在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,電機(jī)的降速和停機(jī)都是通過(guò)逐漸降低頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的,在降低頻率的瞬間,電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)降低,但是由于機(jī)械慣性,電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速卻保持不變。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速小于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí),電流相位在180度左右變化,電機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài);同時(shí),電機(jī)軸上的扭矩也轉(zhuǎn)化為制動(dòng)扭矩。使電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,電機(jī)再次制動(dòng)。續(xù)流二極管對(duì)電機(jī)再生電能進(jìn)行完全波整流,再回饋給直流電路。
因?yàn)橹绷麟娐返碾娔懿荒芡ㄟ^(guò)整流橋回饋給電網(wǎng),只能由變頻器自身的電容吸收,雖然其它部分也可以消耗電能,但是電容還有短時(shí)的電荷積聚,形成“泵升電壓”,使直流電壓升高。直流電壓太高會(huì)對(duì)設(shè)備的各個(gè)部件造成損壞。
所以,對(duì)于在發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)下的負(fù)荷,必須采取必要措施處理這部分再生能量。處置再生能源的方法:能量消耗制動(dòng)和反饋制動(dòng)。
能耗制動(dòng)的工作方式
能耗制動(dòng)的方法是在變頻器DC側(cè)增加一個(gè)放電電阻單元組件,消耗功率電阻上的再生電能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。這是處理再生能量最直接的方式,就是通過(guò)專門的能耗制動(dòng)電路,將電阻器上的再生能量消耗掉,轉(zhuǎn)化為熱能,所以也稱之為“電阻制動(dòng)”,它包括制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻器兩部分。
制動(dòng)單元
制動(dòng)器的作用是當(dāng)直流回路的電壓 d超過(guò)規(guī)定的極限(例如660 V或710 V)時(shí),連接耗能電路,使直流回路在經(jīng)過(guò)制動(dòng)電阻后以熱能釋放能量。制動(dòng)器可以分為內(nèi)制動(dòng)器和外制動(dòng)器兩種,前者為小功率通用制動(dòng)器,后者為大功率制動(dòng)器或?qū)χ苿?dòng)器有特殊要求的制動(dòng)器。理論上,兩者沒(méi)有區(qū)別,都是作為接通制動(dòng)電阻的“開關(guān)”,它包括了功率管,電壓采樣比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。
制動(dòng)電阻
制動(dòng)電阻是用來(lái)以熱能的形式消耗電機(jī)再生能量的載體,它包括電阻值和功率容量?jī)蓚€(gè)重要參數(shù)。一般工程上廣泛使用的是波紋電阻和鋁合金電阻:前者采用垂直波紋面降低寄生電感,采用高阻燃無(wú)機(jī)涂層,有效保護(hù)電阻絲不老化,延長(zhǎng)其使用壽命;后者電阻具有耐候性和抗振性,優(yōu)于傳統(tǒng)的瓷骨架電阻。它廣泛應(yīng)用于要求高、安裝容易、安裝牢固、散熱器安裝容易、外形美觀的惡劣工業(yè)控制環(huán)境中。
制動(dòng)過(guò)程
能耗制動(dòng)的過(guò)程如下:
能耗制動(dòng)的過(guò)程如下:
A、當(dāng)電機(jī)在外力作用下減速、反轉(zhuǎn)時(shí)(包括被拖動(dòng)),電機(jī)即以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行,能量反饋回直流回路,使母線電壓升高;
B、當(dāng)直流電壓到達(dá)制動(dòng)單元開的狀態(tài)時(shí),制動(dòng)單元的功率管導(dǎo)通,
電流流過(guò)制動(dòng)電阻;
C、制動(dòng)電阻消耗電能為熱能,電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低,母線電壓也降低;
D、母線電壓降至制動(dòng)單元要關(guān)斷的值,制動(dòng)單元的功率管截止,制動(dòng)電阻無(wú)電流流過(guò);
E、采樣母線電壓值,制動(dòng)單元重復(fù) ON/OFF 過(guò)程,平衡母線電壓,使系統(tǒng)正常運(yùn)行。
制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻的選配
A、首先估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=((電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量+電機(jī)負(fù)載測(cè)折算到電機(jī)測(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)*(制動(dòng)前速度-制動(dòng)后速度))/375*減速時(shí)間-負(fù)載轉(zhuǎn)矩
