制動(dòng)電阻制動(dòng)原理

制動(dòng)電阻使用率規(guī)定了制動(dòng)電阻的使用效率，以避免制動(dòng)電阻過(guò)熱而損壞，它會(huì)影響制動(dòng)單元的制動(dòng)效果。制動(dòng)電阻的使用率設(shè)置越低，電阻的發(fā)熱程度越小，電阻上消耗的能量越少，制動(dòng)效果越差。同時(shí)，制動(dòng)單元的容量也沒(méi)有得到充分利用。理論上講，制動(dòng)電阻使用率為100%時(shí)，對(duì)制動(dòng)單元容量的利用最充分，制動(dòng)效果也最明顯，然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率的代價(jià)，使用者應(yīng)綜合考慮。在制動(dòng)電阻阻值和功率都已經(jīng)確定的前提下，對(duì)于減速較慢的大慣性負(fù)載，選取較低的電阻使用率會(huì)取得較好的效果。對(duì)于需要快速停機(jī)的負(fù)載，宜選取較大制動(dòng)電阻使用率。

首先估算出制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

制動(dòng)扭矩 =（(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）

接著計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值

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）

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 最后計(jì)算制動(dòng)電阻的標(biāo)稱功率 由于制動(dòng)電阻為短時(shí)工作制，因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標(biāo)，我們知道電阻的標(biāo)稱功率將小于通電時(shí)的消耗功率，一般可用下式求得： 制動(dòng)電阻標(biāo)稱功率 = 制動(dòng)電阻降額系數(shù)

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。

按照上述方法計(jì)算得到的制動(dòng)電阻功率是足夠的，根據(jù)負(fù)載性質(zhì)的不同，還可以進(jìn)一步降額選擇。

制動(dòng)電阻非重復(fù)制動(dòng)

所謂非重復(fù)制動(dòng)，是指拖動(dòng)系統(tǒng)在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)只有一次減速制動(dòng)過(guò)程，因此制動(dòng)電阻在該段時(shí)間內(nèi)只有一次消耗能量的過(guò)程，制動(dòng)電阻的功率也因此可以進(jìn)一步減小，減小的幅度決定于制動(dòng)電阻的耐沖擊能力和單次減速制動(dòng)的動(dòng)作時(shí)間。不考慮制動(dòng)電阻耐沖擊能力的因素，在非重復(fù)制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)電阻的功率降額與單次減速制動(dòng)時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)《圖：制動(dòng)電阻降額功率與單次制動(dòng)時(shí)間的關(guān)系圖》；可見(jiàn)，在制動(dòng)時(shí)間小于10S的情況下，制動(dòng)電阻的功率可選擇到降額到20%以下。

制動(dòng)電阻重復(fù)制動(dòng)

有些機(jī)械是需要反復(fù)制動(dòng)的，如起重機(jī)械和龍門(mén)刨床等，在重復(fù)制動(dòng)且制動(dòng)時(shí)間較短的情況下，制動(dòng)電阻的選用功率P 選用與制動(dòng)占空比（每次制動(dòng)時(shí)間tb與每?jī)纱沃苿?dòng)之間的時(shí)間間隔tc之比tb/tc）有近似線性關(guān)系。制動(dòng)占空比越小，制動(dòng)電阻功率的降額使用的幅度越大（P 選用/P 額越?。?。通過(guò)《圖：制動(dòng)電阻功率與制動(dòng)占空比的關(guān)系圖》可了解這種對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(注意：當(dāng)制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)且反復(fù)制動(dòng)的情況下，制動(dòng)電阻功率的選擇應(yīng)考慮留有一定的余量。) 解讀詞條背后的知識(shí) 查看全部

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    2020-05-250

在選定了制動(dòng)電阻的阻值以后，應(yīng)該確定制動(dòng)電阻的功率值，制動(dòng)電阻功率的選取相對(duì)比較繁瑣，它與很多因素有關(guān)。制動(dòng)電阻消耗的瞬時(shí)功率是制動(dòng)電阻可以長(zhǎng)期不間斷的工作可以耗散的功率數(shù)值，然而制動(dòng)電阻并非是不間斷的工作，這種選取存在很大的浪費(fèi)，在本產(chǎn)品中，可以選擇制動(dòng)電阻的使用率，它規(guī)定了制動(dòng)電阻的短時(shí)工作比率。制動(dòng)電阻使用率。實(shí)際使用中，可以按照上式選擇制動(dòng)電阻功率，也可以根據(jù)所選取的制動(dòng)電阻阻值和功率，反過(guò)來(lái)計(jì)算制動(dòng)電阻所能夠承受的使用率，從而正確設(shè)置，避免制動(dòng)電阻過(guò)熱而損壞。

