电机制动器的选型方法【技巧】
正确选型制动单元和制动电阻
精心整理
正确选型制动单元和制动电阻
1、变频器能耗制动工作原理
在同一个电力拖动系统中,当电机转速高于变频器输出频率所对应的同步转速时,处于发电状态的电动机及负载的惯性能量将反馈到变频器中
(这种情况一般发生在电机被拖着走的时候,如起重机重物下降)。
但通用变频器大多没有设计使再生能量反馈到三相电源的功能，
因此所有变频器从电机吸收的能量都会保存在电解电容中，最终导致变频器中的直流母线电压因电容充电升高。
如处理不当，变频器就会报警停机。
制动电2PE PW GM 最大下降重量单位：牛
VM 最快下降速度单位：米/秒
η电机和变频器的内耗功率系数，一般为20%
计算出制动功率PW 后再计算制动电阻阻抗。
R<U dc 2/PW
其中：
U dc 在制动过程中，电阻两端的电压，例如：
1.35·1.2·415VDC(当输入电压是380—415VDC)，
1.35·1.2·500VDC(当输入电压是440—500VDC)，或
1.35·1.2·690VDC(当输入电压是525—690VDC)。
精心整理
R电阻器阻抗（欧姆）
再参照厂家提供的手册（如下表）配置相应的制动单元和制动电阻，选择合适的阻值，通过公式计
/R以及制动电阻的功率
算通过制动电阻的直流电流Imax=U
dc
P=I2*R,为了保证制动电阻的使用寿命选型时对制动电阻额定电流要适当放大为1.5*Imax。
制动器的结构形式及选择
§1 制动器的结构型式及选择除了辅助制动装置是利用发动机排气或其他缓速措施对下长坡的汽车进行减缓或稳定车速外，汽车制动器几乎都是机械摩擦式的，即是利用固定元件与旋转元件工作表面间的摩擦而产生制动力矩使汽车减速或停车的。
汽车制动器按其在汽车上的位置分为车轮制动器和中央制动器，前者是安装在车轮处，后者则安装在传动系的某轴上，例如变速器第二轴的后端或传动轴的前端。
摩擦式制动器按其旋转元件的形状又可分为鼓式和盘式两大类。
鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器。
内张型鼓式制动器的固定摩擦元件是一对带有摩擦蹄片的制动蹄，后者又安装在制动底板上，而制动底板则又紧固于前梁或后桥壳的突缘上(对车轮制动器)或变速器壳或与其相固定的支架上(对中央制动器)；其旋转摩擦元件为固定在轮毂上或变速器第二轴后端的制动鼓，并利用制动鼓的圆柱内表面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩，故又称为蹄式制动器。
外束型鼓式制动器的固定摩擦元件是带有摩擦片且刚度较小的制动带；其旋转摩擦元件为制动鼓，并利用制动鼓的外圆柱表面和制动带摩擦片的内圆弧面作为一对摩擦表面，产生摩擦力矩作用于制动鼓，故又称为带式制动器。
在汽车制动系中，带式制动器曾仅用作某些汽车的中央制动器，现代汽车已很少采用。
由于外束型鼓式制动器通常简称为带式制动器，而且在汽车上已很少采用，所以内张型鼓式制动器通常简称为鼓式制动器，而通常所说的鼓式制动器即是指这种内张型鼓式结构。
盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。
当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。
盘式制动器常用作轿车的车轮制动器，也可用作各种汽车的中央制动器。
车轮制动器主要用作行车制动装置，有的也兼作驻车制动之用；而中央制动器则仅用于驻车制动，当然也可起应急制动的作用。
鼓式制动器和盘式制动器的结构型式也有多种，其主要结构型式如下表所示.1.鼓式制动器的结构型式及选择鼓式制动器可按其制动蹄的受力情况分类(见图1)，它们的制动效能、制动鼓的受力平衡状况以及车轮旋转方向对制动效能的影响均不同。
制动器的选择
6 制动器选择及运行打滑验算6.1概述制动器是用于机构或机器减速或使其停止的装置。
有时也用于调节或限制机构或机器的运动速度。
它是保证机构或机器正常安全工作的重要部件。
制动器类型的选择应考虑以下几点：①对于水平运行的起重机机械的运行，为了控制动转矩的大小以便准确停车，则应多采用常开式制动器。
②应充分注意制动器的任务。
对于安全性有高度要求的机构，需装设双重制动器。
③应考虑应用的场所。
例如安装制动器的地点有足够的空间时，则可选择外抱式制动器，空间受限制处，则可采用内蹄式﹑带式或盘式制动器。
④运行机构的制动器，应安装在电动机的轴端。
这是因为车体质量和惯性大，制动时高速轴能起一部分缓冲作用，以减少制动时的冲击。
