（已结束）变频擂台第3期——变频器驱动刹车电机的讨论 点击：2304 | 回复：18
本周擂台：变频器驱动刹车电机的讨论
要求：针对变频器驱动刹车电机进行讨论。讨论的范围包括：变频器驱动刹车电机应该有哪些注意事项。如果变频器未运行，而电机在未刹车状态时对设备或人员没有重大危害（例如普通平面输送机），那么变频器驱动刹车电机有哪些方面的注意事项。如果变频器未运行，而电机在未刹车状态时对设备和人员将造成重大安全问题（例如提升机、电梯等），那么变频器驱动刹车电机又有哪些方面的注意事项（例如溜钩）。讨论的范围可以包括电气线路、变频器参数（例如输出最低频率、转矩提升、加减速时间等）。
变频擂台每周一期，本期擂台在下周末结贴。奖项设置：一等奖1名：50MP，二等奖5名：10MP，三等奖10名：30积分。
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变频器控制一台带刹车的电机的问题：
变频器驱动电机停车时,应该首先断开变频器的运行信号,而不是电源L1\L2L3,当然更不能断开变频器的输出电路,这两种方法都有可能损坏变频器. 顺序为断开运行信号－－按照设定减速时间减速－－减速到一定程度或者零速抱紧抱闸(否则会加速抱闸的磨损和电机轴的磨损,也会有紧急刹车的感觉)。
应将变频器设置为惯性停车，并且去掉直流制动，但是要在启动时作启动时直流制动的设置。并且要与抱闸打开时间配合。 对于安全性要求更高的，要有一套备用抱闸方案。如电梯，一般抱闸就是根椐变频器设定的运行曲线，最后零速后在保闸的，但是万一变频失速了，那么平层的位置信号给主控处理器（信号板） 紧急断电，与变频调速的处理器 形成双CPU。 因为有制动电阻，所以，制动的能量通过电阻消耗了。就对变频没影响了。
对于变频器驱动刹车电机，设计时请注意以下问题，避免走入误区：1、对于一般控制场合，如果变频器本身没有内置的制动电阻，就不必再另外配置变频器用的制动电阻了，因为刹车机构的刹车能力已经足够（当然如果你不在乎Money的话也无所谓@_@）。不过小功率的变频器大部分已经内置刹车电阻，这种情况下也可以将刹车电阻利用起来。2、对于运行机械惯量比较大、刹车时间要求比较短、刹车机构的刹车能力不够、设备安全性要求比较高的场合，变频器就得配置制动电阻。特别需要说明的是，当运行机械惯量比较大、设备安全性要求比较高（设备不能及时停车就会造成危险）时，变频器必须配置制动电阻。比如说电梯的控制。3、必须保证输入给变频器的停车信号不迟于输出给刹车电机的刹车信号,否则可能因为电机堵转而导致变频器跳闸。一般情况下因为考虑到设备工作效率和尽量简化线路的因素，这两个信号会由同一个元件产生，是同时触发的。4、变频器相应参数应当设为自由停车而不能设为减速停车。否则在刹车机构将电机转子抱紧的刹车过程中变频器还会有输出，也就是所谓的“堵转”，这种情况下将会导致变频器出现过电流报警/跳闸故障。5、刹车电机的刹车线圈一般情况下不能由变频器驱动，而需单独用接触器或继电器驱动（一般情况下触点容量大于等于2A的继电器就可以了，这样省点钱@_@）。原因如下：刹车机构的动作原理就是刹车线圈通电使刹车机构松闸、然后电机得电运行；电机失电减速停止，刹车线圈断电使刹车机构报闸，电机被制动刹车。既然设备采用了变频器，电机运行频率一般情况下就会偏离50Hz，而刹车线圈的额定电压/额定频率是定死的（AC220V/50Hz或AC380V/50Hz或D90V<AC220V电压经过了一个固定在电机外部或内部的整流模块给刹车线圈通电>）。如果刹车电机的刹车线圈由变频器驱动，当变频器的频率过低就会使刹车线圈处于接近于报闸的状态（俺在现场试过，当频率低于25Hz时，电机速度将会异常变慢，而且变频器可能过电流）；如果变频器的频率过高（比如说90Hz），电机可能不会有什么问题（因为重庆有一位客户的生产线电机由爱德利变频器驱动，长年运行在95Hz左右，基本没出过什么问题），但长时间这样运行可能会烧毁刹车线圈。当然，如果变频器在任何工况下都会工作在40-60Hz左右（这种情况下请设定相应的上下限频率），刹车线圈的电源就可以在电机电源上取（一般情况下刹车电机出厂时刹车线圈的电源是在电机电源上取的，接线已经接好，只需给电机通三相额定电源就可以了），而不用把刹车电机的线拆下另外接线了。
