制動電阻

陶瓷管

是合金電阻絲的骨架，同時具有散熱器的功效；

合金電阻

扁帶波浪形狀，纏繞在陶瓷管表面上，負責將電機的再生電能轉化為熱能；

塗層

塗在合金電阻絲的表面上，具有耐高溫的特性，功用是阻燃。

一、制動單元原理：制動單元由大功率晶體管GTR及其驅動電路構成。其功能是為放電電流環節電容器在規定的電壓範圍內儲存不了或者內接的制動電阻來不及消耗掉而使直流部分“過壓”時，需要加外接制動組件，以加快消耗再生電能的速度。

二、制動電阻原理：電動機在工作頻率下降過程中，將處於再生制動狀態，拖動系統的動能要反饋到直流電路中，使直流電壓UD不斷上升，甚至可能達到危險的地步。因此，必須將再生到直流電路的能量消耗掉，使UD保持在允許範圍內。制動電阻就是用來消耗這部分能量的。

三、制動單元+電阻：制動單元由大功率晶體管GTR及其驅動電路構成。其功能是為放電電流IB流經制動電阻提供通路。

以下是制動單元的動作過程：

a、當電動機在外力的作用下減速時，電機以發電狀態運行，產生再生能量。其產生的三相交流電動勢被變頻器逆變部分的六個續流二極體組成的三相全控橋整流，使變頻器內直流母線電壓持續升高。

b、當直流電壓達到某一電壓（制動單元的開啟電壓）時，制動單元功率開關管開通，電流流過制動電阻。

c、制動電阻釋放熱量，吸收再生能量，電機轉速下降，變頻器直流母線電壓降低。

d、當直流母線電壓降到某一電壓（制動單元停止電壓）時，制動單元的功率管關斷。此時沒有制動電流流過電阻，制動電阻在自然散熱，降低自身溫度。

e、當直流母線的電壓重新升高使制動單元動作時，制動單元將重複以上過程，平衡母線電壓，使系統正常運行。

由於制動單元的工況屬於短時工作，即每次的通電時間很短，在通電時間內，其溫升遠遠達不到穩定溫升；而每次通電后的間歇時間則較長，在間歇時間內，其溫度足以降到與環境溫度相同，因此制動電阻的額定功率將大大降低，價格也隨之下降；另外由於IGBT只有一個，制動時間為ms級，對功率管開通與關斷的暫態性能指標要求低，甚至要求關斷時間盡量短，以減少關斷脈衝電壓，保護功率管；控制機理也相對簡單，實現較為容易。由於有以上優點，因此它廣泛應用於起重機等勢能負載及需快速制動但為短時工作制的場合。

保護變頻器

電機在快速停車過程中，由於慣性作用，會產生大量的再生電能，如果不及時消耗掉這部分再生電能，就會直接作用於變頻器的直流電路部分，輕者，變頻器會報故障，重者，則會損害變頻器；制動電阻的出現，很好的解決了這個問題，保護變頻器不受電機再生電能的危害。

保證電源電網路

制動電阻將電機快速制動過程中的再生電能直接轉化為熱能，這樣再生電能就不會反饋到電源電網路中，不會造成電網電壓波動，從而起到了保證電源網路的平穩運行的作用。

制動電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動單元最大允許電流的限制外，與制動單元也並無明確的對應關係，其阻值主要根據所需制動轉矩的大小選擇，功率根據電阻的阻值和使用率確定。制動電阻阻值的選定有一個不可違背的原則：應保證流過制動電阻的電流IC小於制動單元的允許最大電流輸出能力，即：R > 800/Ic。其中：800 —— 變頻器直流側所可能出現的最大直流電壓。Ic —— 制動單元的最大允許電流。為充分利用所選用的變頻器專用型制動單元的容量，通常制動電阻阻值的選取以接近上式計算的最小值為最經濟、同時還可獲得最大的制動轉矩，然而這需要較大的制動電阻功率。在某些情況下，並不需要很大的制動轉矩，此時比較經濟的辦法是選擇較大的制動電阻阻值、也因此可以減小制動電阻的功率，從而減少購買制動電阻所需的費用，這樣的代價是制動單元的容量沒有得到充分利用。

