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起重機能耗制動方式

日期: 2020-06-02
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  起重機專用變頻器供應商提醒您:在起重機日常工控中總能看到制動電阻器的身影,有的人又叫它剎車電阻,它在起重機電氣里具體起什么作用呢?而有的起重機還會使用制動單元(制動斬波器),它與制動電阻器是什么關系?今天我們就好好說一說制動電阻和制動單元的作用及工作原理。

起重機能耗制動方式

  制動電阻器,一個詞概括一下它的作用:“發熱”,說專業一點就是讓將多余電能轉換成熱能消耗掉。


  制動器電阻器的從結構來說種類很多,常見的有:波紋制動電阻,鋁殼制動電阻,不銹鋼制動電阻器等等。具體選用哪一種要視工作環境而定。每一種都有各自的優缺點。


  我們也用一個詞來概括一下它的作用:'開關',沒錯,它其實就是一個高級一點的開關,不同于普通開關的是它是內部是一個大功率晶體管GTR??梢酝ㄟ^較大電流,還可以以很高的動作頻率通斷,動作時間在毫秒級。


  對制動電阻器和制動單元大概了解后,我們接下來看一下它們和變頻器的接線圖。

起重機能耗制動方式

  一般小功率的變頻器將制動單元內置到了變頻器內部,這樣你就可以將制動電阻器直接接到變頻器的端子上了。


  先來了解兩個知識點。


  第一,變頻器正常的母線電壓為DC540V左右(AC 380V機型),當電機處于發電狀態時,該母線電壓會超過540V,最大允許700-800V,如長期或頻繁超過這個最大值將會損壞變頻器,所以用制動單元和制動電阻進行能量消耗,防止母線電壓過高。


  第二,電機有兩種情況會由電動狀態轉為發電狀態:

  A、大慣量負載快速減速或太短的減速時間。

  B、提升負載下行時一直處于發電狀態。

  對于起重機起升機構來說就是起升及下降減速停止的時間,和重載下降時間電機為發電狀態。平移機構可以自己想一下。


  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管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,如DC690V)時,制動單元功率開關管開通,電流流向制動電阻。

  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(制動單元停止電壓如DC690V)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,制動單元將重復以上過程,平衡母線電壓,使系統正常運行。


  由于制動單元的工況屬于短時工作,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;另外由于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,以減少關斷脈沖電壓,保護功率管;控制機理也相對簡單,實現較為容易。 由于有以上優點,因此它廣泛應用于起重機等勢能負載及需快速制動但為短時工作制的場合。

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