变频器动力制动能量的计算
变频器制动电阻介绍及计算方法
变频器制动电阻介绍及计算方法1 引言目前市场上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。
目前关于制动的计算方法有很多种，从工程的角度来讲要精确的计算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。
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和铝两种：波纹电阻采用表面立式波纹有利于散热减低寄生量，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，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 制动电阻的阻值和算刹车使用率ED%制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。
刹车使用率ED%定义为减速时间T1除以减速的周期T2,制动刹车使用率主要是为了能让和有充分的时间来散除因制动而产生的热量；当刹车电阻发热时，电阻值将会随温度的上升而变高，制动转矩亦随之减少。
刹车使用率ED%=制动时间/ 刹车周期=T1/T2*100%。
（图1）图1刹车使用率ED%定义现在用一个例子来说明制动使用率的概念：10％的制动频率可以这样理解，如果制动电阻在10秒钟能够消耗掉100％的功率，那么制动电阻至少需要90秒才能把产生的热量散掉。
制动单元动作电压准位当直流电压大于等于制动电压准位（甄别阈值）时，刹车单元动作进行能量消耗。
台达制动电压准位如表1所示。
制动电阻设计（1）工程设计。
实践证明，当放电电流等于电动机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩了，因此制动电阻的粗略计算是：其中：制动电压准位电机的额定电流为了保证不受损坏，强制限定当流过制动电阻的电流为额定电流时的电阻数值为制动电阻的最小数值。
变频器的节能计算方法
变频器的节能计算方法变频器是一种可调速电力传动设备，被广泛应用于工业生产中。
随着对能源的需求增加以及节能环保意识的增强，如何计算变频器的节能效果，成为了工程师们关注的焦点。
本文将介绍变频器节能计算的方法，以及如何利用变频器实现节能。
首先，变频器的节能计算方法有两种：理论计算法和现场测量法。
理论计算法是指根据产量和负载情况，通过替代常规驱动方案和变频器驱动方案的能耗数据差异进行计算。
具体的计算步骤如下：1.首先，将常规驱动方案和变频器驱动方案的能耗指标进行对比，包括各自的耗电功率、负载率等。
2.然后，计算两种方案的能耗差值，即差额能耗。
3.根据给定的产量和负载情况，计算在实际运行条件下的节能量。
这种方法需要根据实际情况进行参数设定，比较耗时且精确度相对较低。
现场测量法是直接在现场进行的，通过监测不同驱动方案的实际耗电情况，比较两种方案的能耗差异。
具体的计算步骤如下：1.在常规驱动方案和变频器驱动方案下，分别记录电流、电压、功率因数、负载率等参数，并计算实时能耗。
2.比较两种方案的实际能耗，计算能耗差值。
这种方法需要在实际生产过程中进行测试，能够准确反应不同方案的能效差异。
在实际应用中，选用变频器驱动方案可以有效实现节能。
变频器具有以下的节能特点：1.调速功能：变频器可以根据实际负载需求，实现频率、电压的调整，从而实现节能效果。
2.压缩机控制：变频器可应用于空调、冷冻系统等设备中，通过调整压缩机的运行频率，降低能耗。
3.制动能量回馈：变频器可以将制动过程中产生的能量回馈到电网中，减少能量的浪费。
4.负载自适应：变频器能够根据负载情况，自动调整输出功率，实现最佳能效。
在节能方面，变频器的应用主要体现在两个方面：1.优化原有设备：通过安装变频器来替换常规驱动方式，实现设备的节能改造。
2.设备选型：在新设备选型时，优先选择带有变频器驱动的设备，以达到节能的目的。
总结来说，变频器的节能计算方法包括理论计算法和现场测量法，可以通过对比不同驱动方案的能耗差异来计算实际的节能效果。
变频器制动单元的使用及其计算
制动电阻Ｒ可按下式来选取 Ｒ向。≤Ｒ≤Ｒｚ
２制动单元和电阻的使用
对于大多数的通用变频器，图１中的电平检测 电路、晶体管Ｖ Ｂ、二极管Ｖ Ｄ一般都设置在变频器 柜体的外部，只有功率较小的变频器才将Ｒ ｚ置于 装置的内部。以ＶＳ一６１６Ｇ５系列变频器为例， ２２０ Ｖ级７．５ ｋｗ以下变频器就设置在内部，如有需
制动电阻可按下式计算
Ｒｚ≤嘿／Ｐ。１
（５）
式中 Ｕ Ｂ为直流母线电压基准值，通常对２２０ Ｖ
变频器取３８０ Ｖ，对４００ Ｖ变频器取７６０ Ｖ。
图１制动单元的结构框图
由图１可知，在由晶体管和电阻Ｒｚ构成的放电 回路中，其最大电流还受到晶体管的最大允许电流 ｋ的限制，且随变频器的不同而不同，计算制动回 路允许的最小电阻为
5.期刊论文 何敬德.韩保民.刘振坚.芮国洪 变频器制动单元在电牵引采煤机上的应用分析 -煤矿自动化2001(4)
根据电牵引采煤机的使用情况,提出了采煤机使用制动单元的必要性.分析并计算出采煤机在减速和沿倾斜煤层下行两种情况下的制动功率,并给出使 用制动单元的电气方案.