在選定了制動電阻的阻值以後，應該確定製動電阻的功率值，制動電阻功率的選取相對比較繁瑣，它與很多因素有關。制動電阻消耗的瞬時功率是制動電阻可以長期不間斷的工作可以耗散的功率數值，然而制動電阻並非是不間斷的工作，這種選取存在很大的浪費，在本產品中，可以選擇制動電阻的使用率，它規定了制動電阻的短時工作比率。制動電阻使用率。實際使用中，可以按照上式選擇制動電阻功率，也可以根據所選取的制動電阻阻值和功率，反過來計算制動電阻所能夠承受的使用率，從而正確設置，避免制動電阻過熱而損壞。

首先估算出制動轉矩

制動扭矩 =（(電機轉動慣量+電機負載測折算到電機測的轉動慣量） （制動前速度-制動后速度））/375*減速時間-負載轉矩。一般情況下，在進行電機制動時，電機內部存在一定的損耗，約為額定轉矩的18%-22%左右，因此計算出的結果在小於此範圍的話就無需接制動裝置；

接著計算制動電阻的阻值

制動電阻的阻值=制動元件動作電壓值的平方/（0.1047*(制動轉矩-20%電機額定轉矩）制動前電機轉速）在制動單元工作過程中，直流母線的電壓的升降取決於常數RC，R即為制動電阻的阻值，C為變頻器內部電解電容的容量。這裡制動單元動作電壓值一般為710V。

然後進行制動單元的選擇

在進行制動單元的選擇時，制動單元的工作最大電流是選擇的唯一依據，其計算公式如下：制動電流瞬間值=制動單元直流母線電壓值/制動電阻值 最後計算制動電阻的標稱功率 由於制動電阻為短時工作制，因此根據電阻的特性和技術指標，我們知道電阻的標稱功率將小於通電時的消耗功率，一般可用下式求得：制動電阻標稱功率 = 制動電阻降額係數 制動期間平均消耗功率 制動使用率%。

制動特點

能耗制動（電阻制動）的優點是構造簡單，缺點是運行效率降低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量，且制動電阻的容量將增大。

制動電阻使用率規定了制動電阻的使用效率，以避免制動電阻過熱而損壞，它會影響制動單元的制動效果。制動電阻的使用率設置越低，電阻的發熱程度越小，電阻上消耗的能量越少，制動效果越差。同時，制動單元的容量也沒有得到充分利用。理論上講，制動電阻使用率為100%時，對制動單元容量的利用最充分，制動效果也最明顯，然而這需要較大的制動電阻功率的代價，使用者應綜合考慮。在制動電阻阻值和功率都已經確定的前提下，對於減速較慢的大慣性負載，選取較低的電阻使用率會取得較好的效果。對於需要快速停機的負載，宜選取較大制動電阻使用率。

按照上述方法計算得到的制動電阻功率是足夠的，根據負載性質的不同，還可以進一步降額選擇。

所謂非重複制動，是指拖動系統在一個相當長的時間內只有一次減速制動過程，因此制動電阻在該段時間內只有一次消耗能量的過程，制動電阻的功率也因此可以進一步減小，減小的幅度決定於制動電阻的耐衝擊能力和單次減速制動的動作時間。不考慮制動電阻耐衝擊能力的因素，在非重複制動系統中，制動電阻的功率降額與單次減速制動時間的關係見《圖：制動電阻降額功率與單次制動時間的關係圖》；可見，在制動時間小於10S的情況下，制動電阻的功率可選擇到降額到20%以下。

有些機械是需要反複製動的，如起重機械和龍門刨床等，在重複制動且制動時間較短的情況下，制動電阻的選用功率P 選用與制動占空比（每次制動時間tb與每兩次制動之間的時間間隔tc之比tb/tc）有近似線性關係。制動占空比越小，制動電阻功率的降額使用的幅度越大（P 選用/P 額越小）。通過《圖：制動電阻功率與制動占空比的關係圖》可了解這種對應關係。

(注意：當制動時間較長且反複製動的情況下，制動電阻功率的選擇應考慮留有一定的余量。)