一般情況下,在進(jìn)行電機(jī)制動(dòng)時(shí),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(jì)算出的結(jié)果在小于此范圍的話就無(wú)需接制動(dòng)裝置;
B、接著計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值=制動(dòng)元件動(dòng)作電壓值的平方/(0.1047*(制動(dòng)轉(zhuǎn)矩-20%電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩)*制動(dòng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速)
在制動(dòng)單元工作過(guò)程中,直流母線的電壓的升降取決于常數(shù) RC,R 即為制動(dòng)電阻的阻值,C 為變頻器內(nèi)部電解電容的容量。這里制動(dòng) 單元?jiǎng)幼麟妷褐狄话銥?710V。
C、然后進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇
在進(jìn)行制動(dòng)單元的選擇時(shí),制動(dòng)單元的工作最大電流是選擇的唯一依據(jù),其計(jì)算公式如下:
制動(dòng)電流瞬間值=制動(dòng)單元直流母線電壓值/制動(dòng)電阻值
D、最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率
由于制動(dòng)電阻是短時(shí)工作系統(tǒng),根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo),我們知道電阻的標(biāo)稱功率會(huì)小于通電時(shí)的功耗,一般可以通過(guò)以下公式得到:
制動(dòng)電阻標(biāo)稱功率 = 制動(dòng)電阻降額系數(shù) X 制動(dòng)期間平均消耗功率 X 制動(dòng)使用率%
制動(dòng)特點(diǎn)
能耗制動(dòng)(阻力制動(dòng))的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低,尤其是頻繁制動(dòng)時(shí),會(huì)消耗大量的能量,增加制動(dòng)阻力的能力。
制動(dòng)特點(diǎn)
能耗制動(dòng)(電阻制動(dòng))的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是運(yùn)行效率降低,特別是在頻繁制動(dòng)時(shí)將要消耗大量的能量,且制動(dòng)電阻的容量將增大。
MM440 一起使用的制動(dòng)電阻如何起到其作用
使用制動(dòng)電阻時(shí)應(yīng)注意:制動(dòng)周期在 P1237 中選擇,同時(shí)應(yīng)將 P1240 設(shè)置為 0 用以禁止直流電壓控制器。切記!不然,制動(dòng)單元是不工作的,所以制動(dòng)電阻也不發(fā)熱!
使用直流母線電壓調(diào)節(jié)器可以起到限制直流母線電壓升高的效果,但是它是以犧牲制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)的,所以要慎用;
制動(dòng)電阻的的制動(dòng)周期主要是斬波器的接通時(shí)間和制動(dòng)電阻的冷卻時(shí)間的比,選擇什么樣的周期并不是特別重要,最重要的是根據(jù)你的負(fù)載需要,是重載還是清載,制動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)來(lái)選擇。
值得注意的是制動(dòng)電阻的功率選擇不是越大越好,一定要小于 2.4 倍的變頻器的額定功率,另要考慮續(xù)流二極管的帶載能力。
制動(dòng)電阻的阻值要不能太小,否則會(huì)燒毀變頻器,在使用大全內(nèi)說(shuō)明了允許的最小阻值
制動(dòng)周期,其實(shí)就是電子開關(guān)的通斷比。他的通斷比是固定的(當(dāng)你設(shè)置這個(gè)參數(shù)以后),但是實(shí)際制動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短,不是固定的,是隨著電機(jī)制動(dòng)工況變化的。
也許 1S 完成制動(dòng),也許 10S 完成制動(dòng)。這要看你的制動(dòng)電流對(duì)直流母線充電的積累與制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻放電的能力情況,決定制動(dòng)單元的制動(dòng)過(guò)程。
制動(dòng)周期的參數(shù)設(shè)置不是主要,主要的是選擇制動(dòng)電流能夠滿足制動(dòng)要求且保證在制動(dòng)過(guò)程中的直流母線電壓保持相對(duì)穩(wěn)定不會(huì)繼續(xù)升高。
換言之,制動(dòng)器設(shè)計(jì)的技巧是,通過(guò)確定制動(dòng)器電阻和功率的阻值,保證制動(dòng)器制動(dòng)過(guò)程使變頻器直流母線電壓恒定,并且不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而迅速老化。關(guān)于制動(dòng)周期的參數(shù),設(shè)為5%或100%,我想都沒(méi)問(wèn)題。這僅影響制動(dòng)的暫態(tài)過(guò)程,而不影響制動(dòng)的最終結(jié)果。
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