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1.期刊论文 张峰 变频器制动单元和制动电阻的计算 -港口装卸2004(3)
着重对变频器驱动三相交流电动机带大位能负载下放时,变频器电气制动动态过程进行分析,依据制动转矩和制动过程时间的要求,合理计算制动单元 和制动电阻,并对轮胎式集装箱门式起重机(RTG)的起升变频器制动单元和制动电阻进行校验,以获得理想的快速制动特性.
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变频器节能效率计算完整版
变频器节能效率计算标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。
与实际的工况存在较大的可调整空间。
在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。
同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。
1变频调速原理三相异步电动机转速公式为:60fn=式中：n-电动机转速，r/min；f-电源频率，Hz；p-电动机对数s-转差率,从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。
变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。
变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。
电机定子绕组内部感应电动势为U 1≈U 1=4.44U 1UU 11式中U 1-定子绕组感应电动势，V ；1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数；U 1-基波绕组系数。
在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。
由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。
若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1⁄保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。
这种方式称为恒磁通控制方式。
此时电动机转矩为T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22U 2)(U 1U 1)2式中T -电动机转矩，；U 1—电源极对数；U—磁极对数；U—转差率；U2—转子电阻；U2—转子电抗；由于转差率U较小，(U2U⁄)2U22则有T≈U1UU12πU2U(U11)2=UU1U其中U=U1U2πU2(U1 U1)2由此可知：若频率U1保持不变则T∝s；若转矩T不变则s∝1U1⁄；常数由此可知：保持U1U1=⁄常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。
变频节能计算公式表
变频节能计算公式表一、基本概念。
1. 功率（P）- 定义：单位时间内所做的功。
在电学中，对于直流电路，P = UI（U为电压，I为电流）；对于交流电路，P=√(3)UIcosφ（三相电路，cosφ为功率因数）。
- 单位：瓦特（W）、千瓦（kW）等。
2. 频率（f）- 定义：是指单位时间内完成周期性变化的次数。
在交流电路中，我国的工业用电频率为50Hz。
- 单位：赫兹（Hz）。
二、变频节能原理相关公式。
1. 电机转速公式。
- n = 60f(1 - s)/p- 其中n为电机转速（r/min）；f为电源频率（Hz）；s为电机转差率（一般在0.01 - 0.05之间）；p为电机极对数。
- 当通过变频器改变电源频率f时，电机转速n会相应改变。
2. 变频调速时电机功率与频率的关系。
- 根据相似定律，对于异步电动机，当电机转速改变时，其转矩T与转速n近似满足T∝ n^2，功率P = Tn/9550（P单位为kW，T单位为N· m，n单位为r/min）。
- 在变频调速过程中，假设负载转矩不变，由于T不变，当频率f降低时，转速n降低，根据P = Tn/9550，功率P会相应降低。
3. 节能计算示例。
- 设某电机额定功率P_e为10kW，额定转速n_e为1440r/min，额定频率f_e=50Hz，现通过变频器将频率降低到40Hz。
- 首先根据电机转速公式n = 60f(1 - s)/p，假设转差率s不变，可得n_1/n_e=f_1/f_e，即n_1=n_e× f_1/f_e。
- 代入数值可得n_1=1440×40/50 = 1152r/min。
- 由于负载转矩不变，根据P = Tn/9550，可得P_1/P_e=n_1/n_e，所以P_1=P_e× n_1/n_e。
- 代入数值P_1=10×1152/1440 = 8kW。
- 节能率eta=(P_e-P_1)/P_e×100%=(10 - 8)/10×100% = 20%。
变频器功率计算
3、电磁调速系统 电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成，通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。
转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻､磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。
