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變頻器設計及制動能量計算秘笈

變頻器動力制動能量的計算

當一台感應電機被機械驅動, 並且有一台變頻器給電機的出線端子提供某一電壓的時候, 它將作為一台發電機給變頻器回饋能量。

通常, 在交流電機和負載的減速階段, 儲存的大部分能量將被電機轉化為電能回饋到變頻器。 當一個高慣性負載突然減速時, 會有過大的回饋能量不能被變頻器的直流母線所吸收, 導致直流母線上電壓過高而跳閘。

由於變頻器的直流側電容只能吸收很小一部分的回饋能量, 對於超過系統本身損耗的的制動力矩, 需提供一個動力制動電路來消除剩餘能量。

通過控制一個專用的制動控制電路控制的制動單元的工作/停止週期來防止直流母線上的電壓過高。 通過控制在發電過程中制動單元的工作/停止週期來防止直流電壓超過最大值和直流側電容的過度充電。 許多變頻器的固有特徵是當輸出頻率小於基礎頻率時, 為恒定V/F比值控制(力矩恒定);當輸出頻率大於基礎頻率時, 為恒電壓控制(功率恒定)。 因為其恒壓變頻特性, 基礎頻率之上的再生功率是恒定的, 但在基礎頻率之下, 將逐漸衰減至在速度為零時功率為零。 當停車時, 系統固定損耗大多數情況為摩擦力使驅動系統停止。

當運行在基礎頻率之上任何速度, 再生功率都為最大值且保持恒定,

此時制動電阻器發揮最大功效。 最大制動扭矩與在恒定電壓下反比於電阻值的再生電流是一對函數關係。 於是電阻值的選擇決定了制動扭矩的大小。

電阻的額定功率取決於制動週期(制動時間和迴圈時間)和電阻的冷卻。

出於安全的考慮, 通常使用一個熱繼電器來單獨保護電阻防止持續超載。 這個熱繼電器應該控制切斷變頻器輸入電源。

制動電阻的應用

通常情況下, 當電源為380-460V時, 變頻器的直流母線電壓最大值為800V, 電阻, 電纜, 絕緣需與此工作電壓匹配。

電阻值及額定功率可以由需吸收的能量, 即釋放的功率值和連續減速的延時時間算出。 為了得到電阻的阻值需要知道要求的制動扭矩;為了得到電阻的額定功率需要知道負載的能量有多大。

電機和負載的動能等於 0,5 Jω2

在此 J = 電機和驅動器的總轉動慣量(Kgm2 )

因為能量與角速度的平方成正比, 系統的最大能量集中在高速狀態, 會在開始減速的時候傳遞給電阻。 假如電機運轉在基礎頻率之上, 傳遞給電阻的能量為定值, 直到降至基礎頻率以下。 用於制動週期的制動電阻應能承受熱衝擊, 推薦使用額定脈衝式電阻。

舉例:

轉動慣量為10 的負載由1500rpm減速到靜止。

計算制動電阻值, 額定功率。

首先最基本的一步是確定減速時間 (Tb):

最大減速發生在電機額定轉矩的150%。

最大值 Mb max = 1.5 x 191 = 286.5

最快的減速時間Tb :

可以確定一個實際的減速時間 , 對於這個例子, 令 =7s

計算減速時間為7s時需要的制動轉矩

制動功率為:

制動電阻阻值為:

電阻的額定功率為:

由於制動電阻的工作為間歇性的, 其額定功率可按間歇性的功率選擇而不必是連續功率。 優點是可根據電阻的超載係數來充分利用電阻的超載值(O/L), 這個係數可由一組冷卻曲線得出,這個曲線是由制動電阻生產商或者供應商提供的。

在這個例子中,減速時間設置為7秒,迴圈週期時間為30秒。

所選擇的電阻的額定功率為:

實際上,在再生制動過程中,電機和負載的機械損耗可耗散15%到20%的制動能量。通常的情況下,實際上推薦的制動電阻阻值是代表應用中的最小值,使用推薦的阻值有可能會產生額外的制動轉矩。然而,由於負載慣量的能量回饋值是由減速度決定,制動單元通過調整制動電阻的運行/停止週期來實現按照實際速率消耗能量。

變頻器制動電阻選擇、計算、安裝與配線時應注意哪些問題?

