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马军成

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西门子变频器制动故障选答

马军成  发表于 2011/1/11 12:41:16  置顶  精华  3207 查看 10 回复  [上一主题]  [下一主题]

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                        变频器的制动原理及注意事项

在电网——变频器——电机——负载构成的驱动系统中,能量是可以双向传递的。当电机处于电动机工作模式时,电能从电网经由变频器传递到电机,转化为机械能驱动负载,负载因此具有动能或势能;当负载释放这些能量以求改变运动状态时,电机反被负载带动,进入发电机工作模式,将机械能转化为电能反馈给前级变频器。这些反馈能量被称为再生制动能量,可以通过变频器反馈回电网,或者消耗在变频器直流母线上的制动电阻中(能耗制动)。

 
 

制动能量的计算

工程师在很多实际项目中会遇到选择制动单元的问题。其实要选择制动单元就需要掌握制动能量应该如何计算,需要对工艺和相关行业有较为详细地了解,比如说负载的工况、负载周期、系统配置和电机原理等等。

 

 

制动单元及制动电阻的选型

1、针对不同电压等级、不同容量的变频器(尤其是已经内置制动单元的),制动电阻的总阻值不应小于制动单元的允许值。

2、根据常用的变频器容量范围,选购一两种阻值,功率的制动电组。

3、根据系统的转动惯量、机械系统的承受能力和为达到制动停止的斜率要求考虑能耗功率(也是制动电组瞬间的最大功率)。
    3.1系统的转动惯量:如果不是被拖动,含有传动比i的各级转动惯量可以使用SolidWorks大致做出来(因为机械系统也是自己设计,设计完后已经知道电机轴上的总转动惯量)。则电机轴总惯量=电机转子惯量(电机手册上有)+((负载处惯量/i2)+传动惯量)/i1。

4、根据  制动功率=K*能耗功率。可以通过串、并联的方法同时满足阻值和耗散功率的要求。例如:380V,22kW变频器,制动电组要求27Ω  那么可用并联两个56Ω=28欧  达到瞬时26KW的要求。

 

 

关于制动参数的设置问题

并不是说只要选配好制动单元及制动电阻后,接上就可以完事了。要想变频器能够正常制动、制动单元及制动电阻能够正常的完成制动使命,有些相应的参数设置也是非常必要的。

 

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    马军成   发表于 2011/1/11 12:45:19

    变频器制动的问题

    电机停车时要满足在一定的时间内,是靠变频器自己制动的,是不是靠IGBT反并联的二级管把电机发的电整流到直流母线,也就是说只有电机发的电整流后大于直流母线上的电压,才能传到直流侧,而这时制动电阻消耗掉直流侧的电压,使电机回馈到直流侧的电压大雨母线上的,才使电气制动完成.
    如果说制动电阻断了,是不是只有电机整流的电压大于母线上电压(220V*2.34=515V)才能回馈,电机额定转速不考虑损耗发电产生的峰值电压为380V*1.414=537V,制动时速度较低,电机发电产生的峰值电压要小于515V,是不是不能回馈制动了?

    制动应该分为能耗制动和回馈制动。动力制动属于能耗制动的一种。制动单元+制动电阻的方法也属于能耗制动。把制动能量回馈到电网的方式属于回馈制动,是最环保和节能的。

    不管是制动单元+制动电阻,还是回馈制动,都是检测到直流母线电压过高的时候开始工作的。这个时候电机工作在发电状态,使直流母线电压升高,如果使用制动单元+制动电阻,当直流母线电压升高到一个阀值(由制动单元决定,一般为整流电压的1.7倍以上,一般可以有一个低阀值和高阀值的简单调节)时,制动单元
    的IGBT导通,接入制动电阻,是能量消耗到制动电阻上。而回馈制动有的使用一组可控硅作为回馈桥,有的是可控硅回馈桥+自耦变压器的方式,最好的是现在使用IGBT回馈桥的方式,这样在回馈过程中当电网进线电压出现瞬时的波动时,不会出现逆变颠覆,烧坏熔断器。

     

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    引用 马军成 2011/1/11 12:45:19 发表于2楼的内容

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    马军成   发表于 2011/1/11 12:46:20

