谈翻箱机制动电阻选择方法

谈翻箱机制动电阻选择方法

张久雷

河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心 河南 郑州 450000

【摘要】 本翻箱机下降过程中，由于烟箱自身重量较大，电动机处于发电状态，需要通过制动电阻将多余电能消耗掉。制动电阻选择包括电阻的阻值和电阻的容量，前者决定制动时流过电阻的电流，后者决定电阻容许的发热量。由于制动电阻通常工作在断续状态，电阻容量选择应考虑工作时间。在选择制动电阻的阻值和容量时需要对系统的制动能量进行仔细校核，才能进行正确的设计。

【关键词】制动电阻 变频器 再生制动单元 翻箱机

翻箱机在下降过程中将势能转换为动能，电动机从负载接收机械能，将它变为电能送入变频器。根据变频器的类型，处理由电动机反馈过来的能量的能力是不同的。作为通用变频器最广泛应用的是二极管整流器的晶体管变频器，对于这种类型变频器，逆变部分有能力双向处理功率的流传，但整流器的部分只能将次序变换为直流。因此，制动时的再生功率部分作为电动机和变频器的损耗被消耗掉，产生制动力，此外别无有用的去处。其结果，直流电路的电容因被充电而电压升高，当达到过电压保护动作值时，变频器报警停止工作。为了防止此类事件发生，有必要考虑采用过电压失速防止控制和制动器组件，或者采用带有再生整流器的变频器。

制动电阻选择包括电阻的阻值和电阻的容量，前者决定制动时流过电阻的电流，后者决定电阻容许的发热量。由于制动电阻通常工作在断续状态，电阻容量选择应考虑工作时间。在选择制动电阻的阻值和容量时需要对系统的制动能量进行仔细校核，才能进行正确的设计。

放电电阻器的计算:再生制动单元、再生放电电阻要保证使逆变回路变频器直流侧的电能安全消耗掉。放电电阻器的阻值应根据平均放电容量决定。

1、放电电阻器的阻值。根据欧姆定律，有P＝U*I=U*U/R可得

R=U×U/P式中对于变频器为200V等级的U约为360V；对于400V等级的约为720V。

2、电阻值的余量系数：考虑到连线分布、电阻器本身阻值的分散性以及电阻温度分散性等因素，在选定电阻器时要留有余量，一般情形下选1.2倍比较合适。所以选定阻值＝R/1.2

3、放电电流值：放电电阻电流值应小于变频器的额定电流值，因此有I=U/R，应小于变频器额定输出电流。

4、再生制动单元的动作：再生自动单元功率开关动作过程如下：

1）当电动机在外力作用下加速或反转时，电动机以发电状态运行，产生电能。电动机处于发电状态，其产生的三相交流电经逆变部分全桥PWM整流，使变频器内直流中间环节直流电压升高。

2）直流电压达到使制动单元开（ON）的状态，再生制动单元功率开关管导通，电流流过制动电阻。

3）制动电阻放出热量，吸收了再生能量，电动机转速降低，直流侧电压变低。

4）直流侧电压降低到使制动单元关断（OFF）的值时，再生制动单元的功率开关管关断，这时没有电流流过制动电阻。

5）位能性负载下发电，直流电压再次升高。

6）以上当直流侧的电压高到使制动单元重新动作时，制动单元重复以上开关过程，平衡直流电压，使系统正常运行。

当再生能量大时，再生制动单元的开关频率增高，使制动转矩增大，单位时间里电能转换热量增大。在选择制动单元时要考虑再生制动单元的使用频率。使用频率常以100s时间内导通时间所占比例的百分比表示。根据变频器形式及容量选择制动电阻器，“制动时间”和使用率％是有额定转矩换算出减速制动条件。

5、制动单元使用注意事项：1）使用制动单元时必须使再生过压失速防止控制无效，或者使用制动单元的动作直流电压给定值确实低于过压失速防止的值。不然，往往制动单元不能有效地吸收能量，所期望的减速特性就发挥不出来。

制动单元在原理上，其动作将伴随大量发热。因此，装在盘内时必须注意散热，不要对其它设备产生不良影响。还有，为了防止制动单元本身过热而设有警报接点，可以灵活使用，以图安全。另外需要作为负负载使用的，不仅是再生制动，含反转的4象限运转和要求快速响应的也不少，应该包含在考虑范围内。

2）机械制动的使用：载有一定重量的翻箱机是通过变频器控制交流异步电动机工作的。如果在工作过程中因故障或其它原因切断电源后，电动机则被负载牵引而加速下降，大多达到危险速度。确保变频器跳闸时的安全，需要并用机械制动器。另外，使用机械制动器时，如果变频器启动与制动器释放时间配合不当，过早启动则有堵转过电流引起跳闸，相反启动时间过迟，电动机被加速后变频器再启动有因过压、过流引起跳闸。为了协调这个时间，变频器备有输出信号，也有的使用时间定时器确定制动器释放与启动的时间。

参考文献

吴忠智 黄立培 吴加林.《调速用变频器及配套设备选用指南》.机械工业出版社.2000.10

《丹佛斯变频器使用说明书》.