制動(dòng)電阻
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-16
制動(dòng)電阻的實(shí)例教程
2 制動(dòng)電阻振動(dòng)、沖擊、疲勞、壽命和可靠性仿真分析
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，振動(dòng)、沖擊、疲勞、壽命等是非常重要的性能指標(biāo)，依靠傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法只能對樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)和測試來判斷其可靠性，這種方法是有效，但在產(chǎn)品開發(fā)中又出現(xiàn)了難以克服的局限性：
(1)樣機(jī)試驗(yàn)只能在樣機(jī)生產(chǎn)完成后，在產(chǎn)品的實(shí)效性上難以滿足日益激烈的競爭需求，產(chǎn)品開發(fā)周期長，而且破壞性的試驗(yàn)增大了產(chǎn)品的制造開發(fā)成本；
(2)樣機(jī)測試通常得到的是整體數(shù)據(jù)，對于產(chǎn)品局部細(xì)節(jié)部分存在的隱患難以發(fā)現(xiàn)；
(3)探究產(chǎn)品的疲勞程度、使用壽命等問題，需要投入大量的時(shí)間，進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，造成產(chǎn)品試驗(yàn)周期過長，試驗(yàn)成本高；
以上問題，使得制動(dòng)電阻產(chǎn)品在開發(fā)過程中，對于振動(dòng)、沖擊、使用壽命等可靠性問題的仿真分析顯得尤為重要。通過運(yùn)用仿真系統(tǒng)，從產(chǎn)品的垂向沖擊振動(dòng)變形情況、靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷情況進(jìn)行詳細(xì)分析，先計(jì)算出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，利用動(dòng)荷載的分布特征，模擬出制動(dòng)電阻的荷載流，計(jì)算荷載效應(yīng)，得出整體結(jié)構(gòu)的可靠度，然后運(yùn)用系統(tǒng)可靠度原理分析整個(gè)產(chǎn)品的可靠度指標(biāo)，通過可靠度指標(biāo)來確定整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)體系的使用壽命（如圖1所示）。
圖1 制動(dòng)電阻垂向沖擊振動(dòng)變形情況和靜態(tài)載荷下壽命仿真分析
通過仿真技術(shù)分析，在設(shè)計(jì)階段就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決產(chǎn)品可靠性和壽命方面存在的缺陷問題，能非常有效的降低產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。仿真分析的準(zhǔn)確性和實(shí)效性已經(jīng)得到了實(shí)踐驗(yàn)證，成為制動(dòng)電阻產(chǎn)品開發(fā)中的必須環(huán)節(jié)。
3 制動(dòng)電阻散熱問題仿真分析
產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，溫升是一項(xiàng)十分重要的性能指標(biāo)，而溫升通常是受到電阻帶的結(jié)構(gòu)形狀、風(fēng)機(jī)的性能和制動(dòng)電阻的散熱結(jié)構(gòu)等幾項(xiàng)因素影響。在電阻帶結(jié)構(gòu)確定，風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)已確定的情況下，制動(dòng)電阻的散熱結(jié)構(gòu)好壞對制動(dòng)電阻的溫升影響是非常明顯的。
展開 ? 制動(dòng)斬波器是對一定工作周期的選型，例如100%的功率對應(yīng)于
1/10min。長時(shí)間制動(dòng)需要更精確的制動(dòng)斬波器選型。
? 由于制動(dòng)電阻的發(fā)熱和可能的灰塵以及環(huán)境中的化學(xué)器件增大
火災(zāi)的危險(xiǎn)。
? 制動(dòng)過程中直流母線電壓的升高會(huì)對電機(jī)絕緣造成額外的電壓
應(yīng)力。
其他的方法還有：
1.反并聯(lián)晶閘管橋配置；
2.IGBT橋結(jié)構(gòu)。
這兩種可實(shí)現(xiàn)能量到電網(wǎng)的回饋。
也就是說，可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)在四象限運(yùn)行的變頻器就叫四象限變頻器，包括：
1.過壓控制器的變頻器；
2.使用制動(dòng)電阻的變頻器；
3.使用反并聯(lián)晶閘管的變頻器；
4.使用IGBT整流的變頻器。
展開 高效率的四象限變頻器產(chǎn)品用于一些需要制動(dòng)裝置的場合。這種控制轉(zhuǎn)矩對于某些場合的使用，尤其在提升應(yīng)用場合，不管旋轉(zhuǎn)方向是否發(fā)生變化，但轉(zhuǎn)矩方向需保持不變。
從能量的角度：
轉(zhuǎn)速的方向和轉(zhuǎn)矩的方向可以自由改變，這些應(yīng)用典型的如升降機(jī)，絞車，提升機(jī)，但是許多機(jī)械操作比如剪切，纏繞，紡織，以及測試臺(tái)可能需要反復(fù)的速度和轉(zhuǎn)矩的變化。