    变频器制动单元如何进行参数设置

     

    对于MM440变频器而言,外形尺寸为A~F的都有内置的制动电阻。与制动电阻有关的参数是P1237——动力制动的工作/停止周期。这一参数用于定义动力制动电阻额定的工作/停止时间的比率。投入这一功能,而且直流回路的电压超过动力制动的接通电平,就立即投入制动。
    对于外形尺寸为FX和GX的MM440需要采用外接制动电阻,即按线性方式平滑和可控地降低电机的速度。
    一般情况下都不需要对制动单元进行设置,但应根据手册选择正确的制动单元。

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    引用 马军成 2011/1/11 12:46:20 发表于3楼的内容

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    马军成   发表于 2011/1/11 12:47:31

    制动电阻选择

    我们现有变频器15KW,带两个3.7KW的电机,
    现选制动电阻是按15KW来选还是7.4KW来选?
    电阻选小了有什么后果?
    电阻选大了又有什么后果?

     

     

    当然是制动功率越大越好,但是越贵啊。制动时的转矩,制动时的速度,可以得出需要制动的功,除以需要制动的时间算出来是功率,这个功率就是你要选的制动电阻的功率,记着要稍大于你算出的功率。 
      对于普通的拖动系统只要不是大惯性系统和频繁制动系统一般取1/4--1/3变频器功率即可。

        电阻选型时,不是选电阻器的连续功率,只是20s的短时承受功率,对于西门子的电阻来说,连续功率是短时功率的25%。如果选国产电阻可以请电阻器厂家寄给计算。 
    另外西门子变频器的说明书上有选型说明,你可以参考一下;
    制动电阻如果选型过小就起不到制动作用了,会使电阻发热很大,电阻值降低起不到制动作用;
    制动电阻大了,当然好但价格贵,浪费
    另外你安装制动电阻时要根据要求安装,电阻之间要保持距离,保持通风散热,不然会影响制动效果

     

     

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    引用 马军成 2011/1/11 12:47:31 发表于4楼的内容

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    马军成   发表于 2011/1/11 12:48:24

    变频器M430的制动电阻接法和型号

     

    MM430不能直接接动力制动的负载电阻。因为它没有内置的制动单元。需要外置制动电阻和制动单元。

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    引用 马军成 2011/1/11 12:48:24 发表于5楼的内容

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    马军成   发表于 2011/1/11 12:49:33

    西门子变频器外接电阻器发热

    西门子变频器外接电阻器发热测量器直流输出电压约550伏,而正常的只有10伏左右,是什么原因造成的:?

    你所说的是制动电阻,它不是总在工作状态,它是由变频器内置的制动单元或者外置的制动单元所控制的。制动单元实际上相当于一个开关。其内部是IGBT做开关元件的。制动单元与变频器中间直流母线并联,当直流母线电压过高时(一般是在发电运行状态,比如再制动时,或者重物下放工况等),制动单元检测到电压超过其设定值,IGBT导通,制动电阻就通过制动单元并入了直流母线。电流流过制动电阻,消耗能量。把直流母线电压降低到正常状态。

    你说的正常状态是10V左右,应该是在制动单元没有导通,制动电阻不工作的状态下。
    如果导通,直流输出电压约550伏完全正常,比这高得多都正常。例如西门子制动单元高阀值为774V才导通,低阀值在673V才导通。你测量的时候电压已经降下来很多了。
    制动电阻肯定是要发热的,制动能量正是以热能被消耗掉,所以这种方式并不环保,也不节能。更高级的应该是回馈制动,把能量回馈回电网。不过小容量的变频器一般都是制动单元+制动电阻模式,因为功率小,这样更方便,更简单,也节省成本。

    也有故障状态,例如制动单元坏了,不管什么状态都一直导通,使电阻一直接入,电阻持续发热。这种情况你应该能观察到的。
    另外,制动功率的确定计算较复杂,很多时候是靠经验来选择制动单元和制动电阻,不排除制动电阻选小了。电阻发热很严重。这种情况可以适当加大制动电阻的功率(多并联几个,但是总阻值不能变),这是在制动功率相差不大的情况下。如果相差太大,单纯加大制动电阻的功率也不行,制动单元受不了,会坏的。就要加制动单元和制动电阻了。

