制动电阻选型要素解析

摘要：在电力电子领域，制动电阻是变频器、伺服驱动系统等设备中不可或缺的组成部分，它主要用于吸收电机在减速或停止过程中产生的再生能量，防止母线电压过高导致的损坏。正确选择合适的制动电阻对于确保系统的安全性和效率至关重要。本文将深入探讨制动电阻选型时需要考虑的关键因素。

如何选择制动电阻

1、制动单元又叫制动斩波器，和制动电阻一起配套工作，都是变频器的选件。变频器正常的母线电压为540V（AC380V机型），当电机处于发电状态时，该母线电压会超过540V，允许700-800V，如长期或频繁超过这个将会损坏变频器，所以用制动单元和制动电阻进行能量消耗，防止母线电压过高。制动单元可以看做是压控元件，即制动能量的大小由母线电压控制，对于400V系列，直流侧电压高于675V或者720V开始启动（低于此值不动作），随着电压升高，制动功率不断加大，制动能量并非永远等于额定值。

2、电机有以下几种情况会由电动状态转为发电状态：A、常规负载快速减速或太短的减速时间；B、提升（位能）负载下行时一直处于发电状态C、开卷机被其它机械被动开卷。

3、选择制动单元比较简单，对于A类负载，要求不高可通过自由停车来解决，或者延长减速时间来解决，制动单元的功率选择不必太高；B，C类一般按照和变频器同等功率（或者稍高）就可以了。

变频器如何选用制动电阻

最简单的方法，打电话给销售商，让他们帮你选，另外一般变频器说明书的后面都配有制动电阻的选型，你也可以查表得到。当然也可以计算，不过相对复杂，制动电阻不可太大，如果太大就不能有效的制动，原因为p=u^2/r，制动电阻也不可太小，如果太小电流就会很大，会烧毁制动晶体管，下边提供一种计算方法供参考。

A、首先估算出制动转矩 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；

B、接着计算制动电阻的阻值 在制动单元工作过程中，直流母线的电压的升降取决于常数RC，R即为制动电阻的阻值，C为变频器内部电解电容的容量。这里制动 单元动作电压值一般为710V。

C、然后进行制动单元的选择 在进行制动单元的选择时，制动单元的工作最大电流是选择的唯一依据，其计算公式如下：

D、最后计算制动电阻的标称功率 由于制动电阻为短时工作制，因此根据电阻的特性和技术指标，我们知道电阻的标称功率将小于通电时的消耗功率，一般可用下式求得： 制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 X 制动期间平均消耗功率 X 制动使用率% 2.6 制动特点 能耗制动（电阻制动）的优点是构造简单，缺点是运行效率降低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量，且制动电阻的容量将增大。

制动力矩计算 要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。 制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。

制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。 按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。 对电梯，提升机，吊车，按100% 开卷和卷起设备，按120%计算 离心机100% 需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩 普通惯性负载80% 在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。 超过150%的力矩是没有必要的，因为超过了这个数值，变频器本身也到了极限，没有增大的余地了。

电阻制动单元的制动电流计算（按100%制动力矩计算） 制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。 380V标准交流电机：

P――――电机功率P（kW） k――――回馈时的机械能转换效率，一般k＝0.7（绝大部分场合适用）

V――――制动单元直流工作点（680V-710V，一般取700V） I――――制动电流，单位为安培

计算基准：电机再生电能必须完全被电阻吸收 电机再生电能（瓦）＝1000×P×k＝电阻吸收功率（V×I）

计算得到I=P。制动电流安培数＝电机千瓦数 即每千瓦电机需要1安培制动电流就可以有100%制动力矩 制动电阻计算和选择（按100%制动力矩计算） 电阻值大小间接决定了系统制动力矩的大小，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。 电阻功率选择是基于电阻能安全长时间的工作，功率选择不够，就会温度过高而损坏。 380V标准交流电机： P――――电机功率P（kW） k――――回馈时的机械能转换效率，一般k＝0.7（绝大部分场合适用） V――――制动单元直流工作点（680V-710V，一般取700V） I――――制动电流，单位为安培 R――――制动电阻等效电阻值，单位为欧姆 Q――――制动电阻额定耗散功率，单位为kW s――――制动电阻功耗安全系数，s＝1.4 Kc――――制动频度，指再生过程占整个电动机工作过程的比例，这事一个估算值，要根据负载特点估算。

一般Kc取值如下：

电梯 Kc＝10~15%

油田磕头机 Kc＝10~20%

开卷和卷取 Kc＝50~60%

最好按系统设计指标核算

离心机 Kc＝5~20%

下放高度超过100m的吊车 Kc＝20~40%

偶然制动的负载 Kc＝5% 其它 Kc＝10%

电阻计算基准：电机再生电能必须被电阻完全吸收 电机再生电能（瓦）＝1000×P×k＝电阻吸收功率（V×V/R）

计算得到：制动电阻R=700/P （制动电阻值＝700/电机千瓦数）

电阻功率计算基准： 电机再生电能必须能被电阻完全吸收并转为热能释放 Q=P×k×Kc×s＝P×0.7×Kc×1.4 近似为Q=P×Kc 因此得到：

电阻功率Q＝电动机功率P×制动频度Kc 制动单元安全极限： 流过制动单元的电流值为700/R。

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