### 变频器制动电阻的计算
#### 一、引言
在现代工业自动化领域，变频器作为控制电动机转速的关键设备，其性能直接影响到整个系统的稳定性和效率。在变频器的应用中，制动电阻是实现快速制动的重要组成部分。合理地计算和选择制动电阻不仅能够提高系统的响应速度，还能有效防止过热等故障的发生。
#### 二、变频器制动电阻阻值选择
制动电阻的选择是一个关键环节，主要依据所需制动转矩的大小来决定。制动电阻阻值的选定遵循一个基本原则：确保流过制动电阻的电流小于制动单元的最大允许电流。具体计算方法如下：
- **计算公式**：\[ R > \frac{800}{I_c} \]
- 其中，\( 800 \) 是变频器直流侧可能出现的最大直流电压。
- \( I_c \) 表示制动单元的最大允许电流。
为了最大限度地利用制动单元的容量，通常建议选择接近计算公式的最小值作为制动电阻的阻值，这样可以获得最大的制动转矩，但同时需要较大的制动电阻功率。如果实际应用中不需要很大的制动转矩，则可以选择较大的制动电阻阻值来降低成本，但这意味着制动单元的容量没有被充分利用。
#### 三、变频器制动电阻功率计算
制动电阻功率的计算较为复杂，因为它与多个因素相关。首先需要根据选定的制动电阻阻值来确定其功率值。瞬时功率的计算公式为：
- **瞬时功率计算公式**：\[ P_{瞬} = \frac{700^2}{R} \]
- 其中，\( 700 \) 为典型直流母线电压值。
制动电阻并非持续工作，而是间歇性的，因此可以通过选择制动电阻的使用率来更准确地计算其功率。实际消耗的功率可通过以下公式计算：
- **实际功率计算公式**：\[ P_{额} = \frac{700^2}{R} \times r_B\% \]
- 其中，\( r_B\% \) 表示制动电阻使用率。
通过这种方式选择制动电阻功率可以避免过热现象，确保制动电阻的可靠性和使用寿命。
#### 四、制动电阻大小计算
制动电阻大小的计算涉及多个步骤：
1. **估算制动转矩**：\[ 制动扭矩 = \frac{(电机转动惯量 + 负载折算到电机的转动惯量)(制动前速度 - 制动后速度)}{375 \times 减速时间} - 负载转矩 \]
- 如果计算结果小于电机额定转矩的18%-22%，则无需安装制动装置。
2. **计算制动电阻阻值**：\[ 制动电阻的阻值 = \frac{制动元件动作电压值的平方}{0.1047 \times (制动转矩 - 20\% 电机额定转矩) \times 制动前电机转速} \]
- 制动元件动作电压值通常设定为710V。
3. **选择制动单元**：制动单元的选择依据是其最大工作电流，计算公式为：\[ 制动电流瞬间值 = \frac{制动单元直流母线电压值}{制动电阻值} \]
4. **计算制动电阻的标称功率**：\[ 制动电阻标称功率 = 制动电阻降额系数 \times 制动期间平均消耗功率 \times 制动使用率\% \]
#### 五、变频器制动电阻的特点及使用率
**能耗制动**（或称为电阻制动）的主要优点在于结构简单，但缺点是在频繁制动时会消耗大量能量，制动电阻的容量也会相应增加。制动电阻使用率定义了制动电阻的有效利用率，以防止制动电阻因过热而损坏。理论上，制动电阻使用率为100%时，制动效果最佳，但这也意味着较高的制动电阻功率需求。实际应用中，用户需根据具体情况综合考虑制动电阻使用率的设置。
合理计算和选择变频器制动电阻对于提高系统性能至关重要。通过对制动电阻阻值、功率以及使用率的精确计算，可以在满足系统制动需求的同时，最大限度地节约成本并提高系统的可靠性。