制動(dòng)電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動(dòng)單元最大允許電流的限制外，與制動(dòng)單元也并無(wú)明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其阻值主要根據(jù)所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小選擇，功率根據(jù)電阻的阻值和使用率確定。 制動(dòng)電阻阻值的選定有一個(gè)不可違背的原則：應(yīng)保證流過(guò)制動(dòng)電阻的電流IC小于制動(dòng)單元的允許最大電流輸出能力，即：R > 800/Ic。其中：800 —— 變頻器直流側(cè)所可能出現(xiàn)的最大直流電壓。Ic —— 制動(dòng)單元的最大允許電流。為充分利用所選用的變頻器專用型制動(dòng)單元的容量，通常制動(dòng)電阻阻值的選取以接近上式計(jì)算的最小值為最經(jīng)濟(jì)、同時(shí)還可獲得最大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率。在某些情況下，并不需要很大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)比較經(jīng)濟(jì)的辦法是選擇較大的制動(dòng)電阻阻值、也因此可以減小制動(dòng)電阻的功率，從而減少購(gòu)買(mǎi)制動(dòng)電阻所需的費(fèi)用，這樣的代價(jià)是制動(dòng)單元的容量沒(méi)有得到充分利用。

保護(hù)變頻器

電機(jī)在快速停車過(guò)程中，由于慣性作用，會(huì)產(chǎn)生大量的再生電能，如果不及時(shí)消耗掉這部分再生電能，就會(huì)直接作用于 變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會(huì)報(bào)故障，重者，則會(huì)損害變頻器；制動(dòng)電阻的出現(xiàn)，很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，保護(hù)變頻器不受電機(jī)再生電能的危害。

保證電源電網(wǎng)絡(luò)

制動(dòng)電阻將電機(jī)快速制動(dòng)過(guò)程中的再生電能直接轉(zhuǎn)化為熱能，這樣再生電能就不會(huì)反饋到電源電網(wǎng)絡(luò)中，不會(huì)造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，從而起到了保證電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行的作用。

一、制動(dòng)單元原理：制動(dòng)單元由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是為放電電流環(huán)節(jié)電容器在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)儲(chǔ)存不了或者內(nèi)接的制動(dòng)電阻來(lái)不及消耗掉而使直流部分“過(guò)壓”時(shí)，需要加外接制動(dòng)組件，以加快消耗再生電能的速度。

二、制動(dòng)電阻原理：電動(dòng)機(jī)在工作頻率下降過(guò)程中，將處于再生制動(dòng)狀態(tài)，拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達(dá)到危險(xiǎn)的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許范圍內(nèi)。制動(dòng)電阻就是用來(lái)消耗這部分能量的。

三、制動(dòng)單元 電阻：制動(dòng)單元由大功率晶體管GTR及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。其功能是為放電電流IB流經(jīng)制動(dòng)電阻提供通路。

以下是制動(dòng)單元的動(dòng)作過(guò)程：

a、當(dāng)電動(dòng)機(jī)在外力的作用下減速時(shí)，電機(jī)以發(fā)電狀態(tài)運(yùn)行，產(chǎn)生再生能量。其產(chǎn)生的三相交流電動(dòng)勢(shì)被變頻器逆變部分的六個(gè)續(xù)流二極管組成的三相全控橋整流，使變頻器內(nèi)直流母線電壓持續(xù)升高。

b、當(dāng)直流電壓達(dá)到某一電壓（制動(dòng)單元的開(kāi)啟電壓）時(shí)，制動(dòng)單元功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)通，電流流過(guò)制動(dòng)電阻。

c、制動(dòng)電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，變頻器直流母線電壓降低。

d、當(dāng)直流母線電壓降到某一電壓（制動(dòng)單元停止電壓）時(shí)，制動(dòng)單元的功率管關(guān)斷。此時(shí)沒(méi)有制動(dòng)電流流過(guò)電阻，制動(dòng)電阻在自然散熱，降低自身溫度。

e、當(dāng)直流母線的電壓重新升高使制動(dòng)單元?jiǎng)幼鲿r(shí)，制動(dòng)單元將重復(fù)以上過(guò)程，平衡母線電壓，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

由于制動(dòng)單元的工況屬于短時(shí)工作，即每次的通電時(shí)間很短，在通電時(shí)間內(nèi)，其溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到穩(wěn)定溫升；而每次通電后的間歇時(shí)間則較長(zhǎng)，在間歇時(shí)間內(nèi)，其溫度足以降到與環(huán)境溫度相同，因此制動(dòng)電阻的額定功率將大大降低，價(jià)格也隨之下降；另外由于IGBT只有一個(gè)，制動(dòng)時(shí)間為ms級(jí)，對(duì)功率管開(kāi)通與關(guān)斷的暫態(tài)性能指標(biāo)要求低，甚至要求關(guān)斷時(shí)間盡量短，以減少關(guān)斷脈沖電壓，保護(hù)功率管；控制機(jī)理也相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)較為容易。 由于有以上優(yōu)點(diǎn)，因此它廣泛應(yīng)用于起重機(jī)等勢(shì)能負(fù)載及需快速制動(dòng)但為短時(shí)工作制的場(chǎng)合。

陶瓷管

是合金電阻絲的骨架，同時(shí)具有散熱器的功效；

合金電阻

扁帶波浪形狀，纏繞在陶瓷管表面上，負(fù)責(zé)將電機(jī)的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能；