一、制動電阻的選擇(我們以380V變頻器為例):

1、制動單元又叫制動斬波器,和制動電阻一起配套工作,都是變頻器的選件。

變頻器正常的母線電壓為540V(AC 380V機型),當電機處於發電狀態時,該母線電壓會超過540V,最大允許700-800V,如長期或頻繁超過這個最大值將會損壞變頻器,所以用制動單元和制動電阻進行能量消耗,防止母線電壓過高。

2、電機有兩種情況會由電動狀態轉為發電狀態:

A、大慣量負載快速減速或太短的減速時間

B、提升負載下行時一直處於發電狀態

3、選擇制動單元比較簡單,一般按照和變頻器同等功率就可以了

4、流過電阻的電流可以用以下公式計算

R=U/I

U一般為710-750V(制動單元動作電壓),各個廠家設計不太一樣,可以按照750V來考慮。

R為制動電阻的阻值,一般制動單元都有規定其最小阻值,請按照手冊選取。如果沒有這個資料,請按照U/I來計算, I為最大允許制動電流,按照80%變頻器的額定電流來選

5、制動電阻的功率按照以下來選:

P=ED%*U^2/R

ED%:制動使用率,按照一般經驗,ED%的範圍是從10%-50%不等。

如果制動頻度低(偶爾動作),選10%即可。如果是長期或頻繁動作,則按30%-50%選擇即可,一般30%可滿足大部分應用要求

二、變頻器制動電阻的計算方法:

A、首先估算出制動轉矩 一般情況下,在進行電機制動時,電機內部存在一定的損耗,約為額定轉矩的18%-22%左右,因此計算出的結果在小於此範圍的話就無需接制動裝置;

B、接著計算制動電阻的阻值 在制動單元工作過程中,直流母線的電壓的升降取決於常數RC,R即為制動電阻的阻值,C為變頻器內部電解電容的容量。這裡制動 單元動作電壓值一般為710V。

C、然後進行制動單元的選擇 在進行制動單元的選擇時,制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據.

D、最後計算制動電阻的標稱功率 由於制動電阻為短時工作制,因此根據電阻的特性和技術指標,我們知道電阻的標稱功率將小於通電時的消耗功率,一般可用下式求得: 制動電阻標稱功率 = 制動電阻降額係數 X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%

制動特點 能耗制動(電阻制動)的優點是構造簡單,缺點是運行效率降低,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。

制動力矩計算 要有足夠的制動力矩才能產生需要的制動效果,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。 制動力矩越大,制動能力越強,制動性能約好。但是制動力矩要求越大,設備投資也會越大。

制動力矩精確計算困難,一般進行估算就能滿足要求。 按100%制動力矩設計,可以滿足90%以上的負載。 對電梯,提升機,吊車,按100% 開卷和卷起設備,按120%計算 離心機100% 需要急速停車的大慣性負載,可能需要120%的制動力矩 普通慣性負載80% 在極端的情況下,制動力矩可以設計為150%,此時對制動單元和制動電阻都必須仔細合算,因為此時設備可能工作在極限狀態,計算錯誤可能導致損壞變頻器本身。 超過150%的力矩是沒有必要的,因為超過了這個數值,變頻器本身也到了極限,沒有增大的餘地了。

電阻制動單元的制動電流計算(按100%制動力矩計算)

制動電流是指流過制動單元和制動電阻的直流電流。

380V標準交流電機:

P――――電機功率P(kW) k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)

V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V)

I――――制動電流,單位為安培

計算基準:電機再生電能必須完全被電阻吸收 電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×I)

計算得到I=P。。。。。。。。。。制動電流安培數=電機千瓦數 即每千瓦電機需要1安培制動電流就可以有100%制動力矩 制動電阻計算和選擇(按100%制動力矩計算)

