变频器制动电阻故障的分析与讨论.docx
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变频器制动电阻故障的分析与讨论
摘要…………………………………………………………（4）
关键词……………………………………………………….（4）
引言…………………………………………………………（4）
变频器连接图………………………………………………...（5）
现场故障现象描述………………………...………………..（6）
故障原因分析………………………………………………..（7）
制动电阻的介绍……………………………………………..（8）
外接制动电阻的选择………………………………………...（8）
外接制动电阻注意事项………………………………………（10）
故障解决方案及结果…………………………………………（11）
结论………………………………………………………….（11）
结束语………………………………………………………（12）
400V等级使用规范和选型参考…………………………（13）
参考文献……………………………………………………（14）
变频器制动电阻故障的分析与讨论
[摘要]：
针对变频器制动电阻发生的故障现象进行了分析，阐述了因变频器制动电阻故障而造成的变频器故障的解决方法，并详细的介绍了对变频器外接制动电阻的相关要求、方法以及注意事项。
[关键词]：
变频器制动电阻外接可靠性
[引言]：
随着科技的发展，变频器应用技术在我国有了突飞猛进的发展，变频器技术在调速范围、调速精度、动态响应、低速转矩、通讯功能、智能控制、功率因素、节约电能、工作效率、使用方便等优异功能。
它以体积小，重量轻，通用性强，使用范围广，保护功能完善，可靠性高，操作简便等优点。
随着变频器调速功能的广泛应用，生产自动化程度的提高，管理操作维修人员只有很好的熟悉和掌握它的性能，才能有效的发挥它的作用。
在我车间就有一台1998年进口的奥地利生产的平膜拉丝机组，它的生产工艺比较先进，能够生产高旦丝、纤化丝、平丝三种不同工艺的产品。
它对速度，速比的控制要求比较高，但是，近来纤化单元变频器却连续发生了一些故障，针对这一故障情况有必要查明情况，避免再次发生，现将这一情况分析和大家一起讨论。
一、变频器连接图：
二、现场故障现象描述
近来纤化单元控制变频器时常报警，故障显示，变频器的输出或负载短路。
经检查，电动机绝缘完好，连接导线也连接完好，送电后又能正常开机，当时，由于生产任务重，就没有去查明故障原因。
几天后，在生产过程中，该变频器又出现故障，报警显示和上次一样，通过检查，电动机和连接导线的绝缘仍然是完好的，后对变频器进行检查，发现变频器内部输出端有两极短路，查明故障原因变频器损坏。
经过选型，我们选择了一台日本安川CIMR-G5A型多功能全数字式变频器进行了更换。
参照原有技术参数设定了变频器的参数后，进行空载试运行，电机运转正常，随后直接上皮带，带上负载进行试机，变频器报警，故障显示为过热，后经过检查发现变频器的冷却风扇运转正常,在查看变频器的参数后改动了电压相关的参数后复位开机，还是报警，故障显示制动电阻过热，将变频器外壳打开进行检查，制动电阻在变频器的下方，发热后影响了变频器。
所设定的参数和原有参数一样，为什么制动电阻会发热,根据现在的情况分析，可能是变频器减速时间太短，电机再生能量太大，于是就将变频器的制动时间延长5秒，开机后，通过观察，在开停机时，变频器容易发生故障报警，再将变频器的制动电阻时间延长到10秒，还是会报警。
三、故障原因分析
根据这种情况分析说明，故障的原因不是制动时间的长短造成的，而是电动机从高速到低速（含紧急停车）减速时，频率可以突减，但因电机的机械惯性，电机可能处于再生发电状态，传动系统中所储存的机械能经电动机转换成电能，通过逆变器的六个续流二极管回送到变频器的直流回路中。
这时，如果变频器中没采取消耗能量的措施，这部分能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升。
如果当制动过快或机械负载为提升机类时，这部分能量就可能对变频器带来损坏。
制动单元制动是当变频器减速停机时，变频器直流母线电压升高到一定值时，自动打开制动功能，（也即接通制动电阻）通过电阻放电把多余的电能放掉。
这个放电的时间（也即制动时间）是不受变频器的控制的，只跟母线电压的高低和制动电阻的大小有关。
因此，这台变频器的故障就出在内置型制动单元电阻阻值和功率不够，必须还得外接制动电阻才能起作用。
四、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波纹电阻和铝合金电阻两种：
波纹电阻采用表面立式波纹有利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，铝合金电阻易紧密安装、易附加散热器，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。
五、外接制动电阻的选择
1.制动力矩计算
①要有足够的制动力矩才能产生需要的效果,制动力矩太小,变频器仍然会过电压跳脱.
②制动力矩越大,制动能力越强,制动性能越好.但是,制动力矩要求越大,设备投资也会越大.
③制动力矩精确计算困难,一般进行估算就能满足工程要求.
④对于一些需用要急速停车的大惯负载,需用要100%的制动力矩,普通惯性负载80%.
⑤在极端的情况下,制动力矩可以设计为150%,此时对牵引变频器制动单元和制动电阻都必须仔细核算,因为此时设备可能工作在极限状态.计算错误可能会损坏变频器本身.
⑥超过150%的力矩是没有必要的,因为超过这个数值,变频器本身也工作到了极限,没有增大的余地了.
2.电阻制动单元电流计算（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.
