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起重机能耗制动原理

起重机能耗制动原理

作者:
2020/06/03 10:28

  起重机回馈单元供应商提醒您:在起重机日常工控中总能看到制动电阻器的身影,有的人又叫它刹车电阻,它在起重机电气里具体起什么作用呢?而有的起重机还会使用制动单元(制动斩波器),它与制动电阻器是什么关系?今天我们就好好说一说制动电阻和制动单元的作用及工作原理。

起重机能耗制动方式

  制动电阻器,一个词概括一下它的作用:“发热”,说专业一点就是让将多余电能转换成热能消耗掉。

 

  制动器电阻器的从结构来说种类很多,常见的有:波纹制动电阻,铝壳制动电阻,不锈钢制动电阻器等等。具体选用哪一种要视工作环境而定。每一种都有各自的优缺点。

 

  我们也用一个词来概括一下它的作用:'开关',没错,它其实就是一个高级一点的开关,不同于普通开关的是它是内部是一个大功率晶体管GTR。可以通过较大电流,还可以以很高的动作频率通断,动作时间在毫秒级。

 

  对制动电阻器和制动单元大概了解后,我们接下来看一下它们和变频器的接线图。

起重机能耗制动方式

  一般小功率的变频器将制动单元内置到了变频器内部,这样你就可以将制动电阻器直接接到变频器的端子上了。

 

  先来了解两个知识点。

 

  第一,变频器正常的母线电压为DC540V左右(AC 380V机型),当电机处于发电状态时,该母线电压会超过540V,最大允许700-800V,如长期或频繁超过这个最大值将会损坏变频器,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。

 

  第二,电机有两种情况会由电动状态转为发电状态:

  A、大惯量负载快速减速或太短的减速时间。

  B、提升负载下行时一直处于发电状态。

  对于起重机起升机构来说就是起升及下降减速停止的时间,和重载下降时间电机为发电状态。平移机构可以自己想一下。

 

  制动单元的动作过程:

  a、当电动机在外力的作用下减速时,电机以发电状态运行,产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个续流二极管组成的三相全控桥整流,使变频器内直流母线电压持续升高。

  b、当直流电压达到某一电压(制动单元的开启电压,如DC690V)时,制动单元功率开关管开通,电流流向制动电阻。

  c、制动电阻释放热量,吸收再生能量,电机转速下降,变频器直流母线电压降低。

  d、当直流母线电压降到某一电压(制动单元停止电压如DC690V)时,制动单元的功率管关断。此时没有制动电流流过电阻,制动电阻在自然散热,降低自身温度。

  e、当直流母线的电压重新升高使制动单元动作时,制动单元将重复以上过程,平衡母线电压,使系统正常运行。

 

  由于制动单元的工况属于短时工作,即每次的通电时间很短,在通电时间内,其温升远远达不到稳定温升;而每次通电后的间歇时间则较长,在间歇时间内,其温度足以降到与环境温度相同,因此制动电阻的额定功率将大大降低,价格也随之下降;另外由于IGBT只有一个,制动时间为ms级,对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低,甚至要求关断时间尽量短,以减少关断脉冲电压,保护功率管;控制机理也相对简单,实现较为容易。 由于有以上优点,因此它广泛应用于起重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的场合。