在某些工況過程中，能量主要從機(jī)械設(shè)備回饋到變頻器時(shí)，如卷紗機(jī)或者是上坡和下坡的傳動(dòng)帶。
通常從節(jié)能的角度上交流電機(jī)和變頻器的組合控制要優(yōu)于機(jī)械抱閘的控制。然而卻很少注意到許多的應(yīng)用場合的能量是從機(jī)械設(shè)備回饋到變頻器，怎樣把制動(dòng)的能量經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)利用卻沒有被考慮。
在標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中，整流器典型的6脈波和12脈波的二極管整流器只能把交流電整流成直流電，卻不能把直流電逆變成交流電。如果功率傳輸方向是變化的，比如在兩象限和四象限的應(yīng)用，能量回饋過程中對直流電容進(jìn)行充電，電容的直流電壓開始升高。
電容器的電容是一個(gè)相對的較小，所以在交流傳動(dòng)中導(dǎo)致直流電容快速的電壓升高，變頻器的元器件只能承受電壓上升到一個(gè)規(guī)定的水平。
為了阻止直流公共母線直流電壓過分升高，有兩個(gè)可行的辦法：逆變器自己阻止電能從電機(jī)回饋到變頻器，通過限制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來保持直流母線電壓恒定。此方法稱作過壓控制，這是當(dāng)代大部分變頻設(shè)備的基本特點(diǎn)。可是，這就意味著機(jī)械設(shè)備在用戶規(guī)定的速度斜坡下不能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
另外一種限制直流母線電壓的方法是通過制動(dòng)斬波器把制動(dòng)能量輸出給制動(dòng)電阻。制動(dòng)斬波器是一個(gè)電氣開關(guān)連接直流母線和制動(dòng)電阻，制動(dòng)電阻把電能轉(zhuǎn)化為熱能。根據(jù)逆變器的額定電壓，當(dāng)母線電壓超過規(guī)定的直流電壓時(shí)制動(dòng)斬波器自動(dòng)激活投入工作。
但這種方法有缺陷。
比如：
? 如果被加熱的空氣不能被利用的情況下，制動(dòng)能量被浪費(fèi)掉。
? 制動(dòng)斬波器和制動(dòng)電阻需要額外的空間。
展開 11、電阻
制動(dòng)電阻：制動(dòng)電阻的阻值和功率需要計(jì)算核實(shí)；制動(dòng)電阻阻值過大，容易造成直流母線過電壓；制動(dòng)電阻阻值過小容易導(dǎo)致制動(dòng)單元過熱燒壞制動(dòng)單元。
12、接線端子
接線端子一般分為兩種，一種對應(yīng)O型接線鼻子，一種對應(yīng)針型接線鼻子；
特殊端子：雙層聯(lián)通端子、雙層不聯(lián)通端子、熔斷器端子、二極管端子等；
常用端子附件：固定器、端板、標(biāo)記號(hào)、標(biāo)記座、橋接件；
13、電線、電纜
電線為單芯，電纜有單芯或多芯；電纜的結(jié)構(gòu)一般包含：導(dǎo)體、絕緣、填充物、護(hù)套、屏蔽層、加強(qiáng)芯等
主電路主要由整流電路、濾波電路、制動(dòng)電路和逆變電路構(gòu)成。
整流電流一般是由電力二極管構(gòu)成的不可控三相橋式整流電路，如上圖所示。三相交流電經(jīng)過橋式整流電路變成了直流電，但是這個(gè)直流電不是恒定直流而是還有電源6倍頻率的波紋，如果將含有波紋的直流電直接送給逆變電路后逆變得到的交流波形也會(huì)含有波紋，為了減少波形的波動(dòng)，需要對整流后直流電進(jìn)行濾波。
濾波電路一般電感和電容構(gòu)成，即LC濾波電路，該電路可以很好的吸收直流電中含有的波紋將其變成恒定直流。對于容量較小的變頻器，可以省去電感而采用簡單電容濾波電路，經(jīng)過濾波電路將脈動(dòng)的直流電壓變得穩(wěn)定、平滑，供逆變器使用。
逆變電路一般是利用6個(gè)全控型功率開關(guān)元件（IGBT、GTO、GTR等）組成的三相橋式逆變電路，通過有規(guī)律地控制逆變器中功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷，可以得到任意頻率的三相交流電。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，所以逆變電路是變頻器的核心電路之一，起著非常重要的作用。
制動(dòng)回路是為了為抑制直流電路電壓上升，并把再生能量向工頻電網(wǎng)反饋。
二、G120C變頻器主電路接線
西門子G120C變頻器外觀如下圖所示。G120C變頻器主要由功率模塊、控制模塊和操作面板構(gòu)成。
變頻器的接線示意圖如下圖所示。下圖右的①-④分別為電源、變頻器、機(jī)柜與電機(jī)的保護(hù)地線。下圖左是功率模塊的端子連接器，變頻器主電路接線主要功率模塊與電源的連接、功率模塊與異步電機(jī)的連接、功率模塊與連接制動(dòng)電阻的連接。將電源電纜連接到功率模塊端子L1、L2、L3和PE端子上，電機(jī)電纜連接到變頻器功率模塊端子的U2、V2、W2和PE上，將制動(dòng)電阻連接至變頻器DCP\R1、R2端子上。
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制動(dòng)電阻的最新內(nèi)容
