變頻器制動電阻介紹及阻值和功率計(jì)算方法

1 引言
　　
目前市場上變頻器的制動方法大致有三種：能耗制動，直流制動，回饋（再生）制動。

目前關(guān)于制動電阻的計(jì)算方法有很多種，從工程的角度來講要精確的計(jì)算制動電阻的阻值和功率在實(shí)際應(yīng)用過程中不是很實(shí)際，主要是部分參數(shù)無法精確測量。目前通常用的方法就是估算方法，由于每一個廠家的計(jì)算方法各有不同，因此計(jì)算的結(jié)果不大一致。　　
2 制動電阻的介紹
　　
制動電阻是用于將電動機(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：波紋電阻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，臺達(dá)原廠配置的就是這樣的電阻；鋁合金電阻易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀，高散熱性的鋁合金外盒全包封結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的耐振性，耐氣候性和長期穩(wěn)定性；體積小、功率大，安裝方便穩(wěn)固，外形美觀，廣泛應(yīng)用于高度惡劣工業(yè)環(huán)境使用。
　　
3 制動電阻的阻值和功率計(jì)算
　　
3.1剎車使用率ED%
　　
制動使用率ED%,也就是臺達(dá)說明書中的剎車使用率ED%。剎車使用率ED%定義為減速時間T1除以減速的周期T2,制動剎車使用率主要是為了能讓制動單元和剎車電阻有充分的時間來散除因制動而產(chǎn)生的熱量；當(dāng)剎車電阻發(fā)熱時，電阻值將會隨溫度的上升而變高，制動轉(zhuǎn)矩亦隨之減少。剎車使用率ED%=制動時間/剎車周期=T1/T2*100%。（圖1）
　　

　　圖1剎車使用率ED%定義
　　
現(xiàn)在用一個例子來說明制動使用率的概念：10％的制動頻率可以這樣理解，如果制動電阻在10秒鐘能夠消耗掉100％的功率，那么制動電阻至少需要90秒才能把產(chǎn)生的熱量散掉。
　　
3.2制動單元動作電壓準(zhǔn)位
　　
當(dāng)直流母線電壓大于等于制動電壓準(zhǔn)位（甄別閾值）時，剎車單元動作進(jìn)行能量消耗。臺達(dá)制動電壓準(zhǔn)位如表1所示。
　　

3.3制動電阻設(shè)計(jì)
　　
（1）工程設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，當(dāng)放電電流等于電動機(jī)額定電流的一半時，就可以得到與電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩相同的制動轉(zhuǎn)矩了，因此制動電阻的粗略計(jì)算是：

其中：
　　 制動電壓準(zhǔn)位
　　 電機(jī)的額定電流
　　
為了保證變頻器不受損壞，強(qiáng)制限定當(dāng)流過制動電阻的電流為額定電流時的電阻數(shù)值為制動電阻的最小數(shù)值。選擇制動電阻的阻值時，不能小于該阻值。

根據(jù)以上所敘，制動電阻的阻值的選擇范圍為：

制動電阻的耗用功率 當(dāng)制動電阻在直流電壓為的電路工作時，其消耗的功率為：

　　
耗用功率的含義：如果電阻的功率按照此數(shù)值選擇的話，該電阻可以長時間的接入在電路里工作。
　　
現(xiàn)場中使用的電阻功率主要取決于剎車使用率ED%。因?yàn)橄到y(tǒng)的進(jìn)行制動時間比較短，在短時間內(nèi)，制動電阻的溫升不足以達(dá)到穩(wěn)定溫升。因此，決定制動電阻容量的原則是，在制動電阻的溫升不超過其允許數(shù)值（即額定溫升）的前提下，應(yīng)盡量減小容量，粗略算法如下：