制动电阻将再生电能消耗在功率电阻上实现制动。小功率制动单元一般在变频器内部、外部只接制动电阻;大功率制动单元由外接的制动单元接到变频器母线上。电动机制动时电能反馈回母线、使母线电压升高,升高到一定值时开通制动单元开关管、用制动电阻消耗母线上一部分电能,维持母线电压不再升高,使电动机能量消耗在制动电阻上、从而获得制动力矩。制动单元的导线长度一般不大于 5 m,接到变频器直流母线(P+、N 端)时要使用双绞线或密着平行线以减少电感,导线截面应不小于电动机输电线的 1/2~1/4。
(1)制动电阻的选择。制动电阻阻值不是随便选用的、有一定范围:太大则制动不迅速,太小则制动用开关元件易烧毁。一般当负载惯量不太大时,认为电动机制动时最大有 70% 能量消耗于制动电阻、30% 消耗于电动机本身及负载各种损耗,此时制动电阻值计算见式(4-3):
(4-3)
式中 P 为电动机功率(kW),Uc 为制动时母线上电压(V)。一般三相 380 V 电源 Uc≈700 V,单相 220 V 时 Uc≈390 V,代入式(4-3) 得:三相 380 V 时制动电阻阻值为 R=700/P,单相 220 V 时 R=217/P。
低频度制动的制动电阻耗散功率一般为电动机功率的 1/4~1/5;频繁制动时耗散功率要加大。有的小变频器内部装有制动电阻,但在高频度或重力负载制动时内装制动电阻散热量不足、易烧毁,此时要改用大功率外接制动电阻。各种制动电阻都应选低电感结构电阻器,连接线要短、使用双绞线或密着平行线;这些低电感措施是为防止和减少电感能量加到制动管上造成损坏。制动电阻值不能过分小;若回路电感大、电阻又小,对制动管不利、会造成损坏。为确保制动单元内功率管不被损坏,制动电阻不得小于式(4-3) 计算值;但太大制动效果不好,所以要适当。
(2)制动单元的选择。制动单元工作时最大电流是选择唯一依据,计算公式为 IZD=UD/Rz,式中 IZD 为制动电流瞬时值、UD 为变频器直流母线电压。