制动电阻是变频器调速系统中非常重要的一个配件,该如何选择?需要根据实际应用系统中电机发电的功率来确定,与系统惯性、减速时间、位能负载的能量等都有关系。 变频器学院这期为广大粉丝推出的专题分享《制动电阻作用与选型》,接下来就跟小编一起走进今天的工控小课堂吧。 当变频器带动的电机或其他感性负载在停机的时候,一般都是采用能耗制动的方式来实现的,就是把停止后电机的动能和线圈里面的磁能都通过一个别的耗能元件消耗掉,从而实现快速停车。 当供电停止后,变频器的逆变电路就反向导通,把这些剩余电能反馈到变频器的直流母线上来,直流母线上的电压会因此而升高; 当升高到一定值的时候,变频器的制动电阻就投入运行,使这部分电能通过电阻发热的方式消耗掉,同时维持直流母线上的电压为一个正常值。 
能耗制动的工作方式 能耗制动采用的方法是在变频器直流侧加放电电阻单元组件,将再生电能消耗在 功率电阻上来实现制动。这是一种处理再生能量的最直接的办法,它是将再生能量通过专门的能耗制动电路消耗在电阻上,转化为热能,因此又被称为“电阻制 动”,它包括制动单元和制动电阻二部分。
制动单元 制动单元的功能是当直流回路的电压Ud超过规定的限值时(如660V或710V), 接通耗能电路,使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种,前者是适用于小功率的通用变频器,后者则是适用于大功 率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲,二者并无区别,都是作 为接通制动电阻的“开关”,它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。 制动电阻 制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体,它包括电阻阻值和功 率容量两个重要的参数。 通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种:前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量,并选用高阻燃无机涂层, 有效保护电阻丝不被老化,延长使用寿命; 后者电阻器耐气候性、耐震动性,优 于传统瓷骨架电阻器,广泛应用于高要求恶劣工控环境使用,易紧密安装、易附加散热器,外型美观。 制动过程 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*(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;
阻值的选择
制动时,电机的再生能量几乎全部消耗在制动电阻上。 可根据公式:U*U/R=Pb; U---- 系统稳定制动的制动电压(不同的系统也不一样,对于380VAC 系统一般取700V); Pb----制动功率; 制动电阻的功率选择
理论上制动电阻的功率和制动功率一致,但是考虑到降额为70%。 可根据公式:0.7*Pr=Pb*D
Pr---- 电阻的功率 D---- 制动频度(再生过程占整个工作过程的比例),一般取10% 。请参照下表:

系统的惯量越大、需要的减速时间越短、制动得越频繁,则制动电阻需要选择功率越大、阻值越小。 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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