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起重机制动电阻的选择方法和计算匹配方法

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%。



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:电话:电话:电话:13272385598
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:电话:电话:电话:13272385598
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:电话:电话:电话:13272385598
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:电话:电话:电话:13272385598
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%
E 。制动特点变频器供应:电话:电话:电话:13272385598
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。
制动力矩计算变频器供应:电话:电话:电话:13272385598
要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果,制动力矩太小,变频器仍然会过电压跳闸。
制动力矩越大,制动能力越强,制动性能约好。但是制动力矩要求越大,设备投资也会越大。
制动力矩精确计算困难,一般进行估算就能满足要求。
按100%制动力矩设计,可以满足90%以上的负载。
对电梯,提升机,吊车,按100%
开卷和卷起设备,按120%计算
离心机100%变频器供应:电话:电话:电话:13272385598
需要急速停车的大惯性负载,可能需要120%的制动力矩
普通惯性负载80%
在极端的情况下,制动力矩可以设计为150%,此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算,因为此时设备可能工作在极限状态,计算错误可能导致损坏变频器本身。
超过150%的力矩是没有必要的,因为超过了这个数值,变频器本身也到了极限,没有增大的余地了。

电阻制动单元的制动电流计算(按100%制动力矩计算)
制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。
380V标准交流电机:
P――――电机功率P(kW)变频器供应:电话:电话:电话:13272385598
k――――回馈时的机械能转换效率,一般k=0.7(绝大部分场合适用)
V――――制动单元直流工作点(680V-710V,一般取700V)
I――――制动电流,单位为安培
计算基准:电机再生电能必须完全被电阻吸收变频器供应:电话:电话:电话:13272385598
电机再生电能(瓦)=1000×P×k=电阻吸收功率(V×I)
计算得到I=P。。。。。。。。。。制动电流安培数=电机千瓦数
即每千瓦电机需要1安培制动电流就可以有100%制动力矩




方法三、起重变频器制动功率的简便计算
对于制动功率的计算通常是采用计算制动转矩的方法,但针对于起重变频器的制动功率的计算此方法不太适用且计算太复杂。国内外的变频器厂家也没有针对起重变频器制动功率给出方便的计算方法,如果仅依据其选型手册按一般停车工况进行选型,通常不能正常使用。如安川G7系列45KW变频器,如按手册选型最大选择制动单元为CDBR-4045B 1台,制动功率9.6KW,如果此变频器用于提升机构,制动功率就会差的太多而无法工作。ABB变频器制动单元选型手册也都是针对停车工况选型的计算,无法完成在起重领域应用时的选型。
对于起重变频器停车工况所需的制动功率容量较小,而重物下降时所需的制动功率容量较大,故选型时应满足最大下降重量、最大下降行程、最快下降速度的要求。
在起重机重荷下降时电动机作为发电机产生电能,而电动机的驱动是来自于重物的势能,根据能量守恒定律,产生的电能应等于重物势能的释放,又等于电阻的热能耗(在不考虑功率损耗)。所以只需计算重物势能产生的功率就是所需的制动功率。对于下降物体势能产生的功率很容易计算。

PE =  GM ╳ VM
PW =  PE ╳ (1-η)

PE         下降势能产生的功率    单位:瓦 
PW        制动功率       单位:瓦
GM       最大下降重量   单位:牛
VM       最快下降速度   单位:米/秒
η      电机和变频器的内耗功率系数,一般为20%
计算出制动功率PW后再依据厂家提供的手册配置相应的制动单元和制动电阻,一定要严格按照手册数据配置制动单元,否则可能会因配置不当导致制动单元电流过大而烧坏。




变频器制动电阻设计计算方法四
1、 首先依据电动机大小确定变频器的功率大小;
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);
4、 制动电阻器功率大于电动机功率KW/2。(按照公式Pb=8Q*v*η)
5、 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).




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