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。
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,
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