如果变频器未运行，而电机在未刹车状态时对设备和人员将造成重大安全问题（例如提升机、电梯等）
此类场合，由机械的抱闸来保证安全。变频器的输入有使能信号，且一般在变频器的输出还有接触器。具体的电气线路图和时序可以参考电梯专用变频器的手册，如安川L7B或L1000等。简单的归纳如下
1）在外部故障时，上位机切除使能信号、抱闸报上和断开输出接触器，变频器收到使能切除后，立即停止PWM输出。
2）在正常运行时的松闸条件，变频器收到使能信号，输出接触器闭合，在完成启动转矩补偿（如无，且仅延迟励磁建立时间）。
3）在正常运行时的抱闸条件，运行高速或检修后，电机的速度接近于0时，变频器在抱闸信号送出之后仍需运行维持一段0速时间，保证抱闸已抱上。
先说电机再说变频器。
刹车电机我常用的是0.75千瓦和15千瓦（好像最大了）。
刹车线圈出厂的时候都是接到电源上的。大电机他线圈上说是170伏直流，小电机他上面他写99伏直流。
另外整流器上有6个线头，便宜的四个。两个电源两个线圈两个控制。通常控制端出厂都短接了。直接给交流进电源端可以了。出厂时是这样配置的。这种配置有的厂叫慢刹车。当用另外一种接线法的时候：电源固定长期接入，然后用触点控制“控制端”。这样的话叫做快刹车。两种的区别是慢刹车是断开整流桥的交流边，快刹车是断开直流边。两种区别可以感觉到效果。但是快刹车对触点会产生更大的电弧。因为是直流的。慢刹车的话由于整流桥的续流效果，使线圈迟迟不消磁。
刹车电机的刹车转矩要比额定转矩大，就是说电机刹住车的时候就算通电，都转不动的。
电机的启动
变频器在低频的时候电压有效值低，驱动不了刹车线圈。刹车线圈不应该由变频器供电。
当电机由带载、静止、刹车、断电的状态转向带载拖动状态，最理想的过渡是放开刹车之后电机直接按照驱动方向转动，不会被负载反拖动。
这样的话变频器就要在刹车打开之前已经开始拖动。当电流达到额定值之前，控制刹车打开。至于额定值之前前多少呢？太快放开会使负载下掉。太慢打开会使变频器过载，或者放开瞬间频率已经较高引起机械冲击。有的变频器可以用这样的放抱闸功能，没有的话就用电流检测或者转矩检测，都没有的话这个变频器应该就只有V/F控制了。把V/F曲线的低频段调得平缓些，频率检测总会有了吧（还都没有的话就用手刹啦或者脚刹），好让用延时动作代替。以上条件的界限只能根据负载的最大抗力设定了。达到效果之下越小越好。当以上的条件达到了的话放开刹车，一般就不会被负载反拖了。以往我试过当刹车太迟打开，变频器会报过流过转矩等应该做成的影响不会很大，尽量避免啦。
电机的停车
变频器输出降低到一个程度下，尽管始终有输出，但是电机已经不转动了。再继续降低频率只会转矩不足被负载反拖。在发生这个之前刹车就要起作用。
变频器还是要用抱闸功能或者用频率检测功能驱动刹车的释放。当变频器的频率由50降低到0的过程中，当频率降到比如5赫兹，电机已经堵转了。此时用频率检测功能检测到5赫兹的时候切断刹车线圈，电机被刹住了。
不过这个过程还有一个间隙。就是线圈已经切断了，可刹车还没有刹过来，（上面说到过的慢刹车）这个时候频率又在下降。这个间隙时间会有可能让负载反拖。为了填补这个间隙，时间上的配合应该是“过盈配合”就是说拖动（有效拖动）和刹车要重叠。你想做到没有过盈又没有间隙太难的吧。
我的做法是测试临界的频率，到达这个频率之前改为直流制动。同时用这个信号断开刹车线圈。在刹车没有来到之前直流制动应该完全有能力保持住负载。我加上了70~90%的制动电流。制动时间是0.5~0.7秒，时间很短。就是为了用这个时间去填补上面的间隙时间。这样填补的话比较柔性，就算刹车来得早，那就机械刹车跟直流刹车一起作用。来得晚我再把直流制动时间加长。怎么都不会有反拖和拖动抵抗刹车的现象。但是就要求这个变频器的驱动过渡得好。我试过一些变频器由拖动转换到直流制动过程很不爽的，那就不要这样做了。那还是让他在刹车片来到后短暂的堵转吧。
经过以上这些无缝的启动和刹车过程，你会觉得机器的动作都相当平稳。没有什么速度突变的冲击和电流的冲击。
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