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变频器制动电阻的选择
在变频调速系统中,电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的,在频率减小的瞬间,电机的同步转速随之下降,而由于机械惯性的原因,电机的转子转速未变。当同步转速小于转子转速时,转子电流的相位几乎改变了180度,电机从电动状态变为发电状态;与此同时,电机轴上的转矩变成了制动转矩,使电机的转速迅速下降,电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网,仅靠变频器本身的电容吸收,虽然其他部分能消耗电能,但电容仍有短时间的电荷堆积,形成“泵升电压”,使直流电压升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损害。因此,对于负载处于发电制动状态中采取必需的措施处理这部分再生能量。处理再生能量的方法:能耗制动和回馈制动.
能耗制动的工作方式
能耗制动采用的方法是在变频器直流侧加放电电阻单元组件,将再生电能消耗在功率电阻上来实现制动。这是一种处理再生能量的直接的办法,它是将再生能量通过的能耗制动电路消耗在电阻上,转化为热能,因此又被称为“电阻制动”,它包括制动单元和制动电阻二部分。
制动单元
制动单元的功能是当直流回路的电压Ud超过规定的限值时(如660V或710V),接通耗能电路,使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种,前者是适用于小功率的通用变频器,后者则是适用于大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲,二者并无区别,都是作为接通制动电阻的“开关”,它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。
制动电阻
制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体,它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种:前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量,并选用高阻燃无机涂层,有效保护电阻丝不被老化,使用寿命;后者电阻器耐气候性、耐震动性,优于传统瓷骨架电阻器,广泛应用于求恶劣工控环境使用,易紧密安装、易附加散热器,外型美观。
制动过程
能耗制动的过程如下:
能耗制动的过程如下:A、当电机在外力作用下减速、反转时(包括被拖动),电机即以发电状态运行,能量反馈回直流回路,使母线电压升高;B、当直流电压到达制动单元开的状态时,制动单元的功率管导通,电流流过制动电阻;C、制动电阻消耗电能为热能,电机的转速降低,母线电压也降低;D、母线电压降至制动单元要关断的值,制动单元的功率管截止,制动电阻无电流流过;E、采样母线电压值,制动单元重复ON/OFF过程,平衡母线电压,使系统正常运行。
制动单元与制动电阻的选配
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
西门子变频器选型时的注意事项:
1、负载类型和变频器的选择:电动机所带动的负载不一样,对变频器的要求也不一样。
A:是普通的负载:对变频器的要求为简单,只要变频器容量等于电动机容量即可(空压机、深水泵、泥沙泵、快速变化的音乐喷泉需加大容量)。
B:起重机类负载:这类负载的特点是启动时冲击很大,因此要求变频器有一定余量。同时,在重物下放时,会有能量回馈,因此要使用制动单元或采用共用母线方式。
C:不均行负载:有的负载有时轻,有时重,此时应按照重负载的情况来选择变频器容量,例如轧钢机机械、粉碎机械、搅拌机等。
D:大惯性负载:如离心机、冲床、水泥厂的旋转窑,此类负载惯性很大,因此启动时可能会振荡,电动机减速时有能量回馈。应该用容量稍大的变频器来加快启动,避免振荡。配合制动单元回馈电能。
2、长期低速动转,由于电机发热量较高,风扇冷却能力降低,因此采用加大减速比的方式或改用6级电机,使电机运转在较高频率附近。
3、变频器安装地点必需符合标准环境的要求,否则易引起故障或缩短使用寿命;与驱动马达之间的距离一般不超过50米,若需更长的距离则需降低载波频率或增加输出电抗器选件才能正常运转。
变频器工作原理
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
变频器接线方法
一、主电路的接线
1、电源应接到变频器输入端R、S、T接线端子上,一定不能接到变频器输出端(U、V、W)上,否则将损坏变频器。接线后,零碎线头清除干净,零碎线头可能造成异常,失灵和故障,始终保持变频器清洁。在控制台上打孔时,要注意不要使碎片粉末等进入变频器中。
2、在端子+,PR间,不要连接除建议的制动电阻器选件以外的东西,或不要短路。
3、电磁波干扰,变频器输入/输出(主回路)包含有谐波成分,可能干扰变频器附近的通讯设备。因此,安装选件无线电噪音滤波器FR-BIF或FRBSF01或FR-BLF线路噪音滤波器,使干扰降到小。
4、长距离布线时,由于受到布线的寄生电容充电电流的影响,会使快速响应电流限制功能降低,接于二次侧的仪器误动作而产生故障。因此,大布线长度要小于规定值。不得已布线长度超过时,要把Pr.156设为1。
5、在变频器输出侧不要安装电力电容器,浪涌抑制器和无线电噪音滤波器。否则将导致变频器故障或电容和浪涌抑制器的损坏。
6、为使电压降在2%以内,应使用线接线。变频器和电动机间的接线距离较长时,特别是低频率输出情况下,会由于主电路电缆的电压下降而导致电机的转矩下降。
7、运行后,改变接线的操作,在电源切断10min以上,用万用表检查电压后进行。断电后一段时间内,电容上仍然有危险的高压电。
二、控制电路的接线
变频器的控制电路大体可分为模拟和数字两种。
1、控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线,而且与主回路,强电回路(含200V继电器程序回路)分开布线。
2、由于控制电路的频率输入信号是微小电流,所以在接点输入的场合,为了防止接触不良,微小信号接点应使用两个并联的节点或使用双生接点。
3、控制回路的接线一般选用0.3~0.75平方米的电缆。
三、地线的接线
1、由于在变频器内有漏电流,为了防止触电,变频器和电机接地。
2、变频器接地用接地端子。接地线的连接,要使用镀锡处理的压接端子。拧紧螺丝时,注意不要将螺丝扣弄坏。
3、镀锡中不含铅。
4、接地电缆尽量用粗的线径,等于或大于规定标准,接地点尽量靠近变频器,接地线越短越好。
变频器接线注意
1、变频器本身有较强的电磁干扰,会干扰一些设备的工作,因此我们可以在变频器的输出电缆上加上电缆套。
2、变频器或控制柜内的控制线距离动力电缆至少100mm等等。
3、在购买变频器的时候都会有变频器说明书。如果没有的话,您可以上您所购站上去下载。变频器说明书上面的内容相当详细,包括产品介绍、工作原理、安装调试等等。
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