如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡，且忽略不计的话，转差离合器的输入､输出功率可由下式计算： 电动机轴输出功率 式中：T2—转差离合器的输出转矩 n2 –-转差离合器的输出轴转速 电动机的输出功率，即为转差离合器的输入功率。
对于恒转矩负载，T= T1 = T2=常数，所以，转差离合器的效率： 电磁调速电机为鼠笼式电机，由于输入功率和转矩均保持不变，鼠笼式电机的功率保持不变。
损耗以有功的形式表达出来，损耗功率通过转差离合器涡流发热并由电枢上的风叶散发出去。
由损耗功率公式(10)可以清楚看到，电磁调速电机的转速越低，浪费能源越大，然而生产机械的转速通常不在最大转速下运行，变频调速是一种改变旋转磁场同步速度的方法，是不耗能的高效调速方式，因此改用变频调速的方式会有非常好的节能效果，节省的能量直接可用(10)式计算。
4､液力偶合器调速系统 液力偶合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量，电动机通过液力偶合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力偶合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载。
液力偶合器有调速型和限矩型之分，前者用于电气传动的调速，后者用于电机的起动，系统中的液力偶合器在电机起动时起缓冲作用。
由于液力偶合器的结构与电磁转差离合器类似，仿照电磁调速器效率的计算方法，可得： 同样，用(12)式可计算将液力耦合器调速改造为变频调速后的节能量。
5､绕线式电机串电阻调速系统 绕线式电机最常用改变转子电路的串接电阻的方法调速，随着转子串接电阻的增大，不但可以方便地改变电机的正向转速，在位能负载时，还可使电机反向旋转和改变电机的反向转速，因此这种调速方式在起重﹑冶金行业应用较多。
变频器制动单元的使用及其参数的计算
直流回路虽然并联大电容，但只能吸收部分能量，当负载惯量大或频萦变速时，由于回馈能量大，电容难以吸收，在这种场合，就需要使用制动单元，由制动单元监测直流回路电压，控制制动电阻的通断，形成一个斩波电路，如图的虚框示意，由此消耗电机回馈的电能，并产生制动力矩，获得瞬时减速快速停车的效果。
此外，在电梯的变颇调速系统中，一般也采用制动单元控制制动电阻工作的方法，达到减速停车释放能量的目的，这既减小使用四象限变频器的高投资，也避免电能回馈电网可能引起的污染。
几夕一调速系统的转矩值一调速系统的转动惯量，即电动机与负载转动惯量之和口一电动机的旋转角速度。
此式实际上是牛顿第二运动定律在电力拖动系统中的表达式。
由于电动机和工作机械（负载）的产品目录给出的参数一般不是转动惯量而是飞轮惯量为了便于计算，根据一瓷所以丸‘可变换为一寄箭寰。
，以军二二厂式中习一电动机6硬和负载6硬之和一转速一常数，即卫丝名互2互一二互Z 互由图示意的制动时间图，设电动机从最高转速减速到。
须用秒时间，系统重复使用的周期为勺秒。
因此，合理地配备制动单元及其制动电阻，将关系到变频器与系统的安全可靠的使用。
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制动能量计算方法
制动能量计算方法
制动能量是指车辆在制动过程中转化为热能的能量。
制动能量的计算方法可以使用以下公式：
制动能量 = 车辆质量 ×初始速度² ÷ (2 ×刹车效率)
其中，
- 车辆质量是指车辆的总质量，包括车辆本身的重量以及携带
的乘客和货物的重量。
- 初始速度是指车辆开始制动时的速度。
- 刹车效率是指制动系统的效率，通常是一个小于1的小数，
表示制动过程中转化为热能的能量与总能量的比值。
这个公式假设在制动过程中没有其他能量损失，只有将运动能量转化为热能。
实际情况中，会有一部分能量转化为其他形式，比如声能或者机械能损失等。
因此，这个公式只能作为一个大致的估计值，实际情况可能会有所偏差。
在实际应用中，可以根据具体车辆和制动系统的参数，以及实际制动的速度和距离来进行更精确的计算。
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Title: How to calculate the braking energy
主题：怎样计算制动能量
Key Word: braking energy, braking unit, braking resistor
关键字：制动能量，制动单元，制动电阻
摘要：在使用变频器的能耗制动时，如何计算制动能量？
关于变频器的制动能量的计算
当一台感应电机被机械驱动，并且有一台变频器给电机的出线端子提供某一电压的时候，它将作为一台发电机给变频器回馈能量。
通常，在交流电机和负载的减速阶段，储存的大部分能量将被电机转化为电能反馈到变频器。
当一个高惯性负载突然减速时，会有过大的反馈能量不能被变频器的直流母线所吸收，导致直流母线上电压过高而跳闸。
由于变频器的直流侧电容只能吸收很小一部分的反馈能量，对于超过系统本身损耗的的制动力矩, 需提供一个动力制动电路来消除剩余能量。
通过控制一个专用的制动控制电路控制的制动单元的工作/停止周期来防止直流母线上的电压过高。
通过控制在发电过程中制动单元的工作/停止周期来防止直流电压超过最大值和直流侧电容的过度充电。
许多变频器的固有特征是当输出频率小于基础频率时，为恒定V/F比值控制（力矩恒定）；当输出频率大于基础频率时，为恒电压控制（功率恒定）。
因为其恒压变频特性，基础频率之上的再生功率是恒定的，但在基础频率之下，将逐渐衰减至在速度为零时功率为零。
当停车时，系统固定损耗大多数情况为摩擦力使驱动系统停止.