380伏标准交流电机:
P--------电机功率P（kw）
K--------回馈时的机械能转换效率
一般取值K=0.7（适用于绝大部分场合）
V--------制动单元直流工作点
700V~750V,一般要取值720V
I--------制动电流,单位为安培
计算基准:
电机再生电流必须安全被电阻吸收
电机再生电能（瓦）=1000*P*K=电阻吸收功率（V*I）
计算得到：
1≈P 制动电流培数≈电机千瓦数
即每千瓦电动机需要1安培制动电流就可以有100%制动力矩
3.制动电阻计算选择，（按100%制动力矩算）
电阻取值大小间接决定了机车制动力矩的大小，制动力矩太小，变频器仍然会过电压跳脱。
电阻功率选择是使电阻能安全地长时间工作。
电阻功率选择不够，就会温度过高而损坏。
380伏标准交流电机：
P-------电机功率P（KW）
K-------回馈时机械能转效率
一般取值K=0.7（适用于绝大部分场合）
V-------制动单元直流工作点
700V~750V,一般可取值720V
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-------制动电阻耗能安全系数,S=1.4
KC------制动频度,指再生过程中占整个电动机的工作过程的比例,这是一个估算值,要根据负载特点估算.
一般地KC取值为30%~50%
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=电阻吸收率（V*V/R）
计算得到：
制动电阻R=720/P （制动电阻值=720/电机千瓦数）
电阻功率计算标准：
电机再生电能必须能被电阻完全吸收并变为热能释放
Q=P*K*KC*S=P*0.72*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
六、外接制动电阻注意事项
①电阻值越小，制动力矩越大，流过制动单元的电流越大。
②不可以使制动单元的工作电流大于其允许最大电流，否则要损坏器件。
③制动时间可人为选择，根据作业要求选择合适的制动时间和制动电阻，使之达到最佳的效果。
④当在快速制动出现过电压时,说明电阻值过大来不及放电，应减少电阻值。
七、故障解决方案及结果
我们的电机是11KW的，那么通过公式计算，我们选择了一只1040W50欧姆的铝合金制动电阻进行外接，通过开停机的观察，没有报警，检查后，发现电阻仍然有发热现象，温度在50到60摄氏度之间。
于是，我们选择了一只1560W40欧姆的铝合金制动电阻，通过开停机试验，发现电阻没有发热。
根据生产的需要，我们将变频器的停机时间设定为1秒，继续试验，开停机的过程中也没有报警和发热的现象发生。
目前此台变频器一直运行正常。
八、结论
综上所述，造成变频器制动电阻发热的原因，使我们了解到各个品牌的变频器，由于生产厂家不同，型号不同，变频器的制动力矩的不同和控制方法的不同，变频器的制动方式也会有所不同。
即使都同样使用能耗制动的方式那么所选用的制动电阻也会有所不同，因此，一旦在你更换了不同品牌的变频器以后，你的参数，包括上面一直在提到的制动电阻必须根据你现场的实际情况去做相应得调整。
这只是变频器原理中很小的一块知识，在今后的工作中我们还会遇到很多这样那样的问题，只有通过多学习，多了解，对变频器系统进行细致的研究和试验，消除它在实际生产当中产生的种种不利因素，使之最大限度的发挥功效，使得变频器的运转更加稳定，更加可靠。
结束语：
在这近半年的时间里，在各位老师的精心教学和指导下，完成了该论文的写作，从中学到很多有用、实用的知识，比变频器的日常维护以及变频器参数的调整应用、电动机相关知识及启动电流的估算值等等，这些都是在各位老师的严谨治学态度和一丝不苟精神下，使我们感受到学习知识的重要性和必要性，使我们真正学到了知识，这些都为我完成该论文的写作打下了良好基础。
当然，这里也有许多的不足之处，由于所学知识有限及知识面较窄，还不能很好的应用，所以该论文在写作设计中，难免存在这样或那样的错误和不足，这里还要请各位老师专家进行批评指正。
最后再次感谢各位老师的辛勤教学和指导，对你们说一声：
谢谢！
400V等级使用规范和选型参考
变频器容量KW（HP）
制动电阻（按10%制动力矩）
等效制动电阻值
等效制动功率
数量（个）
0.4（0.5）
750Ω
80W
1
0.75
（1）
750Ω
80W
1
1.5
（2）
400Ω
260W
1
2.2（3）
250Ω
260W
1
4（5）
150Ω
390W
1
5.5（7.5）
100Ω
520W
1
7.5（11）
75Ω
780W
1
11（15）
50Ω
1040W
1
15（20）
40Ω
1560W
1
18.5（25）
32Ω
4800W
1
22（30）
27.2Ω
4800W
1
30（40）
20Ω
6000W
1
37（45）
16Ω
9600W
1
45（55）
13.6Ω
9600W
1
55（75）
10Ω
12000W
1
75（100）
6.8Ω
12000W
1
90（120）
6.8Ω
12000W
1
110（150）
6Ω
20000W
1
132（180）
6Ω
20000W
1
160（215）
5Ω
20000W
2
185（250）
4Ω
25000W
3
200（270）
4Ω
30000W
3
220（300）
4Ω
30000W
3
250（340）
3Ω
30000W
4
280（380）
3Ω
40000W
5
315（430）
3Ω
40000W
5
350（470）
3Ω
40000W
5
400（540）
2Ω
50000W
6
500（680）
2Ω
50000W
6
560（760）
2Ω
50000W
7
630（860）
2Ω
60000W
7
参考文献：
1.CIMR—G5A使用说明书
2.CHF通用变频器说明书
3.变频器调速应用实践机械工业出版社2001
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