涂層

涂在合金電阻絲的表面上，具有耐高溫的特性，功用是阻燃。

制動(dòng)電阻器阻值選擇

制動(dòng)電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動(dòng)單元最大允許電流的限制外，與制動(dòng)單元也并無(wú)明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其阻值主要根據(jù)所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小選擇，功率根據(jù)電阻的阻值和使用率確定。 制動(dòng)電阻阻值的選定有一個(gè)不可違背的原則：應(yīng)保證流過(guò)制動(dòng)電阻的電流IC小于制動(dòng)單元的允許最大電流輸出能力，即：R > 800/Ic。

其中：800 —— 變頻器直流側(cè)所可能出現(xiàn)的最大直流電壓。Ic —— 制動(dòng)單元的最大允許電流。

為充分利用所選用的變頻器專用型制動(dòng)單元的容量，通常制動(dòng)電阻阻值的選取以接近上式計(jì)算的最小值為最經(jīng)濟(jì)、同時(shí)還可獲得最大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率。在某些情況下，并不需要很大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，此時(shí)比較經(jīng)濟(jì)的辦法是選擇較大的制動(dòng)電阻阻值、也因此可以減小制動(dòng)電阻的功率，從而減少購(gòu)買(mǎi)制動(dòng)電阻所需的費(fèi)用，這樣的代價(jià)是制動(dòng)單元的容量沒(méi)有得到充分利用。

制動(dòng)電阻器功率選擇

在選定了制動(dòng)電阻的阻值以后，應(yīng)該確定制動(dòng)電阻的功率值，制動(dòng)電阻功率的選取相對(duì)比較繁瑣，它與很多因素有關(guān)。

制動(dòng)電阻消耗的瞬時(shí)功率按下式計(jì)算：P 瞬= 7002 /R

按上式計(jì)算得到的制動(dòng)電阻功率值是制動(dòng)電阻可以長(zhǎng)期不間斷的工作可以耗散的功率數(shù)值，然而制動(dòng)電阻并非是不間斷的工作，這種選取存在很大的浪費(fèi)，在本產(chǎn)品中，可以選擇制動(dòng)電阻的使用率，它規(guī)定了制動(dòng)電阻的短時(shí)工作比率。制動(dòng)電阻實(shí)際消耗的功率按下式計(jì)算：

P 額=7002 /R×rB%rB%：制動(dòng)電阻使用率。

實(shí)際使用中，可以按照上式選擇制動(dòng)電阻功率，也可以根據(jù)所選取的制動(dòng)電阻阻值和功率，反過(guò)來(lái)計(jì)算制動(dòng)電阻所能夠承受的使用率，從而正確設(shè)置，避免制動(dòng)電阻過(guò)熱而損壞。

制動(dòng)電阻器使用率確定

制動(dòng)電阻使用率規(guī)定了制動(dòng)電阻的使用效率，以避免制動(dòng)電阻過(guò)熱而損壞，它會(huì)影響制動(dòng)單元的制動(dòng)效果。制動(dòng)電阻的使用率設(shè)置越低，電阻的發(fā)熱程度越小，電阻上消耗的能量越少，制動(dòng)效果越差。同時(shí)，制動(dòng)單元的容量也沒(méi)有得到充分利用。理論上講，制動(dòng)電阻使用率為100%時(shí)，對(duì)制動(dòng)單元容量的利用最充分，制動(dòng)效果也最明顯，然而這需要較大的制動(dòng)電阻功率的代價(jià)，使用者應(yīng)綜合考慮。在制動(dòng)電阻阻值和功率都已經(jīng)確定的前提下，對(duì)于減速較慢的大慣性負(fù)載，選取較低的電阻使用率會(huì)取得較好的效果。對(duì)于需要快速停機(jī)的負(fù)載，宜選取較大制動(dòng)電阻使用率。

能保證電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行，保護(hù)變頻器不受再生電能的危害。

制動(dòng)電阻將電機(jī)快速制動(dòng)過(guò)程中的再生電能直接轉(zhuǎn)化為熱能，這樣再生電能就不會(huì)反饋到電源電網(wǎng)絡(luò)中，不會(huì)造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，從而起到了保證電源網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行的作用。

電機(jī)在快速停車過(guò)程中，由于慣性作用，會(huì)產(chǎn)生大量的再生電能，如果不及時(shí)消耗掉這部分再生電能，就會(huì)直接作用于變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會(huì)報(bào)故障，重者，則會(huì)損害變頻器；制動(dòng)電阻的出現(xiàn)，很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，保護(hù)變頻器不受電機(jī)再生電能的危害。

外部再生制動(dòng)電阻

這也稱為再生制動(dòng)器。

當(dāng)用電動(dòng)機(jī)使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常從放大器向電

動(dòng)機(jī)供電。然而，當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速或驅(qū)動(dòng)一個(gè)遞

減負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)和機(jī)器中的旋轉(zhuǎn)能量逆向流

向（再生）放大器。

外部再生電阻以其電阻消耗該再生能量，獲得

再生制動(dòng)器轉(zhuǎn)矩，并在停機(jī)過(guò)程中充分激活再

生系統(tǒng)的能力。

當(dāng)執(zhí)行頻繁重復(fù)加速/減速時(shí)使用這種再生制動(dòng)

電阻。