電阻值大小間接決定了系統制動力矩的大小,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。

電阻功率選擇是基於電阻能安全長時間的工作,功率選擇不夠,就會溫度過高而損壞。 380V標準交流電機: P――――電機功率P(kW) k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用) V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V) I――――制動電流,單位為安培 R――――制動電阻等效電阻值,單位為歐姆 Q――――制動電阻額定耗散功率,單位為kW s――――制動電阻功耗安全係數,s=1.4 Kc――――制動頻度,指再生過程占整個電動機工作過程的比例,這事一個估算值,要根據負載特點估算

一般Kc取值如下:

電梯 Kc=10~15%

油田磕頭機 Kc=10~20%

開卷和卷取 Kc=50~60%

最好按系統設計指標核算 離心機 Kc=5~20%

下放高度超過100m的吊車 Kc=20~40%

偶然制動的負載 Kc=5% 其它 Kc=10%

電阻計算基準:電機再生電能必須被電阻完全吸收 電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×V/R)

計算得到:制動電阻R=700/P (制動電阻值=700/電機千瓦數)

電阻功率計算基準: 電機再生電能必須能被電阻完全吸收並轉為熱能釋放 Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4 近似為Q=P×Kc 因此得到:

電阻功率Q=電動機功率P×制動頻度Kc 制動單元安全極限: 流過制動單元的電流值為700/R.

三、變頻器制動電阻的安裝和配線注意事項

1.制動電阻的安裝

制動電阻是一個發熱體,因此,安裝的要點如下:

(1)安裝位置制動電阻不能和變頻器裝在同一個控制櫃內,以免使變頻器受熱。也不要太靠近其他怕熱的設備,以免影響其他設備的正常運行。

制動電阻也不要和變頻器離得太遠,一般應在5m以內,最多也不要超過10m。

(2)電阻櫃的設計電阻櫃應充分考慮制動電阻的散熱。

首先必須有足夠的空間;其次是要有散熱孔。對於接通比較頻繁的制動電阻,還應配置散熱風扇。

2.制動電阻的配線

因為制動電阻通常和直流電路的“+”端相接,一旦掉在地上,影響人身安全。所以,接線一定要牢靠。尤其是靠近電阻箱的接線端子,容易因受熱而氧化,應特別注意。

當電阻箱與變頻櫃之間的距離超過5m時,應採用雙絞線。

擴展知識:風機水泵變頻調速節能原理:

通過流體力學的基本定律可知:風機、泵類設備均屬平方轉矩負載,其轉速n與流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關係:Q∝n1,H∝n2,P∝n3;即,流量與轉速成正比,壓力與轉速的平方成正比,軸功率與轉速的立方成正比。

Q2=Q1(n2/n1)

H2=H1(n2/n1)

P2=P1(n2/n1) 因而,理想情況下有如下關係:

因而,理想情況下有如下關係:

由上表可見:當需求流量下降時,調節轉速可以節約大量能源。例如:當電機在額定轉速的80%運行時,理論上其消耗的功率為額定功率的(80%),即51.2%,去除機械損耗、電機銅、鐵損等影響,節能效率也接近40%,同時也可以實現閉環恒壓控制,節能效率將進一步提高。如採用傳統的擋板、閥門方式調節,雖然也可相應降低能源消耗,但節約效果與變頻相比,則有天壤之別。

變頻器制動電阻設計計算方法

變頻器制動電阻設計計算方法一(簡單計算)

1、 首先依據電動機大小確定變頻器的功率大小;

2、 制動單元功率的選擇一般是變頻器的功率大小的(1~2)倍;

3、 制動電阻值大小選擇公式700/電動機功率KW(採用多個制動單元並聯運行時,每個制動單元所配置的電阻器阻值不小於700/電動機功率KW;最小電阻值要按照有關配置表查得);

4、 制動電阻器功率大於電動機功率KW/2。(按照公式Pb=8Q*v*η)

5、 制動電阻器箱數粗略計算為:電動機功率(KW)/11.2(取整數上限值).

