制动电阻的原理是什么

电动机在快速停车过程中，由于惯性作用，会产生大量的再生电能，直接作用于变频器的中间直流部分，如不消耗这部分电能会造成变频器报故障或者变频器损坏。制动电阻就是用来消耗掉这部分电能的。

每个变频器都有制动单元(小功率是制动电阻,大功率是大功率晶体管GTR及其驱动电路)，小功率的是内置的，大功率的是外置的

必须根据变频器说明书来选择制动电阻大小

扩展资料：

变频器分类

1．按输入电压等级分类

变频器按输入电压等级可分低压变频器和高压变频器，低压变频器国内常见的有单相220 V变频器、三相220 V变频器、i相380 V变频器。高压变频器常见有6 kV、10 kV变压器，控制方式一般是按高低一高变频器或高一高变频器方式进行变换的。

2．按变换频率的方法分类

变频器按频率变换的方法分为交-交型变频器和交-直交型变频器。交-交型变频器可将工频交流电直接转换成频率、电压均可以控制的交流，故称直接式变频器。交直-交型变频器则是先把工频交流电通过整流装置转变成直流电。

然后再把直流电变换成频率、电压均可以调节的交流电，故又称为间接型变频器。

3．按直流电源的性质分类

在交-直-交型变频器中，按主电路电源变换成直流电源的过程中，直流电源的性质分为电压型变频器和电流型变频器

参考资料来源：

百度百科-变频器

制动时，电机的再生能量几乎全部消耗在制动电阻上。可根据公式计算制动电阻的阻值：

U×U/R=Pb

U-系统稳定制动的制动电压（不同的系统U值不一样，可根据实际调整）

Pb-制动功率

制动电阻功率的选择：

理论上制动电阻的功率和制动功率一致，但是考虑到降额为K,可根据公式：

K×Pr=Pb×D

K-取值50%左右

Pr-制动电阻的功率

D-制动频度，即再生过程占整个工作过程的比例。

由以上两式可以得出：

K×Pr=Pb×D=U×U/R×D

Pr=（U×U×D)/(R×K)

用户可以根据此式计算制动电阻功率。

K值为制动电阻的降额系数，较低的K值可以保证制动电阻不会过热，用户在制动电阻散热良好的条件下可以适当增加K值，但是最好不要超过50%，否则会有因为电阻过热而引起火灾的风险。

制动电阻选用方法：

确定负载制动过程中产生的能量或功率。

如果知道了制动所需的能量，则给定制动所需的时间（注意，时间要根据机械所能承受的合理状态考虑），就能得出制动的最大功率。制动电阻的功率，必须大于制动所需的最大功率。再根据电阻类型，算出电阻值即可。

如果知道的是最大功率，按第二条的后半部选择即可。

制动电阻使用率规定了制动电阻的使用效率，以避免制动电阻过热而损坏，它会影响制动单元的制动效果。制动电阻的使用率设置越低，电阻的发热程度越小，电阻上消耗的能量越少，制动效果越差。同时，制动单元的容量也没有得到充分利用。

理论上讲，制动电阻使用率为100%时，对制动单元容量的利用最充分，制动效果也最明显，然而这需要较大的制动电阻功率的代价，使用者应综合考虑。在制动电阻阻值和功率都已经确定的前提下，对于减速较慢的大惯性负载，选取较低的电阻使用率会取得较好的效果。对于需要快速停机的负载，宜选取较大制动电阻使用率。

原理：

一、制动单元原理：制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗掉而使直流部分“过压”时，需要加外接制动组件，以加快消耗再生电能的速度。

二、制动电阻原理：电动机在工作频率下降过程中，将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到直流电路中，使直流电压UD不断上升，甚至可能达到危险的地步。因此，必须将再生到直流电路的能量消耗掉，使UD保持在允许范围内。制动电阻就是用来消耗这部分能量的。

三、制动单元+电阻：制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是为放电电流IB流经制动电阻提供通路。

变频器刹车电阻，即变频器制动电阻，主要作用如下：

1、用于将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。

2、制动电阻主要是用来消耗伺服电机制动（急停）时产生的能量，不然可能会烧坏驱动器。

3、当变频器带动的电机或其他感性负载在停机的时候，通常都是采用能耗制动的方式来实现的，就是把停止后电机的动能和线圈里面的磁能都通过一个别的耗能元件消耗掉,从而实现快速停车。

扩展资料：

变频器制动电阻的工作原理：

当伺服电机制动的时候，该伺服电机处于发电状态。这意味着能量将会返回到伺服驱动器的直流母线上。因为直流母线包含电容，所以直流母线电压会上升。

电压增加的多少取决于开始制动时电机的动能以及直流母线上电容的容量。如果制动动能大于直流母线上的电容量，同时直流母线上没有其他驱动器容纳该能量，那么驱动器将会通过制动电阻来消耗该能量，或者将其反馈给供电电源。

