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高压电阻箱及制动电阻和制动单元的工作原理和选型介绍

来源:Autrou.com    作者:奥创电子   日期:2023-12-22

一;制动电阻的工作原理其实就是一个将再生电能转化为热能的过程
1、电动机在减速情况下,电机转子的转速相对于减速前是相反的,此时的电机相当于发电机,即处于发电状态,会持续产生再生电能。产生的三相交流电动势被变频器内部整流器件整流。在没有能量回馈系统的变频器中,持续产生的再生电能使变频器内直流母线电压持续升高。
2、直流母线上的电压升高到制动单元预先设定的开启电压时,制动单元的功率开关开通,电流流经制动电阻,使制动电阻放电。
3、导通的制动电阻开始工作,将再生能量转化为热能并释放,线路上的再生能量迅速减小,电机转速下降,变频器直流母线上的电压减小。
4、直流母线电压降低到制动单元预先设定的关断电压时,制动单元的功率线路关断。此时制动电阻停止工作并自然散热,制动电阻温度降低。
5、直流母线上的电压再次上升高到制动单元预先设定的开启电压时,制动单元将重复以上过程,控制母线电压控制在一个范围内,使系统正常运行,也保护了控制系统和电机不受损坏。
二;制动电阻的材质选择
1、绕线波纹电阻
绕线波纹电阻采用表面立式波纹绕线方式,该绕线方式有利于散热并减低寄生电感量,表面使用高阻燃无机涂层,有效保护电阻丝不被老化,延长使用寿命。
一;制动电阻的工作原理其实就是一个将再生电能转化为热能的过程
1、电动机在减速情况下,电机转子的转速相对于减速前是相反的,此时的电机相当于发电机,即处于发电状态,会持续产生再生电能。产生的三相交流电动势被变频器内部整流器件整流。在没有能量回馈系统的变频器中,持续产生的再生电能使变频器内直流母线电压持续升高。
2、直流母线上的电压升高到制动单元预先设定的开启电压时,制动单元的功率开关开通,电流流经制动电阻,使制动电阻放电。
3、导通的制动电阻开始工作,将再生能量转化为热能并释放,线路上的再生能量迅速减小,电机转速下降,变频器直流母线上的电压减小。
4、直流母线电压降低到制动单元预先设定的关断电压时,制动单元的功率线路关断。此时制动电阻停止工作并自然散热,制动电阻温度降低。
5、直流母线上的电压再次上升高到制动单元预先设定的开启电压时,将重复以上过程,控制母线电压控制在一个范围内,使系统正常运行,也保护了控制系统和电机不受损坏。
二;制动电阻的材质选择
1、绕线波纹电阻
绕线波纹电阻采用表面立式波纹绕线方式,该绕线方式有利于散热并减低寄生电感量,表面使用高阻燃无机涂层,有效保护电阻丝不被老化,延长使用寿命。
3、高压电阻箱
是将多个绕线波纹电阻或者多个铝外壳电阻集成在一个箱体内的方式,具有功率大,安装方便,相对于绕线电阻绝缘性能更好的特点。
三;制动电阻的选型
制动电阻是用于将变频器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。
制动电阻除受到最大允许电流的限制外,与制动单元也并无明确的对应关系,其阻值主要根据所需制动转矩的大小选择,功率根据电阻的阻值和使用率确定。
制动电阻阻值的选定有一个不可违背的原则:应保证流过制动电阻的电流IC小于制动单元的允许最大电流输出能力,即:
R > 800/Ic
其中:800 —— 变频器直流线路可能出现的最大直流电压。
Ic —— 制动单元的最大允许电流。
制动电阻阻值的选择方法:
为充分利用所选用的变频器专用型制动单元的容量,通常制动电阻阻值的选取以接近上述计算的最小值为合理、同时还可获得最大的制动转矩,然而这需要较大的制动电阻功率。而较大功率的制动电阻的购买费用会相对更高。
所以在某些情况下,并不需要很大的制动转矩,此时比较经济的办法是选择较大的制动电阻阻值、也因此可以减小制动电阻的功率,从而减少购买制动电阻所需的费用,但这样的代价是制动单元的容量没有得到充分利用,相对稳定性会降低。
电阻功率的选择方法:
在选定了制动电阻的阻值以后,应该确定制动电阻的功率值,制动电阻功率的选取相对比较繁琐,它与很多因素有关。
制动电阻消耗的瞬时功率按下式计算:
P 瞬= 700*700 /R
按上式计算得到的制动电阻功率值是制动电阻可以长期不间断的工作可以耗散的功率数值,然而制动电阻并非是不间断的工作,这种选取存在很大的浪费,在本产品中,可以选择制动电阻的使用率,它规定了制动电阻的短时工作比率。制动电阻实际消耗的功率按下式计算:
P 额=700*700 /R×rB% rB%:制动电阻使用率。
实际使用中,可以按照上式选择制动电阻功率,也可以根据所选取的制动电阻阻值和功率,反过来计算制动电阻所能够承受的使用率,从而正确设置,避免制动电阻过热而损坏。
使用功率
制动电阻使用率决定定了制动电阻的使用效率,以避免制动电阻过热而损坏,它会影响制动单元的制动效果。
制动电阻的使用率越低,电阻的冷却周期越长,发热程度越小,电阻上消耗的能量越少,制动电阻的功率选择时可以相对偏小。
而相反的情况下,制动电阻使用率越高(频率快,冷却周期短),发热程度越大,电阻上消耗的能量也越大,这种情况下制动电阻的功率选择时需要相对偏大。
简单来描述:制动电阻阻值选择相对越小,制动效果更好,对控制系统的保护也越好但制动电阻的功率也要选择更大,购买费用也越高。
相反也是同样的道理。
现实选择方法:
通过变频器的制动电阻选型指导书,阻值按照参考书根据型号选择对应阻值,功率选择在制动频繁的工况中加功率,制动频率低的工况为了节约成本减功率选择。

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