臺達變頻器制動電阻設計

1 引言

    目前市場上變頻器的制動方法大致有三種：能耗制動，直流制動，回饋（再生）制動。臺達變頻器屬于不可控整流電壓源型的變頻器，其制動方式屬于能耗制動和直流制動。能耗制動是臺達變頻器讓生產機械在運動過程中快速地減速或停車的主要形式；直流制動則在電機運轉準備時刻輸出一直流電流產生轉矩迫使電機停止，以得到平穩的啟動特性，或者當變頻器停止時刻輸出一直流電流產生轉矩迫使電機停止，以確保電機已準確停車。在使用臺達變頻器的變頻調速系統中，減速的方法就是通過逐步降低給定頻率來實現的。在頻率下降過程中，電動機將處于再生制動狀態（發電機狀態），使得電動機的轉速迅速地隨頻率的下降而下降。在制動過程中，泵生電壓的產生會導致直流母線上的電壓升高，此時變頻器會控制剎車單元通過剎車電阻把升高的電壓以熱能的方式消耗掉。為了使得系統平穩降速，需要設置適當的減速時間，同時選擇合適的制動電阻和制動單元才能滿足需要。目前關于制動電阻的計算方法有很多種，從工程的角度來講要精確的計算制動電阻的阻值和功率在實際應用過程中不是很實際，主要是部分參數無法精確測量。目前通常用的方法就是估算方法，由于每一個廠家的計算方法各有不同，因此計算的結果不大一致。本文所介紹的計算方法僅僅是供參考，具體的情況要根據每一個現場的使用情況來進行分析計算。

2 制動電阻的介紹

    制動電阻是用于將電動機的再生能量以熱能方式消耗的載體，它包括電阻阻值和功率容量兩個重要的參數。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻兩種：波紋電阻采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量，并選用高阻燃無機涂層，有效保護電阻絲不被老化，延長使用壽命，臺達原廠配置的就是這樣的電阻；鋁合金電阻易緊密安裝、易附加散熱器，外型美觀，高散熱性的鋁合金外盒全包封結構，具有極強的耐振性，耐氣候性和長期穩定性；體積小、功率大，安裝方便穩固，外形美觀，廣泛應用于高度惡劣工業環境使用。

3 制動電阻的阻值和功率計算

3.1剎車使用率ED%

    制動使用率ED%,也就是臺達說明書中的剎車使用率ED%。剎車使用率ED%定義為減速時間T1除以減速的周期T2,制動剎車使用率主要是為了能讓制動單元和剎車電阻有充分的時間來散除因制動而產生的熱量；當剎車電阻發熱時，電阻值將會隨溫度的上升而變高，制動轉矩亦隨之減少。剎車使用率ED%=制動時間/剎車周期=T1/T2*100%。（圖1）