参考资料来源：

百度百科-变频器制动电阻

百度百科-制动电阻

制动电阻其实是由于变频器在制动的时候，电机需要减速，而此刻磁场和线圈间的运动相当于了发电机的运转情况，所以会增加变频器直流母线上的电压，从而对变频器上的电容和其他元件造成危险。此时检测到电压升高，通过放电电路，将直流母线上多余的电压放到电阻上，使其变成热能而放掉，保护变频器和电机。

放电电阻和制动电阻一般有波纹型和铝壳型，结构上有区别，作用是一样的。

所谓能耗制动，即在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用以达到制动的目的。

选择计算如下图

刹车电阻作用：当变频器带动的电机或其他感性负载在停机的时候，一般都是采用能耗制动的方式来实现的，就是把停止后电机的动能和线圈里面的磁能都通过一个别的耗能元件消耗掉,从而实现快速停车。当供电停止后，变频器的逆变电路就反向导通，把这些剩余电能反馈到变频器的直流母线上来，直流母线上的电压会因此而升高，当升高到一定值的时候，变频器的制动电阻就投入运行，使这部分电能通过电阻发热的方式消耗掉，同时维持直流母线上的电压为一个正常值。

简单的说就是：惯性大的系统，变频器减速的时候电机处于发电状态，变频器直流母线电压升高，当电压升到一定值时，接通制动电阻，将电动机产生的能量以热量的形式释放。

那刹车电阻时所消耗的能量是哪里来的？

1、自由停车变频器没有了输出，电机绕组端开路，没有了电流，没有了旋转磁场，也没有了感生电势；

2、如果不是自由停车，变频器就有输出，电机绕组端就有电压，有电流，有旋转磁场，就有感生电势，这时转子在负载惯性运动下拖着发电，并被逆变桥整流成直流回馈到变频器直流部；

3、这时，负载的惯性动能就转化为直流部的电能，使直流部电压升高，为了不出现直流部过压，必须用电阻短接直流电压放电，这个电阻就叫制动电阻；

4、这时电动机处于发电制动状态，如果哪个制动电阻烧断，直流部会过压保护，变频器停止输出，电机失去制动，如果是起重机就发生溜钩！

设计原理：

在变频调速系统中，电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的，在频率减小的瞬间，电机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电机的转子转速未变。当同步转速小于转子转速时，转子电流的相位几乎改变了180度，电机从电动状态变为发电状态；与此同时，电机轴上的转矩变成了制动转矩，使电机的转速迅速下降，电机处于再生制动状态。电机再生的电能经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器本身的电容吸收，虽然其他部分能消耗电能，但电容仍有短时间的电荷堆积，形成“泵升电压”，使直流电压升高。过高的直流电压将使各部分器件受到损害。

因此，对于负载处于发电制动状态中必须采取必需的措施处理这部分再生能量。

处理再生能量的方法：能耗制动和回馈制动.

能耗制动的工作方式 ：

能耗制动采用的方法是在变频器直流侧加放电电阻单元组件，将再生电能消耗在功率电阻上来实现制动。这是一种处理再生能量的最直接的办法，它是将再生能量通过专门的能耗制动电路消耗在电阻上，转化为热能，因此又被称为“电阻制动”，它包括制动单元和制动电阻二部分。

制动单元 ：

制动单元的功能是当直流回路的电压Ud超过规定的限值时（如660V或710V），接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种，前者是适用于小功率的通用变频器，后者则是适用于大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲，二者并无区别，都是作为接通制动电阻的“开关”，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。

制动电阻：

制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；后者电阻器耐气候性、耐震动性，优于传统瓷骨架电阻器，广泛应用于高要求恶劣工控环境使用，易紧密安装、易附加散热器，外型美观。

制动过程：

能耗制动的过程如下：

A、当电机在外力作用下减速、反转时（包括被拖动），电机即以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高；

B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻；

C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低；

D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电流流过；E、采样母线电压值，制动单元重复ON/OFF过程，平衡母线电压，使系统正常运行。

制动单元与制动电阻的选配：

A、首先估算出制动转矩 =（(电机转动惯量+电机负载测折算到电机测的转动惯量）*（制动前速度-制动后速度））/375*减速时间-负载转矩

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 =制动元件动作电压值的平方/（0.1047*(制动转矩-20%电机额定转矩）*制动前电机转速）

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：

制动电流瞬间值=制动单元直流母线电压值/制动电阻值

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%

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。