能耗制動采用的方法是在變頻器直流側設置制動單元組件,將再生電能消耗在制動電阻上來實現制動,連接方式如下圖所示。這是種處理再生能量的最直接簡單的方法,它將再生能量通過專門的能耗制動電路消耗在電阻上,轉化為熱能,因此又被稱為電阻制動,它包括制功單元和制動電阻兩部分。
(1)制動單元
制動單元的功能是當直流回路的電壓Ud超過規定的限值時,接通耗能電路,使直流回路的能量通過制動電阻后以熱能方式釋放能量。制動單元可分內置式和外置式的兩種,內置式適用于小功率的通用變頻器,外置式則適用大功率變頻器或是對制動有特殊要求的工況。從原理上講,兩者并無區別,制動單元都是作為接通制動電阻的“開關”,它包括功率管、電壓采樣比較電路和驅動電路。
(2)制動電阻
制動電阻是用于將電動機的再生能量以熱能方式消耗的載體,它包括電阻阻值和功率容量兩個重要的參數。通常在工程上選用較多的是波紋電阻和鋁合金電阻:波紋電阻采用表面立式波紋有利于散熱減低寄生電感量,并選用高阻燃無機涂層,有效地保護了電阻絲不被老化,延長使用壽命;鋁合金電阻具有耐氣候性、耐震動性,優于傳統瓷骨架電阻器,廣泛應用于要求高的惡劣環境,易緊密安裝、易附加散熱器,外形美觀。
(3)制動過程
能耗制動的過程如下:當電動機在外力作用下減速、反轉時(包括被拖動),電動機即以發電狀態運行,能量反饋回直流回路,使母線電壓升高;制動單元采樣母線電壓,當直流電壓到達制功單元設置的導通值時,制動單元的功率開關管導通,電流流過制動電阻;制動電阻將電能轉換為熱能,電動機的轉速降低,直流母線電壓也降低;當母線電壓降至制動單元設定的關斷值時,制動單元的開關功率管截止,制動電阻無電流流過。
(4)安裝要求
1)制動單元與變頻器之間,以及制動單元與制動電阻之間的配線距離盡可能短(線長在2m以下),導線截面要滿足制動電阻泄放電流的要求。
2)制動單元在工作時,制動電阻將大量發熱,應使制動電阻有良好的散熱條件,連接制動電阻的導線要使用耐熱導線,導線勿觸及制動電阻。
3)制動電阻應使用絕緣擋片固定牢固,安裝位置要確保良好散熱,制動電阻板內安裝時應將制動電阻安裝在變頻柜的頂部。