沈阳变频器维修：变频器制动电阻工作原理及变频器制动电阻设计计算方法

什么是制动电阻?

变频器控制电机快速停车的机械系统中经常会使用制动电阻，由于结构原理在伺服系统中也是常用的元器件用于帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能。

制动电阻通常为长方形波纹状，由陶瓷管、合金电阻及涂层构成，本身具有良好的散热效果。

工作原理：在变频调速系统中，降速的基本方法就是通过逐步降低给定频率来实现。当拖动系统的惯性较大，电机的转速的下降将跟不上电机同步转速的下降，即电机的实际速度比其同步速度高，此时电机转子绕组切割旋转磁场磁力线的方向和电机恒速运行时正好相反，转子绕组的感应电动势和电流的方向也都相反，所产生的电磁转矩也就和电机旋转方向相反，电动机将出现负转矩，此时的电动机实际为发电机，系统处于再生制动状态产生再生能量，这时候就需要将这部分能量消耗掉，制动电阻就是来消耗这部分能量的。

理论上靠机械制动是不是不需要加制动电阻的，停机需马达立即停转时是必要的，在起重等场合是必须的。但为了安全制动电阻是必要的。

变频器制动电阻如何工作的？

平时制动电阻是绝对不发热的，如果正常工作时制动电阻发热，就是制动单元坏了，或者硬件问题造成制动电阻始终接在直流母线上，那你这个变频器的动作没有大问题，但能耗绝对大的。

变频器输出控制电动机在加速或恒速状态下，制动电阻是不起作用的，但在电机减速或紧急停车时，由于电动机处于再生制动状态，变频器内直流电路的电压将升高，制动电阻就是将这部分增加的能量通过发热的形式消耗掉。异步电动机将处于再生发电状态,产生反馈电流,这个电流经过返流二极管(D1一D6)返回直流回路,并向主电容器充电,使直流电压升高,为了避免电压过高,损坏变频器,在直流回路侧接人制动电阻R,当直流电压高出一定值后,使晶体管开关TR导通并接人制动电阻,将反馈能量在电阻R上以热能的形式消耗掉。

当变频器带动电动机处于制动状态时（发电状态），比如吊车吊重物下降，或惯性很大的负载比较快速地停车。动能（势能）会转变回电能，返回变频器直流母线，造成母线电压很高。如果你的变频器有制动单元，它检测到母线电压高于某个阈值后，会将制动电阻与母线间的开关接通，能量通过制动电阻消耗，这时制动电阻发热。

制动单元与制动电阻的选配

A、首先估算出制动转矩=（(电机转动惯量+电机负载测折算到电机测的转动惯量）*（制动前速度-制动后速度））/375*减速时间-负载转矩

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

=制动元件动作电压值的平方/（0.1047*(制动转矩-20%电机额定转矩）*制动前电机转速）

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

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，其计算公式如下：

制动电流瞬间值=制动单元直流母线电压值/制动电阻值

D、最后计算制动电阻的标称功率

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 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率%

制动特点 能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。

变频器制动电阻设计计算方法

1、制动电阻器箱数粗略计算为：电动机功率（KW）/11.2(取整数上限值).

2、制动单元功率的选择一般是变频器的功率大小的（1～2）倍；

3、制动电阻器功率大于电动机功率KW/2。（按照公式Pb=8Q*v*η）

4、制动电阻值大小选择公式700/电动机功率KW（采用多个制动单元并联运行时，每个制动单元所配置的电阻器阻值不小于700/电动机功率KW；最小电阻值要按照有关配置表查得）；

5、首先依据电动机大小确定变频器的功率大小；