电梯制动电阻计算和选择

　　摘要：电梯原理-工艺-技术篇:对电梯电阻功率选择是基于电阻能安全地长时间工作以及电阻计算基准详细解析电阻值大小间接决定了系统制动力矩的大小。

　　电梯制动电阻计算和选择

　　电阻值大小间接决定了系统制动力矩的大小。

　　电阻功率选择是基于电阻能安全地长时间工作。

　　380V标准交流电机：

　　P----------电机功率P(KW)。

　　K----------回馈时的机械能转换效率，一般取值勤K=0.7。

　　V----------制动单元直流工作点，一般可取值700V。

　　R----------制动电阻等效电阻值，单位为Ω。

　　Q----------制动电阻额定耗散功率，单位KW。

　　S-----------制动电阻功耗安全系数，S=1.4。

　　KC---------制动频度，指再生过程占整个电动机工作过程的比例，这是一个估算值，要根据负载特点估算。

　　电梯KC取值为了10-15%

　　电阻计算基准：电机再生电能必须被电阻完全吸收。

　　电机再生电能(W)=1000*P*K=电阻吸收功率(V*V/P)。

　　计算得到：制动电阻R=700/P (制动电阻值=700/电机千瓦数)。

　　电阻功率计算：电机再生电能必须能被电阻完全吸收并变为热能释放。

　　变频器制动电阻选择、计算、安装与配线时应注意哪些问题?

　　一、制动电阻的选择(我们以380V变频器为例):

　　1、制动单元又叫制动斩波器，和制动电阻一起配套工作，都是变频器的选件。

　　变频器正常的母线电压为540V(AC 380V机型),当电机处于发电状态时，该母线电压会超过540V，最大允许700-800V，如长期或频繁超过这个最大值将会损坏变频器，所以用制动单元和制动电阻进行能量消耗，防止母线电压过高。

　　2、电机有两种情况会由电动状态转为发电状态：

　　A、大惯量负载快速减速或太短的减速时间

　　B、提升负载下行时一直处于发电状态

　　3、选择制动单元比较简单，一般按照和变频器同等功率就可以了

　　4、流过电阻的电流可以用以下公式计算

　　R=U/I

　　U一般为710-750V(制动单元动作电压)，各个厂家设计不太一样，可以按照750V来考虑。

　　R为制动电阻的阻值，一般制动单元都有规定其最小阻值，请按照手册选取。如果没有这个数据，请按照U/I来计算， I为最大允许制动电流，按照80%变频器的额定电流来选

　　5、制动电阻的功率按照以下来选：

　　P=ED%*U^2/R

　　ED%:制动使用率，按照一般经验，ED%的范围是从10%-50%不等。

　　如果制动频度低(偶尔动作)，选10%即可。如果是长期或频繁动作，则按30%-50%选择即可，一般30%可满足大部分应用要求

　　二、变频器制动电阻的计算方法：

　　A、首先估算出制动转矩 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 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.

　　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。

　　制动力矩计算 要有足够的制动力矩才能产生需要的制动效果，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。 制动力矩越大，制动能力越强，制动性能约好。但是制动力矩要求越大，设备投资也会越大。

　　制动力矩精确计算困难，一般进行估算就能满足要求。 按100%制动力矩设计，可以满足90%以上的负载。 对电梯，提升机，吊车，按100% 开卷和卷起设备，按120%计算 离心机100% 需要急速停车的大惯性负载，可能需要120%的制动力矩 普通惯性负载80% 在极端的情况下，制动力矩可以设计为150%，此时对制动单元和制动电阻都必须仔细合算，因为此时设备可能工作在极限状态，计算错误可能导致损坏变频器本身。 超过150%的力矩是没有必要的，因为超过了这个数值，变频器本身也到了极限，没有增大的余地了。

　　电阻制动单元的制动电流计算(按100%制动力矩计算)