     

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    引用 马军成 2011/1/11 12:49:33 发表于6楼的内容

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    马军成   发表于 2011/1/11 12:49:59

    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。
    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。
    还有就是三相变频器直流母线电压正常时一般为530左右,最高不能超过760V(不同品牌可能稍有不同),超过这个值变频器可能会损坏,因此到760V变频器会保护(显示OU)。

    如果在运行时由于某种原因,电机的运行频率高于变频器的指令频率,这时电机就处于再生(即发电)状态,比如起重机的重物下放,大惯性负载的减速,外力的拖动等等,

    由于通用变频器的变流部一般均为不可控整流,其产生的能量不能回馈给电网,只能对变频器的直流部电容器充电,制动电阻的作用就是将这部分能量消耗在制动电阻上,使直流母线电压保持在正常值。

    由于再生时产生和转矩方向与电动转矩相反,是起的制动作用,因此这个状态又叫再生制动状态,这个电阻就叫制动电阻了。

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    引用 马军成 2011/1/11 12:49:59 发表于7楼的内容

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    lllnzx3   发表于 2012/10/25 14:43:40

     

    维库采购洽谈会:呈现新商机,开拓新市场

            近年来,全球性的金融危机使得国际经济环境日益恶化,市场的萧条笼罩着整个欧洲市场,我国电子行业的发展也受到了超强冲击。在这种严峻形势下,寻找新的商机,开拓新的市场成为元器件行业企业的普遍需求。借助由中国器材总公司举办的第80届中国电子展强大的人气,维库信息科技有限公司立足于为买卖双方构建个性化交易平台的宗旨,将于10月30日与中国电子展同期举办“2012维库电子元器件采购洽谈会”(www.dzsc.com/zuanti/zgddz80meet/web)。

    据悉,此次洽谈会邀请了百家国内知名电子元器件企业,“一对一”的采购洽谈体验,标准化的采购经验分享,将为采购商和生产企业提供更多的优质交流服务。

            通过本次会议,采购商能够洞悉市场最新最优产品、最佳服务的行业信息和商业资讯,深入了解行业内优质供应商的企业内情,拓宽采购渠道和采购面。而供应商则可以根据目前市场需求和自身产品优势特点,通过交流沟通,能够实现定向生产、快速上货、达到便捷交易。

    另据了解,此次洽谈会,具有其自身的优势和特点:

    针对性强此次邀请的采购商主要集中在长三角电子产业带,以江浙沪为主,能满足元器件生产厂商不同区域市场开发需求。

      可信度高,此次洽谈会打破了单一的网上交易的局限性,规避了交易带来的不诚信风险,将大大提高服务质量,让买卖双方更满意。

      面对面沟通,互动性强,买卖双方除了面对面交流外,作为供应商还可以到采购商工厂和车间去实地考察,便于进一步配套和双方深度了解、深入合作。

    影响面广,本次洽谈会借助“第80届中国电子展”的影响力,辐射面更广,在最短时间内让买卖双方都获得更多讯息。

        同时,本次洽谈会还得到了中国电子商会、中国电子元件协会、中国电子商情、中国电子仪器行业协会、上海电子制造行业协会、中国半导体行业协会等组织鼎力支持。另外,三莹电子、宇阳科技、长江汽车电器、亿光电子、佰能电子等行业知名企业也将到会。到时将有多种多样的连接器、绝缘端子、航空插头、电感等各种电子产品,让您大开眼界。

     
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    引用 lllnzx3 2012/10/25 14:43:40 发表于8楼的内容

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    fcuan2012   发表于 2012/10/31 14:03:42

    富川矢量变频器 寻合作厂家及代理商  www.hybpqi.com
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    引用 fcuan2012 2012/10/31 14:03:42 发表于9楼的内容

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    guoyi1000   发表于 2014/3/17 16:20:58

    很有用的学习资料,感谢楼主分享!

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    引用 guoyi1000 2014/3/17 16:20:58 发表于10楼的内容

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    lyc19730508   发表于 2014/3/17 20:18:48

    很有用的学习资料,感谢楼主分享!

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    引用 lyc19730508 2014/3/17 20:18:48 发表于11楼的内容

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