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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 22:19:56
#10楼
老信曾经引用过西门子的算法:

西门子变频器的参数表里只是给了选型参考.
制动电阻如何选的问题:
在异步电动机因设定频率突然降低而减速时,如果轴转速高于由频率所决定的同步转速,则异步电动机处于再生发电运行状态.运动系统中所存储的动能经逆变器回馈到直流侧,中间直流回路的滤波电容器的电压会因吸收这部分回馈能量而提高.如果回馈能量较大,则有可能使变频器的过电压保护功能动作.利用制动电阻可以耗散这部分能量,使电动机的制动能力提高.
制动电阻阻值的计算:
在附加制动电阻进行制动的情况下,电动机内部的有功损耗部分,折合成制动转矩,大约为电动机额定转矩的20%.考虑到这一点,用下式计算制动电阻的阻值:(Ω)
RBO=(Uc2)/[0.1047(TB-0.2TM)n1]    (Ω)
式中   Uc2是直流回路电压Uc的平方,单位为V;
        TB是制动转矩,单位为N.m;
        TM是电动机额定转矩,单位为N.m;
        n1是开始减速时的速度,单位为r/min.
如果系统所需制动转矩TB<0.2TM,即制动转矩在额定转矩的20%以下时,则不需要另外的制动电阻,仅电动机内部的有功损耗的作用,就可使中间直流回路电压限制在过电压保护的动作水平以下.
由制动晶体管和制动电阻构成的放电回路中,其最大电流受制动晶体管的最大允许电流Ic的限制.制动电阻的最小允许值Rmin(Ω)为:
Rmin=Uc/Ic
式中,Uc是直流回路电压,单位为V.
      Ic是制动晶体管的最大允许电流Ic,单位为A.
因此,选用的制动电阻RB应按

Rmin<RB<RBO
的关系来决定.

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发表于:2010/5/13 22:22:27
#11楼
楼主的意思我明白,文章写的原创,有很大讨论的空间。但这种做法不是很提倡。有混分之嫌。完全可以在一层楼里解决的,却盖了如此多层。希望以后不要这样呦。

关于“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”这种说法我觉得需要讨论:
电机100%力矩的产生是怎样的呢?很巧合,最近有人问此事,我很关注与好奇,就去翻了翻电机学。结果发现,交流电机的转矩平衡方程式和直流电机的转平衡方程式有着惊人相似。那就是交流电机转矩与交流电机的有功电流、转子磁场强度、系数、功率因数角(好像是)有关,与其他无关。因此,100%的电机额定转矩与谁有关呢?那当然是有功电流了。和制动电阻的功率有什么关系呢?根本没有。倒是直接和电阻的组值有关,因为制动电阻的阻值大小,决定了电机制动电流被吸收多少。也决定着制动力矩的大小。电阻的功率主要是确定制动时间长短、电阻发热否的参数。
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发表于:2010/5/13 22:22:31
#12楼
大名小名似乎引用的是台达的?:

制动电阻的阻值和功率计算

1刹车使用率ED%

制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。刹车使用率ED%定义为减速时间T1除以减速的周期T2,制动刹车使用率主要是为了能让制动单元和刹车电阻有充分的时间来散除因制动而产生的热量;当刹车电阻发热时,电阻值将会随温度的上升而变高,制动转矩亦随之减少。刹车使用率ED%=制动时间/刹车周期=T1/T2*100%。


现在用一个例子来说明制动使用率的概念:10%的制动频率可以这样理解,如果制动电阻在10秒钟能够消耗掉100%的功率,那么制动电阻至少需要90秒才能把产生的热量散掉。

2 制动单元动作电压准位

当直流母线电压大于等于制动电压准位(甄别阈值)时,刹车单元动作进行能量消耗。台达制动电压准位如表1所示。

3 制动电阻设计

(1)工程设计。实践证明,当放电电流等于电动机额定电流的一半时,就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩了,因此制动电阻的粗略计算是:

其中:
UD制动电压准位
IMN电机的额定电流。

为了保证变频器不受损坏,强制限定当流过制动电阻的电流为额定电流时的电阻数值为制动电阻的最小数值。选择制动电阻的阻值时,不能小于该阻值。

根据以上所叙,制动电阻的阻值 的选择范围为:

制动电阻的耗用功率

当制动电阻R在直流电压为UD 的电路工作时,其消耗的功率为:

耗用功率的含义:如果电阻的功率按照此数值选择的话,该电阻可以长时间的接入在电路里工作。

现场中使用的电阻功率主要取决于刹车使用率ED%。因为系统的进行制动时间比较短,在短时间内,制动电阻的温升不足以达到稳定温升。因此,决定制动电阻容量的原则是,在制动电阻的温升不超过其允许数值(即额定温升)的前提下,应尽量减小容量,粗略算法如下:


λ 为制动电阻的降额系数
R为实际的选用电阻阻值
PB为制动电阻的功率

(2)设计举例。根据以上的公式我们可以大致的推算出来我们需要的制动电阻的阻值和功率。以台达VFD075F43A变频器驱动7.5KW的电机作为例来说明,7.5KW电机额定电流是18A,输入电压AC460,则有:

因此制动电阻的阻值取值范围:

