起重机变频制动电阻器的四种匹配计算方法(.doc

起重机调速技术已有了较长的发展历史，从直流调速到交流调速，从AC定子调速技术到DC晶闸管调速装置，再发展到今天广泛应用的转子串电阻调速技术。但这些技术都存在着元件易损、维修不便、设备冲击大、调速范围小等许多缺点。进入20世纪90年代以来，变频调速技术的日臻成熟，以其调速范围大、结构简单、维修方便、减小噪音、节约电力等优点，开始在起重领域得到广泛应用。
在起重变频调速系统运行中，当停车或下降时，重物产生的位势负载使电机处于发电状态，能量向电源侧回馈，由于大多数变频器没有电能回馈装置，此时必须通过制动单元将这部分能量由制动电阻以热能的形式释放掉，所以制动单元和制动电阻在起重变频调速系统中起着非常重要的作用。本文重点介绍如何正确匹配计算制动电阻。
到目前为止，已经发现有多种版本的匹配计算方法出现，归纳大致如下；
方法一、制动电阻的阻值和功率计算
1.1刹车使用率ED%
制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。刹车使用率ED%定义为减速时间T1除以减速的周期T2,制动刹车使用率主要是为了能让制动单元和刹车电阻有充分的时间来散除因制动而产生的热量；当刹车电阻发热时，电阻值将会随温度的上升而变高，制动转矩亦随之减少。刹车使用率ED%=制动时间/刹车周期=T1/T2*100%。（图1）

图1刹车使用率ED%定义
现在用一个例子来说明制动使用率的概念：10％的制动频率可以这样理解，如果制动电阻在10秒钟能够消耗掉100％的功率，那么制动电阻至少需要90秒才能把产生的热量散掉。
1.2制动单元动作电压准位
当直流母线电压大于等于制动电压准位（甄别阈值）时，刹车单元动作进行能量消耗。台达制动电压准位如表1所示。

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1.3制动电阻设计
（1）工程设计。实践证明，当放电电流等于电动机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩了，因此制动电阻的粗略计算是：

其中：
制动电压准位
电机的额定电流。
为了保证变频器不受损坏，强制限定当流过制动电阻的电流为额定电流时的电阻数值为制动电阻的最小数值。选择制动电阻的阻值时，不能小于该阻值。

根据以上所叙，制动电阻的阻值的选择范围为：

制动电阻的耗用功率当制动电阻在直流电压为的电路工作时，其消耗的功率为：

耗用HYPERLINK"http://www.cechinamag.com/word/76827.aspx"\o"功率"功率的含义：如果电阻的功率按照此数值选择的话，该电阻可以长时间的接入在电路里工作。
现场中使用的电阻功率主要取决于刹车使用率ED%。因为系统的进行制动时间比较短，在短时间内，HYPERLINK"http://www.cechinamag.com/word/76826.aspx"\o"制动电阻"制动电阻的温升不足以达到稳定温升。因此，决定制动电阻容量的原则是，在制动电阻的温升不超过其允许数值（即额定温升）的前提下，应尽量减小容量，粗略算法如下：

（2）HYPERLINK"http://www.cechinamag.com/word/76824.aspx"\o"设计"设计举例。根据以上的公式我们可以大致的推算出来我们需要的制动电阻的阻值和功率。以HYPERLINK"http://www.cechinamag.com/word/76825.aspx"\o"台达"台达VFD075F43AHYPERLINK"http://www.cechinamag.com/word/76823.aspx"\o"变频器"变频器驱动7.5KW的电机作为例来说明，7.5KW电机额定电流是18A,输入电压AC460，则有：

因此制动电阻的阻值取值范围：

选择电阻阻值要选择市场上能够买到的型号和功率段为宜，选择阻值75欧。

根据实际的情况可以在计算的数值功率上适当的扩大。
方法二、制动单元与制动电阻的选配
A、首先估算出制动转矩变频器供应：15953103425
一般情况下，在进行电机制动时，电机内部存在一定的损耗，约为额定转矩的18%-22%左右，因此计算出的结果在小于此范围的话就无需接制动装置；
B、接着计算制动电阻的阻值变频器供应：15953103425
在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。这里制动单元动作电压值一般为710V。
C、然后进行制动单元的选择变频器供应：15953103425在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据
D、最后计算制动电阻的标称功率变频器供应：15953103425由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得：制动电阻标称功率=制动电阻