1)制動轉(zhuǎn)矩可按下式計算:
(1)
式中,mz為制動轉(zhuǎn)矩;gd為電動機轉(zhuǎn)動慣量;gd′為電動機負載折算到電動機側(cè)的轉(zhuǎn)動慣量;vq為制動前速度;vh為制動后速度;mfz為負載阻轉(zhuǎn)矩;tj為減速時間。
在一般情況下,在進行電動機制動時,電動機內(nèi)部存在一定的損耗,約為額定轉(zhuǎn)矩的18%~22%,為此計算出所需的制動轉(zhuǎn)矩小于電動機額定轉(zhuǎn)矩的18%~22%就無須接制動裝置。
2)制動電阻的阻值可按下式計算:
(2)
式中,rz為制動電阻值;uz為制動單元動作電壓值;me為電動機額定轉(zhuǎn)矩。
在制動單元工作過程中,直流母線的電壓的升降取決于常數(shù)rc,r為制動電阻的阻值,c為變頻器內(nèi)部電容的容量。
制動電阻的阻值太大,制動不迅速,太小了制動用開關(guān)元件很容易損壞。一般當負載慣量不太大時,認為電動機制動時最大有70%的能量消耗于制動電阻,30%的能量消耗于電動機本身及負載的各種損耗上,此時制動電阻為
(3)
式中,p為電動機功率(kw);uc為制動時母線上的電壓(v);r為制動電阻(ω)。
當三相電壓為380v時,uc≈700v,單相電壓為220v時,uc≈390v,三相380v時制動電阻阻值為
(4)
單相220v時制動電阻阻值為
(5)
低頻度制動的制動電阻耗散功率一般為電動機功率的( 1/5~1/4),在頻繁制動時,耗散功率要加大。部分小容量變頻器的內(nèi)部裝有制動電阻,但在高頻度或重力負載制動時,內(nèi)置制動電阻的散熱量不足,容易損壞,此時要改用大功率的外接制動電阻。各種制動電阻都應(yīng)選用低電感結(jié)構(gòu)的電阻;連接線要短,并使用雙絞線或平行線,采取低電感措施是為了防止和減少電感能量加到制動開關(guān)管上,造成制動開關(guān)管損壞。如果回路的電感大、電阻小,將會造成制動開關(guān)管損壞。
制動電阻與使用電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩有密切關(guān)系,而電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩在運行時是變化的,因此準確計算制動電阻比較困難,通常情況是采用經(jīng)驗公式取一個近似的值。
rz≥(2×ud)/ie (6)
式中,ie為變頻器額定電流;ud為變頻器直流母線電壓。
3)制動單元的選擇。在進行制動單元的選擇時,制動單元的最大工作電流是選擇的唯一依據(jù),其計算公式如下:
(7)
式中,ipm為制動電流瞬時值;um為制動單元直流母線電壓。
4)計算制動電阻的標稱功率。由于制動電阻為短時工作制,因此根據(jù)電阻的特性和技術(shù)指標,一般可用下式求得
pb= kpavη% (8)
式中,pb為制動電阻標稱功率;k為制動電阻降額系數(shù);pav為制動期間平均消耗功率;η為制動使用率。
各變頻器生產(chǎn)廠家為了減少制動電阻的阻值檔次,常對若干種不同容量的電動機提供相同阻值的制動電阻。因此,在制動過程中所得到的制動轉(zhuǎn)矩的差異是較大的。y系列的4極電動機的ib/imn、tb/tmn參數(shù)見表1。
表1 y系列的4極電動機的ib/imn、tb/tmn參數(shù)
1)制動單元與變頻器之間,以及制動單元與制動電阻之間的配線距離要盡可能短(線長在2m以下),導(dǎo)線截面要滿足制動電阻泄放電流的要求。
2)制動單元在工作時,制動電阻將大量發(fā)熱,應(yīng)使制動電阻有良好的散熱條件,連接制動電阻的導(dǎo)線要使用耐熱導(dǎo)線,導(dǎo)線勿觸及制動電阻。
3)制動電阻應(yīng)使用絕緣擋片固定牢固,安裝位置要確保良好散熱,制動電阻柜內(nèi)安裝時應(yīng)將制動電阻安裝在變頻柜的頂部。