RC时间常数在这里仍然有效。
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发表于:2010/5/13 21:25:47
#5楼
电机发电的电能,一般情况下,与电机的负载有正比关系,其间要考虑的,无非是传动链正反传动效率包括电气效率的异同。也可以按转动惯量去考虑,但一般电机与传动系统的转动惯量,对我们来说是未知的。

在此,我们可以想见,当制动电阻功率选择与当前电机运行功率接近同一数值,并且反向传动效率100%(没有损耗)时,不考虑RC的消耗时间,最多1秒以内,电机将因能耗而停车。

仔细算去,恒转矩机械负载,电机转速与功率的关系P=MΩ,成线性正比,而功率与电流关系P=1。732UICOS=I直^2*R,就是说,电机的发电,与电流成一次正比关系,而能耗制动中,电能消耗与电流的平方成一次正比关系。由此可见,当I直>1时,制动电阻的消耗速度远大于电机的发电速度。就是说,制动电流从最大降到1A的时间,是非常快并且小于1秒的。
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发表于:2010/5/13 21:37:38
#6楼
如果,传动链的摩擦系数非常小,反向传动效率也非常高,设备折算到电机轴上转动惯量也非常大,从理论上看,似乎能耗制动的效果,到最后会很差。因为当I直<1时,能耗制动越来越慢,直至爬行——当然这只是想象的理想状况。实际上一般设备低到一定速度时,其动量将不足以克服滑动摩擦力,而停止。否则,这个过程将无穷地衰减下去,永远没有真的停止。

还好,即便不用抱闸制动,我们还有另一个制动手段:直流制动。我们是否可以考虑在减速到一定阶段时,采用直流制动来阻止电机爬行。
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发表于:2010/5/13 21:47:27
#7楼
除了2、3KW以下的变频,我们看到,一般变频制动电阻选取功率为其额定功率的10%左右,厂家即认为能产生100%的制动力矩
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发表于:2010/5/13 22:14:51
#8楼
当然,其前提是制动电流折算到交流侧,似乎应为I直*0。816(50HZ情况下?),接近电机额定电流的一半(从样本统计得来,没分析出理论原理)。

我看到,伟创通用变频与矢量变频,制动电阻阻值一样时,矢量功率要求稍高一点,但制动力矩标称却差了一半。

真希望哪位变频研发人员出来解惑。
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发表于:2010/5/13 22:18:04
#9楼
引用前人说过的法(摘自中国自动化网):

能耗制动的过程如下:A、当电机在外力作用下减速、反转时(包括被拖动),电机即以发电状态运行,能量反馈回直流回路,使母线电压升高;B、当直流电压到达制动单元开的状态时,制动单元的功率管导通,电流流过制动电阻;C、制动电阻消耗电能为热能,电机的转速降低,母线电压也降低;D、母线电压降至制动单元要关断的值,制动单元的功率管截止,制动电阻无电流流过;E、采样母线电压值,制动单元重复ON/OFF过程,平衡母线电压,使系统正常运行。
制动单元与制动电阻的选配
A、首先估算出制动转矩
=((电机转动惯量+电机负载测折算到电机测的转动惯量)*(制动前速度-制动后速度))/375*减速时间-负载转矩
一般情况下,在进行电机制动时,电机内部存在一定的损耗,约为额定转矩的18%-22%左右,因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置;
B、接着计算制动电阻的阻值
=制动元件动作电压值的平方/(0.1047*(制动转矩-20%电机额定转矩)*制动前电机转速)
在制动单元工作过程中,直流母线的电压的升降取决于常数RC,R即为制动电阻的阻值,C为变频器内部电解电容的容量。这里制动 单元动作电压值一般为710V。
C、然后进行制动单元的选择
在进行制动单元的选择时,制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据,其计算公式如下:
制动电流瞬间值=制动单元直流母线电压值/制动电阻值
D、最后计算制动电阻的标称功率
由于制动电阻为短时工作制,因此根据电阻的特性和技术指标,我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率,一般可用下式求得: 制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率%
制动特点 能耗制动(电阻制动)的优点是构造简单,缺点是运行效率降低,特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量,且制动电阻的容量将增大。
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