變頻器制動電阻設計計算方法二

制動單元與制動電阻的選配

1、首先估算出制動轉矩

一般情況下,在進行電機制動時,電機內部存在一定的損耗,約為額定轉矩的18%-22%左右,因此計算出的結果在小於此範圍的話就無需接制動裝置;

2、接著計算制動電阻的阻值

在制動單元工作過程中,直流母線的電壓的升降取決於常數RC,R即為制動電阻的阻值,C為變頻器內部電解電容的容量。這裡制動單元動作電壓值一般為710V。

3、然後進行制動單元的選擇

在進行制動單元的選擇時,制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據

4、最後計算制動電阻的標稱功率

由於制動電阻為短時工作制,因此根據電阻的特性和技術指標,我們知道電阻的標稱功率將小於通電時的消耗功率,一般可用下式求得:

制動電阻標稱功率 = 制動電阻降額係數 X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%

5、制動特點

能耗制動(電阻制動)的優點是構造簡單,缺點是運行效率降低,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。

制動力矩計算

要有足夠的制動力矩才能產生需要的制動效果,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。

制動力矩越大,制動能力越強,制動性能約好。但是制動力矩要求越大,設備投資也會越大。

制動力矩精確計算困難,一般進行估算就能滿足要求。

按100%制動力矩設計,可以滿足90%以上的負載。

對電梯,提升機,吊車,按100%

開卷和卷起設備,按120%計算

離心機100%

需要急速停車的大慣性負載,可能需要120%的制動力矩

普通慣性負載80%

在極端的情況下,制動力矩可以設計為150%,此時對制動單元和制動電阻都必須仔細合算,因為此時設備可能工作在極限狀態,計算錯誤可能導致損壞變頻器本身。

超過150%的力矩是沒有必要的,因為超過了這個數值,變頻器本身也到了極限,沒有增大的餘地了。

電阻制動單元的制動電流計算(按100%制動力矩計算)

制動電流是指流過制動單元和制動電阻的直流電流。

380V標準交流電機:

P――――電機功率P(kW)

k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)

V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V)

I――――制動電流,單位為安培

計算基準:電機再生電能必須完全被電阻吸收

電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×I)

計算得到I=P。。。。。。。。。。制動電流安培數=電機千瓦數

即每千瓦電機需要1安培制動電流就可以有100%制動力矩

制動電阻計算和選擇(按100%制動力矩計算)

電阻值大小間接決定了系統制動力矩的大小,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。

電阻功率選擇是基於電阻能安全長時間的工作,功率選擇不夠,就會溫度過高而損壞。

380V標準交流電機:

P――――電機功率P(kW)

k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)

V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V)

I――――制動電流,單位為安培

R――――制動電阻等效電阻值,單位為歐姆

Q――――制動電阻額定耗散功率,單位為kW

s――――制動電阻功耗安全係數,s=1.4

Kc――――制動頻度,指再生過程占整個電動機工作過程的比例,這事一個估算值,要根據負載特點估算

一般Kc取值如下:

電梯 Kc=10~15%

油田磕頭機 Kc=10~20%

開卷和卷取 Kc=50~60% 最好按系統設計指標核算

離心機 Kc=5~20%

下放高度超過100m的吊車 Kc=20~40%

偶然制動的負載 Kc=5%

其它 Kc=10%

電阻計算基準:電機再生電能必須被電阻完全吸收

電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×V/R)

計算得到:制動電阻R=700/P (制動電阻值=700/電機千瓦數)

電阻功率計算基準:

電機再生電能必須能被電阻完全吸收並轉為熱能釋放

Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4

近似為Q=P×Kc

因此得到:

電阻功率Q=電動機功率P×制動頻度Kc

制動單元安全極限:

流過制動單元的電流值為700/R

優點是可根據電阻的超載係數來充分利用電阻的超載值(O/L), 這個係數可由一組冷卻曲線得出,這個曲線是由制動電阻生產商或者供應商提供的。

在這個例子中,減速時間設置為7秒,迴圈週期時間為30秒。

所選擇的電阻的額定功率為:

實際上,在再生制動過程中,電機和負載的機械損耗可耗散15%到20%的制動能量。通常的情況下,實際上推薦的制動電阻阻值是代表應用中的最小值,使用推薦的阻值有可能會產生額外的制動轉矩。然而,由於負載慣量的能量回饋值是由減速度決定,制動單元通過調整制動電阻的運行/停止週期來實現按照實際速率消耗能量。

變頻器制動電阻選擇、計算、安裝與配線時應注意哪些問題?