　　制动电流是指流过制动单元和制动电阻的直流电流。

　　380V标准交流电机：

　　P――――电机功率P(kW) k――――回馈时的机械能转换效率，一般k=0.7(绝大部分场合适用)

　　V――――制动单元直流工作点(680V-710V，一般取700V)

　　I――――制动电流，单位为安培

　　计算基准：电机再生电能必须完全被电阻吸收 电机再生电能(瓦)=1000×P×k=电阻吸收功率(V×I)

　　计算得到I=P。。。。。。。。。。制动电流安培数=电机千瓦数 即每千瓦电机需要1安培制动电流就可以有100%制动力矩 制动电阻计算和选择(按100%制动力矩计算)

　　电阻值大小间接决定了系统制动力矩的大小，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳闸。

　　电阻功率选择是基于电阻能安全长时间的工作，功率选择不够，就会温度过高而损坏。 380V标准交流电机： P――――电机功率P(kW) k――――回馈时的机械能转换效率，一般k=0.7(绝大部分场合适用) V――――制动单元直流工作点(680V-710V，一般取700V) I――――制动电流，单位为安培 R――――制动电阻等效电阻值，单位为欧姆 Q――――制动电阻额定耗散功率，单位为kW s――――制动电阻功耗安全系数，s=1.4 Kc――――制动频度，指再生过程占整个电动机工作过程的比例，这事一个估算值，要根据负载特点估算

　　一般Kc取值如下：

　　电梯 Kc=10~15%

　　油田磕头机 Kc=10~20%

　　开卷和卷取 Kc=50~60%

　　最好按系统设计指标核算 离心机 Kc=5~20%

　　下放高度超过100m的吊车 Kc=20~40%

　　偶然制动的负载 Kc=5% 其它 Kc=10%

　　电阻计算基准：电机再生电能必须被电阻完全吸收 电机再生电能(瓦)=1000×P×k=电阻吸收功率(V×V/R)

　　计算得到：制动电阻R=700/P (制动电阻值=700/电机千瓦数)

　　电阻功率计算基准： 电机再生电能必须能被电阻完全吸收并转为热能释放 Q=P×k×Kc×s=P×0.7×Kc×1.4 近似为Q=P×Kc 因此得到：

　　电阻功率Q=电动机功率P×制动频度Kc 制动单元安全极限： 流过制动单元的电流值为700/R.

　　三、变频器制动电阻的安装和配线注意事项

　　1.制动电阻的安装

　　制动电阻是一个发热体，因此，安装的要点如下：

　　(1)安装位置制动电阻不能和变频器装在同一个控制柜内，以免使变频器受热。也不要太靠近其他怕热的设备，以免影响其他设备的正常运行。

　　制动电阻也不要和变频器离得太远，一般应在5m以内，最多也不要超过10m。

　　(2)电阻柜的设计电阻柜应充分考虑制动电阻的散热。

　　首先必须有足够的空间;其次是要有散热孔。对于接通比较频繁的制动电阻，还应配置散热风扇。

　　2.制动电阻的配线

　　因为制动电阻通常和直流电路的“+”端相接，一旦掉在地上，影响人身安全。所以，接线一定要牢靠。尤其是靠近电阻箱的接线端子，容易因受热而氧化，应特别注意。

　　当电阻箱与变频柜之间的距离超过5m时，应采用双绞线。

　　扩展知识：风机水泵变频调速节能原理：

　　通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q、压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n1，H∝n2，P∝n3;即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。

　　Q2=Q1(n2/n1)

　　H2=H1(n2/n1)

　　P2=P1(n2/n1) 因而，理想情况下有如下关系：

　　因而，理想情况下有如下关系：

　　由上表可见：当需求流量下降时，调节转速可以节约大量能源。例如：当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率的(80%)，即51.2%，去除机械损耗、电机铜、铁损等影响，节能效率也接近40%，同时也可以实现闭环恒压控制，节能效率将进一步提高。如采用传统的挡板、阀门方式调节，虽然也可相应降低能源消耗，但节约效果与变频相比，则有天壤之别。

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