44.4 < R ≤ 88.9

选择电阻阻值要选择市场上能够买到的型号和功率段为宜,选择阻值75欧。

根据实际的情况可以在计算的数值功率上适当的扩大。

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发表于:2010/5/13 22:24:19
#13楼
KDRJL版主创立的:

要选取制动电阻的参数,步骤参考如下:
1.确定电机允许的100%的制动电流,那么以楼主问题为例,75kW的电机,制动电流大约是150A左右,这是一个经验的估算,一般情况下,可以认为电机的功率乘以2即为电机的额定电流(交流异步电机而言);
2.确定电机制动时,在变频器的直流母线电压。这个参数,可以考虑一个范围,最小DC620V,最大DC750V,如果选较低的直流母线电压,其电阻值相对就低,反之亦然。我们可以取DC700V为制动电压;
3.计算电阻值,就是简单的欧姆定律,电压除以电流等于制动电阻值。电阻的功率一般要选择1.5-3倍的电机额定功率,选1.5倍时,制动是间歇的,选3倍时,制动是频繁的。
这样计算,你的制动电阻绝对是选购了,而且具备可靠的工程实用性。
另外,对于有些变频器,制动单元是内置的,只要选取制动电阻就OK了,例如:西门子的MM440变频器从小到75kW,都是内置的制动单元,所以,很简单。有些变频器,没有内置的制动单元,就需要外加制动单元和制动电阻了,制动电阻的选取,已经说了,这里不赘述,制动单元的选择,就要注意了,一定要按照电动机的额定电流来选取,有些制动单元,他的标称电流和实际的运行电流不一致,造成过热保护,一定要能连续工作的电流来选。以保证制动贿赂的可靠性。
声明下,我所提出的计算方法,是按照100%的制动能力来计算的。如果你认为可以50%制动能力,那就除以2...,来计算。
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发表于:2010/5/13 22:37:46
#14楼
嗯?西门子论坛里的东西也搜集来了?我现在的认识(关于变频器动力制动的)就是:
制动电阻阻值决定突加电机允许的最大减速度,所产生额定制动转矩;制动电阻的功率决定允许的制动过程所需的时间周期。
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发表于:2010/5/13 22:43:37
#15楼
呵呵,可以嫌,但是俺是想到哪儿写哪儿,倒是从来没把这分当回事儿。

制动力矩大小,当然可以取决于阻值大小,但是阻值小,功率不增大就要烧,不只是发红的问题,这也是必须关联必须变的。知道制动电流、母线电压,就先定了电阻,同时,也就确定了电阻的额定功率,增加电阻的额定功率或者散热手段是另一面的问题。

另外,“电机100%力矩的产生是怎样的呢?很巧合,最近有人问此事,我很关注与好奇,就去翻了翻电机学。结果发现,交流电机的转矩平衡方程式和直流电机的转平衡方程式有着惊人相似。那就是交流电机转矩与交流电机的有功电流、转子磁场强度、系数、功率因数角(好像是)有关,与其他无关。因此,100%的电机额定转矩与谁有关呢?那当然是有功电流了”,这一块内容,似乎也并不这样简单,因为此时的电机并不是电动状态,是我们曾经讨论过的类似的“发电”状态,无论是象限、频率、功率因数、励磁电流、有功电流似乎与电动状态都有不同——俺是搞不明白
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发表于:2010/5/13 22:49:14
#16楼
我认为,对于“制动率”这一参数,我们可以不考虑,姑且选 定100%,去设计一台变频制动电阻,要求“0。5秒从某一转速降到0速”,这样更有助于我们的理论分析与实践检验
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发表于:2010/5/13 22:50:18
#17楼
附加网上查到的另外某未知厂商变频制动电阻选择表:

1.5kW 250Ω/260W 1 2.2kW 150Ω/390W 1 4.0kW 100Ω/520W 1 5.5kW 75Ω/780W      1 7.5kW 50Ω/1040W 1 11kW 50Ω/1040W 1 15kW 40Ω/1560W 1 18.5kW 32Ω/4800W 1 22kW 27.2Ω/4800W 1 30kW 20Ω/6000W 1 37kW 16Ω/9600W 1 45kW 13.6Ω/9600W 1 55kW 10Ω/12000W 1 75kW 6.8Ω/12000W 1 90kW 6.8Ω/12000W 1 110kW 6.8Ω/12000W 1 160kW 6.8Ω/12000W 2 185kW 6.8Ω/12000W 3 220kW 6.8Ω/12000W
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发表于:2010/5/13 22:55:16
#18楼
“制动电阻阻值决定突加电机允许的最大减速度,所产生额定制动转矩;制动电阻的功率决定允许的制动过程所需的时间周期。”

这说法没问题,主要是我们更需要公式化的理论支持,哪怕是工程近似,有80%的近似即算成功。
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发表于:2010/5/13 23:16:29
#19楼
从中国工控网上找到一个选型方式,不过是专用于起重机主钩的:
这个很容易理解,直接计算主钩的机械功率,然后折扣效率,折扣变频与电机本身消耗功率。

不适用于一般机械传动制动场合



http://www.gongkong.com/webpage/paper/200807/2008072811465800001.htm
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