木川制動電阻

什么是制動電阻：

制動電阻，是波紋電阻的一種，主要用于變頻器控制電機(jī)快速停車的機(jī)械系統(tǒng)中，幫助電機(jī)將其因快速停車所產(chǎn)生的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能。

制動電阻的構(gòu)件：

a陶瓷管

是合金電阻絲的骨架，同時具有散熱器的功效；

b合金電阻

扁帶波浪形狀，纏繞在陶瓷管表面上，負(fù)責(zé)將電機(jī)的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能；

c涂層

涂在合金電阻絲的表面上，具有耐高溫的特性，功用是阻燃；

制動電阻的原理：

一、制動單元原理: 制動單元由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動電路構(gòu)成。其功能是為放電電流環(huán)節(jié)電容器在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)儲存不了或者內(nèi)接的制動電阻來不及消耗掉而使直流部分“過壓”時，需要加外接制動組件，以加快消耗再生電能的速度。

二、制動電阻原理：電動機(jī)在工作頻率下降過程中，將處于再生制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。

三、制動單元+電阻：制動單元由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動電路構(gòu)成。其功能是為放電電流IB流經(jīng)制動電阻提供通路。

以下是制動單元的動作過程：

a、當(dāng)電動機(jī)在外力的作用下減速時，電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，產(chǎn)生再生能量。其產(chǎn)生的三相交流電動勢被變頻器逆變部分的六個續(xù)流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內(nèi)直流母線電壓持續(xù)升高。

b、當(dāng)直流電壓達(dá)到某一電壓（制動單元的開啟電壓）時，制動單元功率開關(guān)管開通，電流流過制動電阻。

c、制動電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，變頻器直流母線電壓降低。

d、當(dāng)直流母線電壓降到某一電壓（制動單元停止電壓）時，制動單元的功率管關(guān)斷。此時沒有制動電流流過電阻，制動電阻在自然散熱，降低自身溫度。

e、當(dāng)直流母線的電壓重新升高使制動單元動作時，制動單元將重復(fù)以上過程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

由于制動單元的工況屬于短時工作，即每次的通電時間很短，在通電時間內(nèi)，其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升；而每次通電后的間歇時間則較長，在間歇時間內(nèi)，其溫度足以降到與環(huán)境溫度相同，因此制動電阻的額定功率將大大降低，價格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個，制動時間為ms級，對功率管開通與關(guān)斷的暫態(tài)性能指標(biāo)要求低，甚至要求關(guān)斷時間盡量短，以減少關(guān)斷脈沖電壓，保護(hù)功率管；控制機(jī)理也相對簡單，實現(xiàn)較為容易。 由于有以上優(yōu)點(diǎn)，因此它廣泛應(yīng)用于起重機(jī)等勢能負(fù)載及需快速制動但為短時工作制的場合。

制動電阻的作用：

保護(hù)變頻器

電機(jī)在快速停車過程中，由于慣性作用，會產(chǎn)生大量的再生電能，如果不及時消耗掉這部分再生電能，就會直接作用于

變頻器型制動電阻

變頻器型制動電阻

變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會報故障，重者，則會損害變頻器；制動電阻的出現(xiàn)，很好的解決了這個問題，保護(hù)變頻器不受電機(jī)再生電能的危害；

保證電源電網(wǎng)絡(luò)

制動電阻將電機(jī)快速制動過程中的再生電能直接轉(zhuǎn)化為熱能，這樣再生電能就不會反饋到電源電網(wǎng)絡(luò)中，不會造成電網(wǎng)電壓波動，從而起到了保證電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行的作用。

制動電阻的選擇：

制動電阻的選擇除受到變頻器型能耗制動單元zui大允許電流的限制外，與制動單元也并無明確的對應(yīng)關(guān)系，其阻值主要根據(jù)所需制動轉(zhuǎn)矩的大小選擇，功率根據(jù)電阻的阻值和使用率確定。 制動電阻阻值的選定有一個不可違背的原則：應(yīng)保證流過制動電阻的電流IC小于制動單元的允許zui大電流輸出能力，即：R > 800/Ic其中：800 —— 變頻器直流側(cè)所可能出現(xiàn)的zui大直流電壓。Ic —— 制動單元的zui大允許電流。為充分利用所選用的變頻器型制動單元的容量，通常制動電阻阻值的選取以接近上式計算的zui小值為、同時還可獲得zui大的制動轉(zhuǎn)矩，然而這需要較大的制動電阻功率。在某些情況下，并不需要很大的制動轉(zhuǎn)矩，此時比較經(jīng)濟(jì)的辦法是選擇較大的制動電阻阻值、也因此可以減小制動電阻的功率，從而減少購買制動電阻所需的費(fèi)用，這樣的代價是制動單元的容量沒有得到充分利用。

制動電阻的功率選擇：

在選定了制動電阻的阻值以后，應(yīng)該確定制動電阻的功率值，制動電阻功率的選取相對比較繁瑣，它與很多因素有關(guān)。制動電阻消耗的瞬時功率按下式計算：P 瞬= 7002 /R按上式計算得到的制動電阻功率值是制動電阻可以*不間斷的工作可以耗散的功率數(shù)值，然而制動電阻并非是不間斷的工作，這種選取存在很大的浪費(fèi)，在本產(chǎn)品中，可以選擇制動電阻的使用率，它規(guī)定了制動電阻的短時工作比率。制動電阻實際消耗的功率按下式計算：P 額=7002 /R×rB% rB%：制動電阻使用率。實際使用中，可以按照上式選擇制動電阻功率，也可以根據(jù)所選取的制動電阻阻值和功率，反過來計算制動電阻所能夠承受的使用率，從而正確設(shè)置，避免制動電阻過熱而損壞。

首先估算出制動轉(zhuǎn)矩

制動扭矩 =（(電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量+電機(jī)負(fù)載測折算到電機(jī)測的轉(zhuǎn)動慣量）  （制動前速度-制動后速度））/375*減速時間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩 一般情況下，在進(jìn)行電機(jī)制動時，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，因此計算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無需接制動裝置；

接著計算制動電阻的阻值

制動電阻的阻值=制動元件動作電壓值的平方/（0.1047*(制動轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩）  制動前電機(jī)轉(zhuǎn)速） 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(shù)RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動 單元動作電壓值一般為710V。

然后進(jìn)行制動單元的選擇

在進(jìn)行制動單元的選擇時，制動單元的工作zui大電流是選擇的*依據(jù)，其計算公式如下： 制動電流瞬間值=制動單元直流母線電壓值/制動電阻值 zui后計算制動電阻的標(biāo)稱功率 由于制動電阻為短時工作制，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的消耗功率，一般可用下式求得： 制動電阻標(biāo)稱功率 = 制動電阻降額系數(shù)  制動期間平均消耗功率  制動使用率%

制動特點(diǎn)

能耗制動（電阻制動）的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，且制動電阻的容量將增大。

：張