6.2制动器的计算运行机构的制动器根据起重机满载、顺风和下坡运行制动工况选择，制动器应使起重机在规定的时间内停车，制动转距按下式计算：2121()2000()()[0.975]()9.55IIIZ P W W zD T F F F i m m t k J J n mQ G v N m nηη=+-+''+++式（6.1）式中：IIW F ——风阻力（N ），按工作状态最大计算风压II q ，因为是室内起重机故其为0；1m F ——为摩擦阻力 m '——制动器个数；z t ——制动时间，参考下表选取；pF ——坡道阻力，计算公式是()pF QG i =+，i 值与起重机类型有关。
桥式起重机为0.001；D ——为车轮踏面直径（mm ）； v ——为运行机构的稳定运行速度（2m s）；η——为机械传动效率；k ——考虑其他传动件飞轮矩影响系数，折算到电动机轴上可取k=1.1～1.21J ——电动机转子转动惯量（2kg m）；2J ——电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量（2kg m）；n ——电动机额定转速（m inr ）；m ——电动机个数。
代入数据得：22000.91(2613)20000.001224.2260001.440.91.1(99102)9402[0.975]9409.55210()z T N m =-+++≈式（6.2）运行机构加（减）速度a 及相应加（减）速度时间t 的推荐值如下表：6.3制动器型号的选择通过对以上数据的计算综合各方面因素决定选用如下制动器型号：表6.2 制动器型号及性能特征6.4 大车运行机构打滑验算为了保证起重机运行时可靠的起动和制动，防止驱动轮在轨道上打滑，而避免影响起重机的正常工作和加剧车轮的磨损，应分别对驱动轮作起动和制动的打滑验算。
伺服电机制动电阻选型计算
伺服电机制动电阻选型计算伺服电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
在实际应用中，伺服电机常常需要进行制动操作，以实现对机械装置的精确控制。
制动电阻是伺服电机制动的重要组成部分，它能够通过将电能转化为热能，实现对电机的制动。
本文将以伺服电机制动电阻选型计算为主题，对制动电阻的选型进行详细介绍。
在选型制动电阻之前，首先需要确定伺服电机的工作条件和性能要求。
这包括电机的额定电压、额定电流、最大制动扭矩等参数。
根据这些参数，可以计算出伺服电机在制动过程中产生的功率，并据此确定制动电阻的功率容量。
制动电阻的功率容量一般应大于伺服电机在制动过程中的功率输出，以确保制动电阻能够有效地吸收电机的能量。
在计算功率容量时，需要考虑伺服电机制动过程中的能量损耗，以及制动电阻的温升限制。
通常情况下，制动电阻的功率容量应大于伺服电机的额定功率，以确保制动过程的稳定性和可靠性。
除了功率容量，制动电阻的阻值也是选型的重要参数。
阻值的大小直接影响制动电阻的功率消耗和制动效果。
通常情况下，制动电阻的阻值应根据伺服电机的额定电压和额定电流来确定。
根据伺服电机的额定电流和额定电压，可以计算出伺服电机在制动过程中产生的最大功率，并据此确定制动电阻的阻值。
还需考虑制动电阻的温升限制。
制动电阻在工作过程中会产生大量的热量，如果温升过高，可能会导致电阻器损坏或降低制动效果。
因此，在选型制动电阻时，需要根据伺服电机的工作条件和性能要求，计算出制动电阻的温升，并选择适当的散热方式，以确保制动电阻的可靠性和使用寿命。
还应考虑制动电阻的尺寸和安装方式。
制动电阻的尺寸应根据实际应用场景和安装空间来确定，以确保制动电阻能够方便地安装在伺服电机或控制柜中。
同时，还需考虑制动电阻的维护和检修便利性，以便在需要时能够方便地对制动电阻进行维修和更换。
伺服电机制动电阻的选型计算需要考虑伺服电机的工作条件和性能要求，确定制动电阻的功率容量、阻值、温升限制等参数。
通过合理选型制动电阻，可以确保伺服电机在制动过程中的稳定性和可靠性，实现对机械装置的精确控制。
电机的制动方式及注意事项
电机的制动方式及注意事项1.机械制动机械制动是指通过机械装置来实现电机的制动。
常见的机械制动方式有刹车制动、摩擦制动和反作用制动。
（1）刹车制动：刹车制动是通过刹车片与刹车盘之间的摩擦来实现制动。
它具有制动力矩大、制动效果稳定等优点，常用于需要快速停止电机转动的场合。
使用刹车制动时需要注意刹车片的磨损情况，防止过度磨损导致制动效果下降或失效。