一、制動電阻的選擇(我們以380V變頻器為例):

1、制動單元又叫制動斬波器,和制動電阻一起配套工作,都是變頻器的選件。

變頻器正常的母線電壓為540V(AC 380V機型),當電機處於發電狀態時,該母線電壓會超過540V,最大允許700-800V,如長期或頻繁超過這個最大值將會損壞變頻器,所以用制動單元和制動電阻進行能量消耗,防止母線電壓過高。

2、電機有兩種情況會由電動狀態轉為發電狀態:

A、大慣量負載快速減速或太短的減速時間

B、提升負載下行時一直處於發電狀態

3、選擇制動單元比較簡單,一般按照和變頻器同等功率就可以了

4、流過電阻的電流可以用以下公式計算

R=U/I

U一般為710-750V(制動單元動作電壓),各個廠家設計不太一樣,可以按照750V來考慮。

R為制動電阻的阻值,一般制動單元都有規定其最小阻值,請按照手冊選取。如果沒有這個資料,請按照U/I來計算, I為最大允許制動電流,按照80%變頻器的額定電流來選

5、制動電阻的功率按照以下來選:

P=ED%*U^2/R

ED%:制動使用率,按照一般經驗,ED%的範圍是從10%-50%不等。

如果制動頻度低(偶爾動作),選10%即可。如果是長期或頻繁動作,則按30%-50%選擇即可,一般30%可滿足大部分應用要求

二、變頻器制動電阻的計算方法:

A、首先估算出制動轉矩 一般情況下,在進行電機制動時,電機內部存在一定的損耗,約為額定轉矩的18%-22%左右,因此計算出的結果在小於此範圍的話就無需接制動裝置;

B、接著計算制動電阻的阻值 在制動單元工作過程中,直流母線的電壓的升降取決於常數RC,R即為制動電阻的阻值,C為變頻器內部電解電容的容量。這裡制動 單元動作電壓值一般為710V。

C、然後進行制動單元的選擇 在進行制動單元的選擇時,制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據.

D、最後計算制動電阻的標稱功率 由於制動電阻為短時工作制,因此根據電阻的特性和技術指標,我們知道電阻的標稱功率將小於通電時的消耗功率,一般可用下式求得: 制動電阻標稱功率 = 制動電阻降額係數 X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%

制動特點 能耗制動(電阻制動)的優點是構造簡單,缺點是運行效率降低,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。

制動力矩計算 要有足夠的制動力矩才能產生需要的制動效果,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。 制動力矩越大,制動能力越強,制動性能約好。但是制動力矩要求越大,設備投資也會越大。

制動力矩精確計算困難,一般進行估算就能滿足要求。 按100%制動力矩設計,可以滿足90%以上的負載。 對電梯,提升機,吊車,按100% 開卷和卷起設備,按120%計算 離心機100% 需要急速停車的大慣性負載,可能需要120%的制動力矩 普通慣性負載80% 在極端的情況下,制動力矩可以設計為150%,此時對制動單元和制動電阻都必須仔細合算,因為此時設備可能工作在極限狀態,計算錯誤可能導致損壞變頻器本身。 超過150%的力矩是沒有必要的,因為超過了這個數值,變頻器本身也到了極限,沒有增大的餘地了。

電阻制動單元的制動電流計算(按100%制動力矩計算)

制動電流是指流過制動單元和制動電阻的直流電流。

380V標準交流電機:

P――――電機功率P(kW) k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)

V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V)

I――――制動電流,單位為安培

計算基準:電機再生電能必須完全被電阻吸收 電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×I)

計算得到I=P。。。。。。。。。。制動電流安培數=電機千瓦數 即每千瓦電機需要1安培制動電流就可以有100%制動力矩 制動電阻計算和選擇(按100%制動力矩計算)

