制動電阻如何選擇及制動電阻選型方法
如何選擇制動單元?
1、制動單元又叫制動斬波器,和制動電阻一起配套工作,都是變頻器的選件。變頻器正常的母線電壓為540V(AC380V機型),當電機處于發電狀態時,該母線電壓會超過540V,允許700-800V,如長期或頻繁超過這個將會損壞變頻器,所以用制動單元和制動電阻進行能量消耗,防止母線電壓過高。制動單元可以看做是壓控元件,即制動能量的大小由母線電壓控制,對于400V系列,直流側電壓高于675V或者720V開始啟動(低于此值不動作),隨著電壓升高,制動功率不斷加大,制動能量并非永遠等于額定值。
2、電機有以下幾種情況會由電動狀態轉為發電狀態:A、常規負載快速減速或太短的減速時間;B、提升(位能)負載下行時一直處于發電狀態;C、開卷機被其它機械被動開卷。
3、選擇制動單元比較簡單,對于A類負載,要求不高可通過自由停車來解決,或者延長減速時間來解決,制動單元的功率選擇不必太高;B,C類一般按照和變頻器同等功率(或者稍高)就可以了。
變頻器如何選用制動電阻?
最簡單的方法,打電話給銷售商,讓他們幫你選,另外一般變頻器說明書的后面都配有制動電阻的選型,你也可以查表得到。當然也可以計算,不過相對復雜,制動電阻不可太大,如果太大就不能有效的制動,原因為p=u2/r,制動電阻也不可太小,如果太小電流就會很大,會燒毀制動晶體管,下邊提供一種計算方法供參考。
A、首先估算出制動轉矩 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;
B、接著計算制動電阻的阻值 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。
C、然后進行制動單元的選擇 在進行制動單元的選擇時,制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據,其計算公式如下:
D、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,我們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% 。制動電阻優點是構造簡單,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。
制動力矩計算 要有足夠的制動力矩才能產生需要的制動效果,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。 制動力矩越大,制動能力越強,制動性能約好。但是制動力矩要求越大,設備投資也會越大。
制動力矩精確計算困難,一般進行估算就能滿足要求。 按100%制動力矩設計,可以滿足90%以上的負載。 對電梯,提升機,吊車,按100% 開卷和卷起設備,按120%計算 離心機100% 需要急速停車的大慣性負載,可能需要120%的制動力矩 普通慣性負載80% 在極端的情況下,制動力矩可以設計為150%,此時對制動單元和制動電阻都必須仔細合算,因為此時設備可能工作在極限狀態,計算錯誤可能導致損壞變頻器本身。 超過150%的力矩是沒有必要的,因為超過了這個數值,變頻器本身也到了極限,沒有增大的余地了。
電阻制動單元的制動電流計算(按100%制動力矩計算) 制動電流是指流過制動單元和制動電阻的直流電流。 380V標準交流電機:
P:電機功率P(kW),k:回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)
V:制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V) ,I:制動電流,單位為安培
計算基準:電機再生電能必須完全被電阻吸收 電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×I)
計算得到I=P。制動電流安培數=電機千瓦數 即每千瓦電機需要1安培制動電流就可以有100%制動力矩 制動電阻計算和選擇(按100%制動力矩計算) 電阻值大小間接決定了系統制動力矩的大小,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。 電阻功率選擇是基于電阻能安全長時間的工作,功率選擇不夠,就會溫度過高而損壞。 380V標準交流電機: P:電機功率P(kW), k:回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用) ;V:制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V), I:制動電流,單位為安培 ,R:制動電阻等效電阻值,單位為歐姆 ,Q:制動電阻額定耗散功率,單位為kW ,s:制動電阻功耗安全系數,s=1.4, Kc:制動頻度,指再生過程占整個電動機工作過程的比例,這事一個估算值,要根據負載特點估算。
一般Kc取值如下:
電梯 Kc=10~15%
油田磕頭機 Kc=10~20%
開卷和卷取 Kc=50~60%
最好按系統設計指標核算
離心機 Kc=5~20%
下放高度超過100m的吊車 Kc=20~40%
偶然制動的負載 Kc=5% 其它 Kc=10%
電阻計算基準:電機再生電能必須被電阻完全吸收 電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×V/R)
計算得到:制動電阻R=700/P (制動電阻值=700/電機千瓦數)
電阻功率計算基準: 電機再生電能必須能被電阻完全吸收并轉為熱能釋放 Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4 近似為Q=P×Kc 因此得到:
電阻功率Q=電動機功率P×制動頻度Kc 制動單元安全極限: 流過制動單元的電流值為700/R。
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- 制動電阻選型