当运行在基础频率之上任何速度，再生功率都为最大值且保持恒定，此时制动电阻器发挥最大功效。
最大制动扭矩与在恒定电压下反比于电阻值的再生电流是一对函数关系。
于是电阻值的选择决定了制动扭矩的大小。
电阻的额定功率取决于制动周期（制动时间和循环时间）和电阻的冷却。
出于安全的考虑，通常使用一个热继电器来单独保护电阻防止持续过载。
这个热继电器应该控制切断变频器输入电源。
制动电阻的应用
通常情况下，当电源为380-460V时，变频器的直流母线电压最大值为800V，电阻，电缆，绝缘需
与此工作电压匹配。
电阻值及额定功率可以由需吸收的能量，即释放的功率值和连续减速的延时时间算出。
为了得到电阻的阻值需要知道要求的制动扭矩；为了得到电阻的额定功率需要知道负载的能量有多大。
电机和负载的动能等于25.0ωJ
在此 J = 电机和驱动器的总转动惯量(2Kgm )
ω= 角速度 (弧度值/秒), 或者 60
2n ⨯π。
因为能量与角速度的平方成正比，系统的最大能量集中在高速状态，会在开始减速的时候传递给电阻。
假如电机运转在基础频率之上，传递给电阻的能量为定值，直到降至基础频率以下。
用于制动周期的制动电阻应能承受热冲击，推荐使用额定脉冲式电阻。
举例：
转动惯量为102
kgm 的负载由1500rpm 减速到静止。
计算制动电阻值，额定功率。
需要的数据:
电机及驱动 30kW
电机额定转矩 191Nm
减速时间 待定
重复周期时间 30 s
负载转动惯量 (J) 102kgm
电阻阻值(R) 未知
电阻额定功率值（Pr ） 未知
电阻工作电压 (V) 750V
首先最基本的一步是确定减速时间 (b T ): max
602b b M n J t ⨯⨯⨯=π
最大减速发生在电机额定转矩的150%。
最大值 b M max =1.5 ⨯ 191 = 286.5,
最快的减速时间b T :
48.55
.28655.9150010=⨯⨯=
b t 秒 可以确定一个实际的减速时间d T , 对于这个例子，令d T =7s.
计算减速时间为7s 时需要的制动转矩b M
d
b t n J M ⨯⨯⨯=602π
7
55.9150010⨯⨯=
Nm 38.224=
制动功率为：
310
602⨯⨯⨯=n M P b b π Kw 3
1055.9150038.224⨯⨯= = 35.24kW
制动电阻阻值为：
Ω=⨯==161024.357503
2
2Pb V R
电阻的额定功率为：
由于制动电阻的工作为间歇性的，其额定功率可按间歇性的功率选择而不必是连续功率。
优点是可根据电阻的过载系数来充分利用电阻的过载值（O/L), 这个系数可由一组冷却曲线得出，这个曲线是由制动电阻生产商或者供应商提供的。
在这个例子中，减速时间设置为7秒，循环周期时间为30秒。
所选择的电阻的额定功率为：
Lfactor
O P P b r /=
235kW = = 17.5Kw
实际上，在再生制动过程中，电机和负载的机械损耗可耗散15%到20%的制动能量。
通常的情况下，实际上推荐的制动电阻阻值是代表应用中的最小值，使用推荐的阻值有可能会产生额外的制动转矩。
然而，由于负载惯量的能量反馈值是由减速度决定，制动单元通过调整制动电阻的运行/停止周期来实现按照实际速率消耗能量。