（2）摩擦制动：摩擦制动是通过松动储能装置，使制动摩擦片与制动轮摩擦产生制动力矩。
摩擦制动具有简单可靠的优点，但制动效果比较受制动片与制动轮之间的摩擦系数影响。
因此，在使用摩擦制动时需要控制好制动片与制动轮之间的间隙，并注意保持制动片与制动轮的清洁。
（3）反作用制动：反作用制动是通过改变电动机的供电方式来实现制动，即改变电机的电流方向，使电机产生逆转力矩来实现制动。
反作用制动具有无磨损、制动效果好等优点，常用于对刹车装置要求很高或需要反复制动的场合。
2.电磁制动电磁制动是通过电磁装置来实现电机的制动。
常见的电磁制动方式有电磁制动器和电磁刹车器。
（1）电磁制动器：电磁制动器是利用电磁线圈产生的电磁力来实现制动。
它具有制动力矩大、制动效果稳定等优点。
使用电磁制动器时需要注意保持电磁线圈的正常工作状态，防止因电磁线圈故障导致制动失效。
（2）电磁刹车器：电磁刹车器是利用电磁线圈产生的电磁力来实现制动的一种特殊形式。
它主要用于需要定时刹车或需要持续制动的场合，如升降机、起重机等。
在使用电磁刹车器时需要注意线圈的绝缘状态，避免因绝缘损坏导致刹车器失效。
3.回馈能量制动回馈能量制动是通过将电机产生的能量回馈给电网来实现制动。
它主要用于大型电机的制动，可以减少能量浪费。
使用回馈能量制动时需要注意控制回馈功率，避免对电网造成影响。
在使用电机制动时需要注意以下几点：（1）制动器的选择：根据电机的转动惯量、制动时长和制动力矩要求，选择适合的制动方式和制动器。
（2）制动器的安装：制动器的安装位置应易于操作和维修，并注意固定牢固，防止在制动时产生振动。
制动器选择计算公式
制动器选择计算公式在车辆制动系统中，制动器是至关重要的组成部分。
它们负责将车辆的动能转化为热能，从而减速或停止车辆。
因此，选择适当的制动器对于车辆的性能和安全性至关重要。
在选择制动器时，需要考虑诸多因素，包括车辆的重量、速度、使用环境等。
本文将介绍制动器选择的计算公式，帮助工程师们更好地选择适合的制动器。
首先，我们需要了解一些基本的概念。
制动器的性能通常由制动力和制动力矩来描述。
制动力是指制动器施加在车轮上的力，而制动力矩则是制动器施加在车轮上的力乘以制动器半径。
制动器的选择计算公式将涉及到这些参数。
1. 制动力计算公式。
制动力的计算公式可以表示为：F = μ m g。
其中，F为制动力，μ为摩擦系数，m为车辆的质量，g为重力加速度。
摩擦系数是指制动器和车轮之间的摩擦系数，它取决于制动器和车轮的材料。
一般来说，摩擦系数越大，制动力越大。
2. 制动力矩计算公式。
制动力矩的计算公式可以表示为：T = F r。
其中，T为制动力矩，F为制动力，r为制动器半径。
制动力矩是制动器施加在车轮上的力乘以制动器半径，它反映了制动器对车轮的制动能力。
3. 动能计算公式。
在选择制动器时，还需要考虑车辆的动能。
动能的计算公式可以表示为：E = 0.5 m v^2。
其中，E为动能，m为车辆的质量，v为车辆的速度。
动能是车辆的速度和质量的函数，它反映了车辆在运动过程中所具有的能量。
综合考虑以上几个公式，我们可以得出制动器选择的计算公式：T = μ m g r。
根据这个计算公式，我们可以计算出所需的制动力矩，从而选择适合的制动器。
需要注意的是，实际的制动器选择还需要考虑到制动器的类型、材料、散热能力等因素，这些因素将对制动器的性能产生重要影响。
除了上述的计算公式外，还有一些其他因素需要考虑。
例如，制动器的热容量、制动器的响应时间、制动器的耐久性等。
这些因素将对制动器的选择产生重要影响，工程师们在选择制动器时需要综合考虑这些因素。
制动器的结构型式及选择
汽车制动系统设计§0 概述汽车制动系是用以强制行驶中的汽车减速或停车、使下坡行驶的汽车车速保持稳定以及使已停驶的汽车在原地(包括在斜坡上)驻留不动的机构。
随着高速公路的迅速发展和车速的提高以及车流密度的日益增大，为了保证行车安全，汽车制动系的工作可靠性显得日益重要。
也只有制动性能良好、制动系工作可靠的汽车，才能充分发挥其动力性能。
汽车制动系至少应有两套独立的制动装置，即行车制动装置和驻车制动装置；重型汽车或经常在山区行驶的汽车要增设应急制动装置及辅助制动装置；牵引汽车应有自动制动装置。
行车制动装置用作强制行驶中的汽车减速或停车，并使汽车在下短坡时保持适当的稳定车速。
其驱动机构常采用双回路或多回路结构，以保证其工作可靠。
驻车制动装置用于使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至斜坡上，它也有助于汽车在坡路上起步。
