引言

制動電阻，是波紋電阻的一種，主要用于變頻器控制電機快速停車的機械系統中，幫助電機將其因快速停車所產生的再生電能轉化為熱能。

變頻器的制動電阻是用于將電動機產生的再生能量以熱能方式消耗的載體，電機減速時，如果變頻器的輸出頻率對應的轉速小于電機的實際轉速，那么電動機將工作在發電狀態，向變頻器直流部分的電容充電，當電壓高于閥值電壓，制動回路將被接通，電流通過制動電阻放電產生熱量，達到消耗再生能量的目的。

選擇使用制動電阻需要考慮電阻阻值和電阻功率容量兩個參數，變頻器廠家推薦的制動電阻的參數僅滿足一般情況，不能滿足特殊工況條件下的應用要求。另外變頻器廠家為了減少制動電阻的檔次，經常對若干不同容量的電動機提供相同的制動電阻，使制動電阻的選擇不夠準確，且相對保守。

制動電阻的選擇除受到變頻器專用型能耗制動單元最大允許電流的限制外，與制動單元也并無明確的對應關系，其阻值主要根據所需制動轉矩的大小選擇， 功率根據電阻的阻值和使用率確定。 制動電阻阻值的選定有一個不可違背的原則：應保證流過制動電阻的電流IC小于制動單元的允許最大電流輸出能力，即：R > 800/Ic ,其中：800 -- 變頻器直流側所可能出現的最大直流電壓。Ic -- 制動單元的最大允許電流。為充分利用所選用的變頻器專用型制動單元的容量，通常制動電阻阻值的選取以接近上式計算的最小值為最經濟、同時還可獲得最大的制動轉矩，然而這需要較大的制動電阻功率。在某些情況下，并不需要很大的制動轉矩，此時比較經濟的辦法是選擇較大的制動電阻阻值、也因此可以減小制動電阻的功率，從而減少購買制動電阻所需的費用，這樣的代價是制動單元的容量沒有得到充分利用。

本文介紹了三種計算制動電阻兩個參數的方法，并對此進行分析比較。

1 通過轉動慣量確定制動電阻

1）計算制動力矩。制動力矩為

2 通過修正系數確定制動電阻

在電機轉速下降率基本恒定的情況下，使得制動轉矩和電機的額定轉矩相等就足以滿足大多數場合的制動要求。考慮到轉動慣量較大且制動較快的負載，所需制動轉矩也不會超過2TM,因此制動轉矩的取值范圍為

制動電阻消耗的功率由公式（6）得出。

對于不同的負載、不同的工藝要求，制動電阻接入制動電路的時間也不一樣，很多情況下，制動電阻還未達到額定溫升就被切除，因此，沒有必要按照制動電阻的實際額定功率來選擇。根據不同的情況適當進行修正。

2.1 不經常減速的負載

許多負載不經常減速，兩次減速的時間間隔比較長，制動電阻在減速期間產生的熱量有足夠的時間散去，每次消耗在制動電阻的電功率很難達到其額定功率，所以此類負載修正系數姿比較低，可根據表1 進行選擇。

2.2 經常加減速的負載

對于經常需要加減速的負載，制動電阻在減速期間產生的熱量在下一個減速周期來臨前不能夠散盡，有一定的剩余，所以會對下一個減速周期產生的熱量進行累加。

制動電阻產生的熱量與減速時間成正比，制動電阻的散熱量與減速周期成反比，所以引入減速時間占空比。

2.3 轉速持續下降的負載

當電機轉速下降，直流電壓超過電壓閥值UC,制動回路被接通，制動電阻處在工作狀態進行放電，放電結果使得直流電壓低于電壓閥值UC,制動回路被截止，制動電阻停止工作；電機轉速持續下降，制動電阻再次被接通，處在工作狀態。

在此過程中，制動電阻的發熱量和散熱量處于相對平衡，制動電阻修正系數姿=0.5~0.8.

3 通過降額系數來確定制動電阻

1）制動電阻RB的初選值由式（10）確定。

2）制動電阻RB的功率初選值由式（6）確定。

3）在工況條件下，制動電阻的功率主要取決于制動時間占空比琢。系統的制動時間比較短，在短時間內，制動電阻的溫升不足以達到額定溫升。

因此，決定制動電阻電功率大小的原則是系統制動時，在制動電阻的溫升不超過額定溫升的條件下，應盡量減小制動電阻的功率容量。

式中的R 為實際選用制動電阻阻值，則制動電阻的功率

式中的R 為實際選用制動電阻阻值，則制動電阻的功率

4 三種方法的分析與比較

1）通過轉動慣量確定的制動電阻相對比較精準，此方法適用于已經擁有轉動慣量詳細數據的設備。第二種方法和第三種方法的制動轉矩TB 被放大到電動機額定轉矩TM 的2 倍，影響制動回路消耗再生能量的效率。

2）第一種方法確定的最大制動電流是以功率管允許通過的最大電流為基準，由此確定的制動電阻阻值如果選取偏小，有可能在電動機減速過程中出現過電流，從而引起變頻器故障跳閘。

3）通過修正系數確定的制動電阻適合不同的負載，有針對性，如對于經常加減速的負載，設減速時間tS為2 s,減速周期tB為10 s,那么減速時間占空比琢為0.2,按照修正系數的選取規則，姿應為0.2.制動電阻在經過了2 s的減速產生的熱量在隨后的8 s內并不會有多少熱量散失，大量的熱量被慢慢地積累下來。

4）如果制動電阻阻值選取的小了，則需要更大的功率容量；如果制動電阻阻值選取的大了，則需要較小的功率容量。與實際選取電阻阻值之間的誤差在功率容量選取時得到了彌補。

5）在滿足減速工藝要求的條件下，選取制動電阻的基本原則是阻值和功率容量宜大不宜小，由此可知第二種方法和第三種方法選取的制動電阻更可靠。