即可復(fù)位；另一種情況是變頻器驅(qū)動(dòng)大慣性負(fù)載，就呈現(xiàn)過壓景象，因?yàn)檫@種情況下，變頻器的減速中止歸于再生制動(dòng)，在中止過程中，變頻器的輸出頻率按線性下降，而負(fù)載電機(jī)的頻率高于變頻器的輸出頻率，負(fù)載電機(jī)處于發(fā)電情況，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并被變頻器直流側(cè)的平波電容吸收，當(dāng)這種能量足夠大時(shí)，就會(huì)發(fā)生所謂的“泵升景象”，變頻器直流側(cè)的電壓會(huì)超越直流母線的最大電壓而跳閘，關(guān)于這種毛病，一是將減速時(shí)刻參數(shù)設(shè)置長些或增大制動(dòng)電阻或增加制動(dòng)單元
處理方法為：采取在變頻器外部增設(shè)制動(dòng)電阻的措施，用該電阻將電機(jī)回饋到直流側(cè)的再生電能消耗掉。
（2）變頻器帶多個(gè)小電機(jī)，當(dāng)其中一個(gè)小電機(jī)發(fā)生過流故障時(shí)，變頻器就會(huì)過流故障報(bào)警，導(dǎo)致變頻器掉閘，從而導(dǎo)致其它正常的小電機(jī)也停止工作。
另外一種限制直流母線電壓的方法是通過制動(dòng)斬波器把制動(dòng)能量輸出給制動(dòng)電阻。制動(dòng)斬波器是一個(gè)電氣開關(guān)連接直流母線和制動(dòng)電阻，制動(dòng)電阻把電能轉(zhuǎn)化為熱能。根據(jù)逆變器的額定電壓，當(dāng)母線電壓超過規(guī)定的直流電壓時(shí)制動(dòng)斬波器自動(dòng)激活投入工作。
但這種方法有缺陷。
比如：
? 如果被加熱的空氣不能被利用的情況下，制動(dòng)能量被浪費(fèi)掉。
? 制動(dòng)斬波器和制動(dòng)電阻需要額外的空間。
11、電阻
制動(dòng)電阻：制動(dòng)電阻的阻值和功率需要計(jì)算核實(shí)；制動(dòng)電阻阻值過大，容易造成直流母線過電壓；制動(dòng)電阻阻值過小容易導(dǎo)致制動(dòng)單元過熱燒壞制動(dòng)單元。
如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%，可使加到主電容器的再生總量接近于0，從而使電動(dòng)機(jī)在減速時(shí)，不使用制動(dòng)電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會(huì)跳閘。但在有的負(fù)載上，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%時(shí)，減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成變頻器反復(fù)起動(dòng)，電流大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使變頻器跳閘，應(yīng)引起注意。
六、 加減速模式選擇
又叫加減速曲線選擇。
3 制動(dòng)電阻散熱問題仿真分析
產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，溫升是一項(xiàng)十分重要的性能指標(biāo)，而溫升通常是受到電阻帶的結(jié)構(gòu)形狀、風(fēng)機(jī)的性能和制動(dòng)電阻的散熱結(jié)構(gòu)等幾項(xiàng)因素影響。在電阻帶結(jié)構(gòu)確定，風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)已確定的情況下，制動(dòng)電阻的散熱結(jié)構(gòu)好壞對制動(dòng)電阻的溫升影響是非常明顯的。
2、在端子+，PR間，不要連接除建議的制動(dòng)電阻器選件以外的東西，或絕對不要短路。
3、電磁波干擾，變頻器輸入／輸出（主回路）包含有諧波成分，可能干擾變頻器附近的通訊設(shè)備。因此，安裝選件無線電噪音濾波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF線路噪音濾波器，使干擾降到最小。
如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0% ，可使加到主電容器的再生總量接近于0，從而使電動(dòng)機(jī)在減速時(shí)，不使用制動(dòng)電阻也能減速至停轉(zhuǎn)而不會(huì)跳閘。但在有的負(fù)載上，如制動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)定為0%時(shí)，減速時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成變頻器反復(fù)起動(dòng)，電流大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使變頻器跳閘，應(yīng)引起注意。
14、加減速模式選擇
又叫加減速曲線選擇。
處理方法為：采取在變頻器外部增設(shè)制動(dòng)電阻的措施，用該電阻將電機(jī)回饋到直流側(cè)的再生電能消耗掉。
（2）變頻器帶多個(gè)小電機(jī)，當(dāng)其中一個(gè)小電機(jī)發(fā)生過流故障時(shí)，變頻器就會(huì)過流故障報(bào)警，導(dǎo)致變頻器掉閘，從而導(dǎo)致其它正常的小電機(jī)也停止工作。
處理方法為：采取在變頻器外部增設(shè)制動(dòng)電阻的措施，用該電阻將電機(jī)回饋到直流側(cè)的再生電能消耗掉。
（2）變頻器帶多個(gè)小電機(jī)，當(dāng)其中一個(gè)小電機(jī)發(fā)生過流故障時(shí)，變頻器就會(huì)過流故障報(bào)警，導(dǎo)致變頻器掉閘，從而導(dǎo)致其它正常的小電機(jī)也停止工作。