驻车制动装置应采用机械式驱动机构而不用液压或气压式的，以免其产生故障。
应急制动装置用于当行车制动装置意外发生故障而失效时，则可利用应急制动装置的机械力源(如强力压缩弹簧)实现汽车制动。
应急制动装置不必是独立的制动系统，它可利用行车制动装置或驻车制动装置的某些制动器件。
应急制动装置也不是每车必备，因为普通的手力驻车制动器也可以起应急制动的作用。
辅助制动装置用于山区行驶的汽车上，利用发动机排气制动、电涡流或液力缓速器等辅助制动装置，则可使汽车下长坡时长时间而持续地减低或保持稳定车速并减轻或解除行车制动器的负荷。
通常，在总质量为5t以上的客车上和12t以上的载货汽车上装备这种辅助制动减速装置。
自动制动装置用于当挂车与牵引汽车连接的制动管路渗漏或断开时，能使挂车自动制动。
任何一套制动装置均由制动器和制动驱动机构两部分组成。
制动器有鼓式与盘式之分。
行车制动是用脚踩下制动踏板操纵车轮制动器来制动全部车轮，而驻车制动则多采用手制动杆操纵，且具有专门的中央制动器或利用车轮制动器进行制动。
中央制动器位于变速器之后的传动系中，用于制动变速器第二轴或传动轴。
制动单元和制动电阻的选型方案
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。
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要选择一款合适的电测试平台的负载，首先需要来了解各类型的负载制动器的特性及工作原理：
一、电涡流制动器
电涡流制动器是目前国内先进的模拟加载设备，主要用来模拟各种动力装置的输出性能，由感应盘、电枢和励磁部分等组成。
当与转子同轴装配的励磁线圈通直流电时，其产生的磁通经电枢体、涡流环、气隙和转子形成闭合回路。
由于转子外圆面被制成有均匀分布的齿和槽，故在气隙和电枢体或涡流环表面产生疏密相间的磁场，因此，转子被拖动旋转时，电枢体和涡流环内表面上任何一点的磁场产生叫变变化，由此感应出“涡流”，在“涡流”和磁场的耦合作用下，在转子上产生制动力矩。
由于电枢体是通过机座固定在底板上的，故转子无法带动电枢体旋转，动力机械输出的功率被转化成电枢体和涡流环上“涡流”产生的等值热量，热量由进入电枢体和涡流环冷却水槽中持续不断的冷却水及涡流制动器自身消耗。
对应于励磁线圈每一恒定的电流，电涡流制动器均表现出一条转矩依附于转速的稳定制动特性曲线，通过改变励磁电流的大小，即可以改变制动力矩。
二、磁粉制动器
磁粉制动器是采用磁粉作介质，在通电情况下形成磁粉链来传递扭矩的新型传动元件，由内转子、外转子、激磁线圈及磁粉组成。
当线圈不通电时，主动转子旋转，由于离心力的作用，磁粉被甩在主动转子的内壁上，磁粉与从动转子之间没有接触，主动转子空转。
接通直流电源后产生电磁场，工作介质磁粉在磁力线作用下形成磁粉链，把内转子、外转子联接起来，从而达到传递、制动扭矩的目的。
在同滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动节约能源等优点。
三、磁滞制动器
磁滞制动器由转子和定子磁极两大部分组成，转子由特殊的磁滞材料制成，定子磁极中有一定的间隙，转子在间隙中转动。
当线圈通电时，间隙中产生磁场，从而使转子产生磁滞效应。
当磁滞转子在外力作用下克服磁滞力转动时，产生额定的扭矩。
扭矩仅与激磁电流大小有关，与转速无关，实现非接触的扭矩传输。
四、伺服电机
伺服电机分为直流和交流伺服电动机两大类，可高精确控制速度、位置，将电压信号转化为转矩、转速，以驱动控制对象。
伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
其主要特点是，当电压信号为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
五、如何选型
其次还需根据被测电机的转速、扭矩、功率等属性及上述负载适合场景来选择合适的负载。
各类型的负载都有各自的优缺点：
1.电涡流，适合高速大功率场合，5kw下最高转速可支持30,000rpm；
2.磁粉制动，价格低廉，主要应用于低速大功率场合，但需要考虑散热问题，精度较低，会有零飘；
3.磁滞制动器，适合高速小功率场合，扭矩范围很小，5kw左右的功率最高只能测到
30N.m；
4.伺服电机，适合精度要求高的场合，测试可重复性好，支持馈能式负载。
转速和扭矩的范围不固定，可根据被测电机的特性可以灵活挑选对应的负载电机。
故根据被测电机的测试需求，通过比较各类型负载的特性来决定选择哪一款负载制动器。