電阻值大小間接決定了系統制動力矩的大小,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。

電阻功率選擇是基於電阻能安全長時間的工作,功率選擇不夠,就會溫度過高而損壞。 380V標準交流電機: P――――電機功率P(kW) k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用) V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V) I――――制動電流,單位為安培 R――――制動電阻等效電阻值,單位為歐姆 Q――――制動電阻額定耗散功率,單位為kW s――――制動電阻功耗安全係數,s=1.4 Kc――――制動頻度,指再生過程占整個電動機工作過程的比例,這事一個估算值,要根據負載特點估算

一般Kc取值如下:

電梯 Kc=10~15%

油田磕頭機 Kc=10~20%

開卷和卷取 Kc=50~60%

最好按系統設計指標核算 離心機 Kc=5~20%

下放高度超過100m的吊車 Kc=20~40%

偶然制動的負載 Kc=5% 其它 Kc=10%

電阻計算基準:電機再生電能必須被電阻完全吸收 電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×V/R)

計算得到:制動電阻R=700/P (制動電阻值=700/電機千瓦數)

電阻功率計算基準: 電機再生電能必須能被電阻完全吸收並轉為熱能釋放 Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4 近似為Q=P×Kc 因此得到:

電阻功率Q=電動機功率P×制動頻度Kc 制動單元安全極限: 流過制動單元的電流值為700/R.

三、變頻器制動電阻的安裝和配線注意事項

1.制動電阻的安裝

制動電阻是一個發熱體,因此,安裝的要點如下:

(1)安裝位置制動電阻不能和變頻器裝在同一個控制櫃內,以免使變頻器受熱。也不要太靠近其他怕熱的設備,以免影響其他設備的正常運行。

制動電阻也不要和變頻器離得太遠,一般應在5m以內,最多也不要超過10m。

(2)電阻櫃的設計電阻櫃應充分考慮制動電阻的散熱。

首先必須有足夠的空間;其次是要有散熱孔。對於接通比較頻繁的制動電阻,還應配置散熱風扇。

2.制動電阻的配線

因為制動電阻通常和直流電路的“+”端相接,一旦掉在地上,影響人身安全。所以,接線一定要牢靠。尤其是靠近電阻箱的接線端子,容易因受熱而氧化,應特別注意。

當電阻箱與變頻櫃之間的距離超過5m時,應採用雙絞線。

擴展知識:風機水泵變頻調速節能原理:

通過流體力學的基本定律可知:風機、泵類設備均屬平方轉矩負載,其轉速n與流量Q、壓力H以及軸功率P具有如下關係:Q∝n1,H∝n2,P∝n3;即,流量與轉速成正比,壓力與轉速的平方成正比,軸功率與轉速的立方成正比。

Q2=Q1(n2/n1)

H2=H1(n2/n1)

P2=P1(n2/n1) 因而,理想情況下有如下關係:

因而,理想情況下有如下關係:

由上表可見:當需求流量下降時,調節轉速可以節約大量能源。例如:當電機在額定轉速的80%運行時,理論上其消耗的功率為額定功率的(80%),即51.2%,去除機械損耗、電機銅、鐵損等影響,節能效率也接近40%,同時也可以實現閉環恒壓控制,節能效率將進一步提高。如採用傳統的擋板、閥門方式調節,雖然也可相應降低能源消耗,但節約效果與變頻相比,則有天壤之別。

變頻器制動電阻設計計算方法

變頻器制動電阻設計計算方法一(簡單計算)

1、 首先依據電動機大小確定變頻器的功率大小;

2、 制動單元功率的選擇一般是變頻器的功率大小的(1~2)倍;

3、 制動電阻值大小選擇公式700/電動機功率KW(採用多個制動單元並聯運行時,每個制動單元所配置的電阻器阻值不小於700/電動機功率KW;最小電阻值要按照有關配置表查得);

4、 制動電阻器功率大於電動機功率KW/2。(按照公式Pb=8Q*v*η)

5、 制動電阻器箱數粗略計算為:電動機功率(KW)/11.2(取整數上限值).

