不同设备的制动电阻选型计算

计算制动电阻的方法及对比分析李海滨（安阳钢铁股份有限公司焦化厂机动车间，河南安阳455000）摘要介绍了计算变频器制动电阻的三种方法，并进行了对比和分析。

关键字变频器；制动电阻；减速0引言变频器的制动电阻是用于将电动机产生的再生能量以热能方式消耗的载体，电机减速时，如果变频器的输出频率对应的转速小于电机的实际转速，那么电动机将工作在发电状态，向变频器直流部分的电容充电，当电压高于阀值电压，制动回路将被接通，电流通过制动电阻放电产生热量，达到消耗再生能量的目的。

选择使用制动电阻需要考虑电阻阻值和电阻功率容量两个参数，变频器厂家推荐的制动电阻的参数仅满足一般情况，不能满足特殊工况条件下的应用要求。

另外变频器厂家为了减少制动电阻的档次，经常对若干不同容量的电动机提供相同的制动电阻，使制动电阻的选择不够准确，且相对保守。

本文介绍了三种计算制动电阻两个参数的方法，并对此进行分析比较。

1通过转动惯量确定制动电阻1）计算制动力矩。

制动力矩为2通过修正系数确定制动电阻在电机转速下降率基本恒定的情况下，使得制动转矩和电机的额定转矩相等就足以满足大多数场合的制动要求。

考虑到转动惯量较大且制动较快的负载，所需制动转矩也不会超过2TM，因此制动转矩的取值范围为制动电阻消耗的功率由公式（6）得出。

对于不同的负载、不同的工艺要求，制动电阻接入制动电路的时间也不一样，很多情况下，制动电阻还未达到额定温升就被切除，因此，没有必要按照制动电阻的实际额定功率来选择。

根据不同的情况适当进行修正2.1不经常减速的负载许多负载不经常减速，两次减速的时间间隔比较长，制动电阻在减速期间产生的热量有足够的时间散去，每次消耗在制动电阻的电功率很难达到其额定功率，所以此类负载修正系数姿比较低，可根据表1进行选择。

2.2经常加减速的负载对于经常需要加减速的负载，制动电阻在减速期间产生的热量在下一个减速周期来临前不能够散尽，有一定的剩余，所以会对下一个减速周期产生的热量进行累加。

制动电阻选型一、能耗制动的工作方式在变频调速系统中，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w1小于转子转速w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Te，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P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Ud升高。

过高的直流电压将使各部分器件受到损害。

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（如下图所示）。

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V B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R B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。

1 引言目前市场上变频器的制动方法大致有三种：能耗制动，直流制动，回馈（再生）制动。

台达变频器属于不可控整流电压源型的变频器，其制动方式属于能耗制动和直流制动。

能耗制动是台达变频器让生产机械在运动过程中快速地减速或停车的主要形式；直流制动则在电机运转准备时刻输出一直流电流产生转矩迫使电机停止，以得到平稳的启动特性，或者当变频器停止时刻输出一直流电流产生转矩迫使电机停止，以确保电机已准确停车。

在使用台达变频器的变频调速系统中，减速的方法就是通过逐步降低给定频率来实现的。

在频率下降过程中，电动机将处于再生制动状态（发电机状态），使得电动机的转速迅速地随频率的下降而下降。

在制动过程中，泵生电压的产生会导致直流母线上的电压升高，此时变频器会控制刹车单元通过刹车电阻把升高的电压以热能的方式消耗掉。

为了使得系统平稳降速，需要设置适当的减速时间，同时选择合适的制动电阻和制动单元才能满足需要。

目前关于制动电阻的计算方法有很多种，从工程的角度来讲要精确的计算制动电阻的阻值和功率在实际应用过程中不是很实际，主要是部分参数无法精确测量。

目前通常用的方法就是估算方法，由于每一个厂家的计算方法各有不同，因此计算的结果不大一致。

本文所介绍的计算方法仅仅是供参考，具体的情况要根据每一个现场的使用情况来进行分析计算。

2 制动电阻的介绍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。

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，台达原厂配置的就是这样的电阻；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。

3 制动电阻的阻值和功率计算3.1刹车使用率ED%制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。

精品文档制动电阻的选型：动作电压 710V1）电阻功率（千瓦） =电机千瓦数 *（10%--50%），1）制动电阻值（欧姆）粗略算法：R=U/2I~U/I在我国，直流回路电压计算如下：U=380*1.414*1.1V=600V 其中，R ：电阻阻值U :直流母线放电电压，I ：电机额定电流2）最小容许电阻（欧姆）：max（驱动器technical data 中要求，放电电压/额定电流），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。

