变频器能耗制动单元与制动电阻的选配

(1)

式中，Mz为制动转矩；GD为电动机转动惯量；GD′为电动机负载折算到电动机侧的转动惯量；VQ为制动前速度；VH为制动后速度；MFZ为负载阻转矩；tj为减速时间。

在一般情况下，在进行电动机制动时，电动机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%~22%，为此计算出所需的制动转矩小于电动机额定转矩的18%～22%就无须接制动装置。

2)制动电阻的阻值可按下式计算：

(2)

式中，Rz为制动电阻值；Uz为制动单元动作电压值；Me为电动机额定转矩。

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为制动电阻的阻值，C为变频器内部电容的容量。

制动电阻的阻值太大，制动不迅速，太小了制动用开关元件很容易损坏。一般当负载惯量不太大时，认为电动机制动时最大有70%的能量消耗于制动电阻，30%的能量消耗于电动机本身及负载的各种损耗上，此时制动电阻为

(3)

式中，P为电动机功率(kW)；Uc为制动时母线上的电压(V)；R为制动电阻(Ω)。

当三相电压为380V时，Uc≈700V，单相电压为220V时，Uc≈390V，三相380V时制动电阻阻值为

(4)

单相220V时制动电阻阻值为

(5)

低频度制动的制动电阻耗散功率一般为电动机功率的( 1/5~1/4)，在频繁制动时，耗散功率要加大。部分小容量变频器的内部装有制动电阻，但在高频度或重力负载制动时，内置制动电阻的散热量不足，容易损坏，此时要改用大功率的外接制动电阻。各种制动电阻都应选用低电感结构的电阻；连接线要短，并使用双绞线或平行线，采取低电感措施是为了防止和减少电感能量加到制动开关管上，造成制动开关管损坏。如果回路的电感大、电阻小，将会造成制动开关管损坏。

制动电阻与使用电动机的飞轮转矩有密切关系，而电动机的飞轮转矩在运行时是变化的，因此准确计算制动电阻比较困难，通常情况是采用经验公式取一个近似的值。

Rz≥(2×UD)/Ie (6)

式中，Ie为变频器额定电流；UD为变频器直流母线电压。

3)制动单元的选择。在进行制动单元的选择时，制动单元的最大工作电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：

(7)

式中，IPM为制动电流瞬时值；UM为制动单元直流母线电压。

4)计算制动电阻的标称功率。由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，一般可用下式求得

PB= KPavη% (8)

式中，PB为制动电阻标称功率；K为制动电阻降额系数；Pav为制动期间平均消耗功率；η为制动使用率。

各变频器生产厂家为了减少制动电阻的阻值档次，常对若干种不同容量的电动机提供相同阻值的制动电阻。因此，在制动过程中所得到的制动转矩的差异是较大的。Y系列的4极电动机的IB/IMN、TB/TMN参数见表1。

表1 Y系列的4极电动机的IB/IMN、TB/TMN参数