變頻器制動電阻設計計算方法二

制動單元與制動電阻的選配

1、首先估算出制動轉矩

一般情況下,在進行電機制動時,電機內部存在一定的損耗,約為額定轉矩的18%-22%左右,因此計算出的結果在小於此範圍的話就無需接制動裝置;

2、接著計算制動電阻的阻值

在制動單元工作過程中,直流母線的電壓的升降取決於常數RC,R即為制動電阻的阻值,C為變頻器內部電解電容的容量。這裡制動單元動作電壓值一般為710V。

3、然後進行制動單元的選擇

在進行制動單元的選擇時,制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據

4、最後計算制動電阻的標稱功率

由於制動電阻為短時工作制,因此根據電阻的特性和技術指標,我們知道電阻的標稱功率將小於通電時的消耗功率,一般可用下式求得:

制動電阻標稱功率 = 制動電阻降額係數 X 制動期間平均消耗功率 X 制動使用率%

5、制動特點

能耗制動(電阻制動)的優點是構造簡單,缺點是運行效率降低,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。

制動力矩計算

要有足夠的制動力矩才能產生需要的制動效果,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。

制動力矩越大,制動能力越強,制動性能約好。但是制動力矩要求越大,設備投資也會越大。

制動力矩精確計算困難,一般進行估算就能滿足要求。

按100%制動力矩設計,可以滿足90%以上的負載。

對電梯,提升機,吊車,按100%

開卷和卷起設備,按120%計算

離心機100%

需要急速停車的大慣性負載,可能需要120%的制動力矩

普通慣性負載80%

在極端的情況下,制動力矩可以設計為150%,此時對制動單元和制動電阻都必須仔細合算,因為此時設備可能工作在極限狀態,計算錯誤可能導致損壞變頻器本身。

超過150%的力矩是沒有必要的,因為超過了這個數值,變頻器本身也到了極限,沒有增大的餘地了。

電阻制動單元的制動電流計算(按100%制動力矩計算)

制動電流是指流過制動單元和制動電阻的直流電流。

380V標準交流電機:

P――――電機功率P(kW)

k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)

V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V)

I――――制動電流,單位為安培

計算基準:電機再生電能必須完全被電阻吸收

電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×I)

計算得到I=P。。。。。。。。。。制動電流安培數=電機千瓦數

即每千瓦電機需要1安培制動電流就可以有100%制動力矩

制動電阻計算和選擇(按100%制動力矩計算)

電阻值大小間接決定了系統制動力矩的大小,制動力矩太小,變頻器仍然會過電壓跳閘。

電阻功率選擇是基於電阻能安全長時間的工作,功率選擇不夠,就會溫度過高而損壞。

380V標準交流電機:

P――――電機功率P(kW)

k――――回饋時的機械能轉換效率,一般k=0.7(絕大部分場合適用)

V――――制動單元直流工作點(680V-710V,一般取700V)

I――――制動電流,單位為安培

R――――制動電阻等效電阻值,單位為歐姆

Q――――制動電阻額定耗散功率,單位為kW

s――――制動電阻功耗安全係數,s=1.4

Kc――――制動頻度,指再生過程占整個電動機工作過程的比例,這事一個估算值,要根據負載特點估算

一般Kc取值如下:

電梯 Kc=10~15%

油田磕頭機 Kc=10~20%

開卷和卷取 Kc=50~60% 最好按系統設計指標核算

離心機 Kc=5~20%

下放高度超過100m的吊車 Kc=20~40%

偶然制動的負載 Kc=5%

其它 Kc=10%

電阻計算基準:電機再生電能必須被電阻完全吸收

電機再生電能(瓦)=1000×P×k=電阻吸收功率(V×V/R)

計算得到:制動電阻R=700/P (制動電阻值=700/電機千瓦數)

電阻功率計算基準:

電機再生電能必須能被電阻完全吸收並轉為熱能釋放

Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4

近似為Q=P×Kc

因此得到:

電阻功率Q=電動機功率P×制動頻度Kc

制動單元安全極限:

流過制動單元的電流值為700/R

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