精品文档制动电阻计算方法 :制动力矩制动电阻92% R=780/电动机 KW100% R=700/电动机 KW110% R=650/电动机 KW120% R=600/电动机 KW注：①电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大；②不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件 ; ③制动时间可人为选择；④小容量变频器(< 7.5KW)一般是内接制动单元和制动电阻的；⑤当在快速制动出现过电压时 , 说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值 .电阻功率计算方法 :制动性质电阻功率一般负荷 W(Kw)=电阻KV X 10%频繁制动(1分钟5次以上)W(Kw)=电阻KV X15%长时间制动(每次4分钟以上) W(Kw)=电阻KV X 20%精品文档欢迎您的下载，资料仅供参考!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。

制动电阻的选型：动作电压710V1) 电阻功率（千瓦）=电机千瓦数*(10%--50%)，1) 制动电阻值（欧姆）粗略算法：R=U/2I~U/I 在我国，直流回路电压计算如下：U=380*1.414*1.1V=600V 其中，R：电阻阻值U：直流母线放电电压，I：电机额定电流2) 最小容许电阻(欧姆)：max(驱动器technical data中要求，放电电压/额定电流)，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。

制动电阻计算方法:制动力矩制动电阻92% R=780/电动机KW100% R=700/电动机KW110% R=650/电动机KW120% R=600/电动机KW注：①电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大;②不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件;③制动时间可人为选择;④小容量变频器(≤7.5KW)一般是内接制动单元和制动电阻的;⑤当在快速制动出现过电压时,说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值.电阻功率计算方法:制动性质电阻功率一般负荷 W(Kw)=电阻KWΧ10℅频繁制动（1分钟5次以上） W(Kw)=电阻KWΧ15℅长时间制动（每次4分钟以上） W(Kw)=电阻KWΧ20℅欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。

制动力矩×制动电阻 = 制动单元动作电压值/电动机的额定功率92%×R = 780/电动机KW 100% R=700/电动机KW 110% R=650/电动机KW 120% R=600/电动机KW制动性质 =电阻功率一般负荷 W(Kw)电阻KWΧ10℅频繁制动（1分钟5次以上） W(Kw)电阻KWΧ15℅长时间制动（每次4分钟以上） W(Kw) 电阻KWΧ20℅常用制动电阻选配表(10ED,100%制动力矩)（仅适用于380V变频器选配制动电阻时参考)电机功率(kW)电阻值(Ω) 电阻功率（kW）制动力矩(%)7.5kW 100Ω 7kW 100% 11kW 70Ω 1kW 100% 15kW 47Ω 1.5kW 100% 18.5kW 38Ω 2kW 100% 22 kW 32Ω 2.2kW 100% 30kW 23Ω 3kW 100% 37kW 19Ω 3.7kW 100% 45kW 16Ω 4.5kW 100% 55k W 13Ω 5.5kW 100% 75kW 9Ω 7.5kW 100% 90kW 7.5Ω 9kW 100% 110kW 6Ω 11kW 100% 150kW 4Ω 15kW 100% 165-187kW 3.5Ω 20kW 100% 200-220kW 3Ω 25kW 100% 250-300 kW2.5Ω30kW100%制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数×制动期间平均消耗功率×制动使用率% 在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。

交流电机变频调速技术日益成熟，交流变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，交流电机维护量低，交流变频调速已取代直流调速，完全能够满足拉坯辊速度控制的需要。

4、5号连铸机的拉矫机为五辊双机架三驱动，上拉坯辊、下拉坯辊、矫直辊由三台同型号电机共同驱动，完成引锭杆的上下传送运行和连铸坯牵引，三台电机必须保持同步，与一般的同步要求不同的是要保证三个辊面的线速度相同，而不是三台电机的转速相同，以避免出现负载分配不均引起母线过压、欠压、过载故障。

制动电阻选型方法
1、制动力矩或制动电阻计算（380V系列）
92% R=780/电动机KW
100% R =700/电机功率
110% R=650/电动机KW
120% R=600/电动机KW （大于7.5KW电机）
R=400/电动机KW （小于7.5KW电机）
注：①电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大;②不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件;
③制动时间可人为选择;④小容量变频器(≤7.5KW)一般是内接制动单元和制动电阻的;⑤当在快速制动出现过电压时,说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值。

