如何为伺服驱动选择合适的制动电阻?

2018-08-28 16:31:00
陆启蒙
原创
2406

    制动电阻 ,主要用于伺服驱动控制电机快速停车的机械系统中,帮助电机将其因快速停车所产生的再生电能转化为热能。是 电动缸 控制上最常用的配件之一。

如何为伺服驱动选择合适的制动电阻?

制动电阻是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。伺服驱动器受体积影响,内部可以自带的制动电阻功率有限,在很多高速启停或者负载惯量比较大的设备上需要客户选择功率大一些的外接制动电阻来消耗掉再生能量。

通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种:波纹电阻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,铝合金电阻易紧密安装、易附加散热器,外型美观,高散热性的铝合金外盒全包封结构,具有极强的耐振性,耐气候性和长期稳定性;体积小、功率大,安装方便稳固,外形美观,广泛应用于高度恶劣工业环境使用。

①、保护伺服驱动器不受再生电能的危害

电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,如果不及时消耗掉这部分再生电能,就会直接作用于伺服驱动的直流电路部分,轻者,伺服驱动会报故障,重者,则会损害伺服驱动;制动电阻的出现,很好的解决了这个问题,保护伺服驱动不受电机再生电能的危害。

②、保证电源网络的平稳运行

制动电阻将电机快速制动过程中的再生电能直接转化为热能,这样再生电能就不会反馈到电源电网络中,不会造成电网电压波动,从而起到了保证电源网络的平稳运行的作用。

如何选择制动电阻的阻值?

1、基础概念

制动电阻的选择除受到变频器专用型能耗制动单元最大允许电流的限制外,与制动单元也并无明确的对应关系,其阻值主要根据所需制动转矩的大小选择, 功率根据电阻的阻值和使用率确定。 制动电阻阻值的选定有一个不可违背的原则:应保证流过制动电阻的电流IC小于制动单元的允许最大电流输出能力,即:R > Umax/Ic 其中:Umax为伺服驱动直流侧所可能出现的最大直流电压。 Ic为制动单元的最大允许电流。

为充分利用所选用的变频器专用型能耗制动单元的容量,通常制动电阻阻值的选取以接近上式计算的最小值为最经济、同时还可获得最大的制动转矩,然而这需要较大的制动电阻功率。在某些情况下,并不需要很大的制动转矩,此时比较经济的办法是选择较大的制动电阻阻值、也因此可以减小制动电阻的功率,从而减少购买制动电阻所需的费用,这样的代价是制动单元的容量没有得到充分利用。

2、制动电阻电阻功率计算基础

在选定了制动电阻的阻值以后,应该确定制动电阻的功率值,制动电阻功率的选取相对比较繁琐,它与很多因素有关。制动电阻消耗的瞬时功率按下式计算:
P 瞬= 7002 /R   按上式计算得到的制动电阻功率值是制动电阻可以长期不间断的工作可以耗散的功率数值,然而制动电阻并非是不间断的工作,这种选取存在很大的浪费,在本产品中,可以选择制动电阻的使用率,它规定了制动电阻的短时工作比率。

制动电阻实际消耗的功率按下式计算: P 额=7002 /R×rB% rB%:制动电阻使用率。
实际使用中,可以按照上式选择制动电阻功率,也可以根据所选取的制动电阻阻值和功率,反过来计算制动电阻所能够承受的使用率,从而正确设置,避免制动电阻过热而损坏。

3、制动电阻使用率确定

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。

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