當(dāng)一臺感應(yīng)電機被機械驅(qū)動,并且有一臺變頻器給電機的出線端子提供某一電壓的時候,它將作為一臺發(fā)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(zhuǎn)化為電能反饋到變頻器。當(dāng)一個高慣性負載突然減速時,會有過大的反饋能量不能被變頻器的直流母線所吸收,導(dǎo)致直流母線上電壓過高而跳閘。
由于變頻器的直流側(cè)電容只能吸收很小一部分的反饋能量,對于超過系統(tǒng)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余能量。通過控制一個專用的制動控制電路控制的制動單元的工作/停止周期來防止直流母線上的電壓過高。通過控制在發(fā)電過程中制動單元的工作/停止周期來防止直流電壓超過***大值和直流側(cè)電容的過度充電。許多變頻器的固有特征是當(dāng)輸出頻率小于基礎(chǔ)頻率時,為恒定V/F比值控制(力矩恒定);當(dāng)輸出頻率大于基礎(chǔ)頻率時,為恒電壓控制(功率恒定)。因為其恒壓變頻特性,基礎(chǔ)頻率之上的再生功率是恒定的,但在基礎(chǔ)頻率之下,將逐漸衰減至在速度為零時功率為零。當(dāng)停車時,系統(tǒng)固定損耗大多數(shù)情況為摩擦力使驅(qū)動系統(tǒng)停止。
當(dāng)運行在基礎(chǔ)頻率之上任何速度,再生功率都為***大值且保持恒定,此時制動電阻器發(fā)揮***大功效。***大制動扭矩與在恒定電壓下反比于電阻值的再生電流是一對函數(shù)關(guān)系。于是電阻值的選擇決定了制動扭矩的大小。
電阻的額定功率取決于制動周期(制動時間和循環(huán)時間)和電阻的冷卻。
出于安全的考慮,通常使用一個熱繼電器來單獨保護電阻防止持續(xù)過載。這個熱繼電器應(yīng)該控制切斷變頻器輸入電源。
制動電阻的應(yīng)用
通常情況下,當(dāng)電源為380-460V時,變頻器的直流母線電壓***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(xù)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于 0,5 J2
在此 J = 電機和驅(qū)動器的總轉(zhuǎn)動慣量(Kgm2 ) | ||
= 角速度 (弧度值/秒), 或者 |
因為能量與角速度的平方成正比,系統(tǒng)的***大能量集中在高速狀態(tài),會在開始減速的時候傳遞給電阻。假如電機運轉(zhuǎn)在基礎(chǔ)頻率之上,傳遞給電阻的能量為定值,直到降至基礎(chǔ)頻率以下。用于制動周期的制動電阻應(yīng)能承受熱沖擊,推薦使用額定脈沖式電阻。
舉例:
轉(zhuǎn)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。需要的數(shù)據(jù):
電機及驅(qū)動 30kW
電機額定轉(zhuǎn)矩 191Nm
減速時間 待定
重復(fù)周期時間 30 s
負載轉(zhuǎn)動慣量 (J) 10 Kgm2
電阻阻值(R) 未知
電阻額定功率值(Pr) 未知
電阻工作電壓 (V) 750V首先***基本的一步是確定減速時間 (Tb ):
***大減速發(fā)生在電機額定轉(zhuǎn)矩的150%。
***大值 Mb max = 1.5 x 191 = 286.5
***快的減速時間Tb :
秒可以確定一個實際的減速時間 , 對于這個例子,令 =7s
計算減速時間為7s時需要的制動轉(zhuǎn)矩
制動功率為:
Kw= 35.24 kW
制動電阻阻值為:
電阻的額定功率為:
由于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(xù)功率。優(yōu)點是可根據(jù)電阻的過載系數(shù)來充分利用電阻的過載值(O/L), 這個系數(shù)可由一組冷卻曲線得出,這個曲線是由制動電阻生產(chǎn)商或者供應(yīng)商提供的。
在這個例子中,減速時間設(shè)置為7秒,循環(huán)周期時間為30秒。
所選擇的電阻的額定功率為:
= 17.5Kw
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(yīng)用中的***小值,使用推薦的阻值有可能會產(chǎn)生額外的制動轉(zhuǎn)矩。然而,由于負載慣量的能量反饋值是由減速度決定,制動單元通過調(diào)整制動電阻的運行/停止周期來實現(xiàn)按照實際速率消耗能量。
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