2、电阻功率计算方法:
电阻功率=电机功率*（10%--15%）
一般负荷W(Kw)=电机功率* 10℅
频繁制动（1分钟5次以上）W(Kw)=电机功率* 15℅
长时间制动（每次4分钟以上）W(Kw)=电机功率* 20℅
一般制动电阻器的选择应使制动电流Is不超过变频器的额定电流Ie,制动电阻最大功率Pmax要小于1.5倍的变频器功率,然后与过载系数相乘。

过载系数与减速时间和持续制动时间有关,具体要厂家提供电阻器过载系数及参数样本
表1：制动电阻快速选型速查表
RZX制动电阻箱。

制动单元和制动电阻旳选型方案所示为变频器调速系统旳二种运行状态，即电动和发电。

在变频调速系统中，电机旳降速和停机是通过逐渐减小频率来实现旳，在频率减小旳瞬间，电机旳同步转速随之下降，而由于机械惯性旳原因，电机旳转子转速未变。

当同步转速w1不不小于转子转速w时，转子电流旳相位几乎变化了180度，电机从电动状态变为发电状态；与此同步，电机轴上旳转矩变成了制动转矩Te，使电机旳转速迅速下降，电机处在再生制动状态。

电机再生旳电能P经续流二极管全波整流后反馈到直流电路。

由于直流电路旳电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器自身旳电容吸取，虽然其他部分能消耗电能，但电容仍有短时间旳电荷堆积，形成“泵升电压”，使直流电压Ud升高。

过高旳直流电压将使各部分器件受到损害。

因此，对于负载处在发电制动状态中必须采用必需旳措施处理这部分再生能量。

本文论述旳就是处理再生能量旳措施：能耗制动和回馈制动。

2 能耗制动旳工作方式能耗制动采用旳措施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（如图二所示）。

这是一种处理再生能量旳最直接旳措施，它是将再生能量通过专门旳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。

2.1 制动单元制动单元旳功能是当直流回路旳电压Ud超过规定旳限值时（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，前者是合用于小功率旳通用变频器，后者则是合用于大功率变频器或是对制动有特殊规定旳工况中。

从原理上讲，两者并无区别，都是作为接通制动电阻旳“开关”，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。

2.2 制动电阻制动电阻是用于将电机旳再生能量以热能方式消耗旳载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要旳参数。

一般在工程上选用较多旳是波纹电阻和铝合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有助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，优于老式瓷骨架电阻器，广泛应用于高规定恶劣工控环境使用，易紧密安装、易附加散热器，外型美观。

制动电阻阻值选型计算公式制动电阻在很多电气设备和系统中都起着重要的作用，比如说变频器、电梯系统等等。

要选对制动电阻的阻值，那就得有个靠谱的计算公式。

咱们先来说说为啥要选对制动电阻阻值。

就拿电梯来说吧，电梯上升的时候，电动机使劲儿拉着轿厢往上跑，这时候电动机消耗电能做功。

可电梯下降的时候，轿厢自己有往下跑的趋势，这时候电动机就变成了发电机，会产生电能。

如果不把这多余的电能消耗掉，那系统可就乱套啦，可能会出各种故障。

这时候制动电阻就派上用场啦，它能把多余的电能转化为热能消耗掉。

那怎么选阻值呢？这就得靠公式啦！一般来说，制动电阻阻值的计算公式是：R = Uc² / （0.1047 × (T × P - 0.2 × √(T × P) ) ）。

这里面的Uc 是直流母线电压，T 是制动时间，P 是制动功率。

举个例子吧，有个变频器，直流母线电压是 700V，要求制动时间是 5 秒，制动功率是 50kW 。

那咱们就来算算这个制动电阻阻值。

先算括号里的，0.1047×(5×50 - 0.2×√(5×50)) ，这算出来大概是 25.2 。

然后 700²÷25.2 ，算下来制动电阻阻值大约是 1944 欧姆。

可别觉得这公式一用就万事大吉啦。

实际应用中，还得考虑好多因素呢。

比如说环境温度，如果周围温度太高，电阻散热不好，那就得选个阻值稍微小一点的，不然电阻太热可能会出问题。

还有电阻的功率，选小了可扛不住那么大的能量消耗，会被烧坏的。

我之前在一个工厂里就碰到过因为制动电阻阻值选得不对出的问题。

那是一套大型的生产设备，制动电阻阻值没选好，结果运行了没多久，电阻就热得发烫，最后直接罢工了。

整个生产线都停了下来，那损失可大啦！后来经过仔细计算和重新选型，才解决了问题，让生产线又正常运转起来。

所以说呀，制动电阻阻值选型可不能马虎，这公式虽然重要，但结合实际情况灵活运用更关键。