（已结帖）变频器擂台第98期——关于制动单元输入输出侧电流计算的探讨 点击：1106 | 回复：10
本周擂台：关于制动单元输入输出侧电流关系的探讨
制动单元一般放在变频器附近，即柜内。制动电阻一直放在距离制动单元5~10米之外。
制动单元的输入侧和直流母排相连，其输出侧和电阻器相连。
很明显，这两者之间的电压和电流都不一样，为了对电缆进行选型，我们都需要有个明确的电流计算公式。
就经验而言，输入侧的电缆一般都比较细，而输出侧一般都比较粗。
请问这两者到底有何种关联，请各位雷友给出较为准确的计算方法，以方便日后设计选型时直接套用。
变频擂台每周一期，本期擂台的最晚结贴时间为：2013年2月1日。
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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，其计算公式如下
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%
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。
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
680-710v, 一般可取值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完全吸收
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
即每千瓦电动机需要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脱。
电阻功率选择是基于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
680-710v, 一般可取值700v
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，这是一个估算值，要根据负载特点估算
一般地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100米的吊车 Kc=20-40%
偶然制动的负载 Kc=5%
其他 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变为热能释放
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
变频器的输入电流与电动机所需的功率、供电电压、变频器的效率、功率因数等有关。而变频器的功率因数是随着电源的阻抗而变化的，低阻抗导致较低功率因数，高阻抗导致较高的功率因数。由于变频器所带负载是电动机，使输入输出的功率因数不一样，用变频器后输出端的功率因数是高于输入端功率因数的。
电动机的电流取决于所需的轴功率，电动机的功率因数通常比变频器的功率因数要低，由于这个特点，变频器的输入电流就会比所驱动的电动机电流要小一些。如有一台15KW／380V的4极电动机，用一台对应的变频器拖动，现把相关参数计算如下：
15KW变频器的效率0.97，功率因数为0.95，则变频器的;
有功功率Pb=15/0.97≈15.46KW
视在功率Sb=15.46/0.95≈15.27KVA
15kw变频器的工作电流Ib=15.27/380Vx√3=24.74A
15KW电机的效率0.88，功率因数0.85，则电动机的：
有功功率Pd=15/0.88≈17.05KW
视在功率Sd=17.05/0.85≈20.06KVA
15KW电动机的电流Id=20.06/380x√3＝30.51A
从上可看出，变频器的输入电流比输出电流小是客观存在的。有人认为以下因素也会导致变频器的输入电流比输出电流小。
变频器的输出电流是由逆变器提供的，通过脉宽调制电流的波形近似于正弦，只有增大输出，才能保证负载的需要，一般大于输入的10%。
变频器在运行时输入端、输出端的电流含有高次谐波，很难测量出相位角，按传统测量方法也会产生测量误差。
常规仪表测量含有谐波成分的电流、电耗是会有一定的误差，但不管测量的结果如何，变频器的输入功率因数一般较高，约0.95以上，而电机输入功率因数，一般为0.85左右，那么从能量守恒来考虑。输出电流必定比大于输入电流才能满足等式的平衡。
所以输出侧的电缆要比输入侧的粗。
制动单元输入测电流的计算，首先要确定制动转矩，然后才能算出，计算过程如下：
1、制动转矩的计算
三相全波整流后平均直流电压UD=1.35UL；发达国家电网波动指标+10% ~ -15%（标准设置DC630V），我国电网实际波动范围+20% ~ -20%（推荐动作电压值DC690~700V）。
一般情况下，在进行电机制动时，电动机内部存在损耗，折算成制动转矩大约为电机额定转矩的20%，因此所计算的电磁制动转矩小于20%的电机额定转矩，则无需制动装置。
这里设定na为零，这样该阻值就能满足电机各种减速状况的要求。
2、制动单元的选择
制动单元流过开关管的最大瞬时电流要小于该器件的额定电流，最大电流值Ic；
制动电阻标称功率
制动电阻为短时工作制；电阻的标称功率PR将小于通电时消耗的功率。
PR=αPsED%
PR ——制动电阻标称功率（W）；
Ps ——制动期间平均功率消耗（W）；
ED%——制动使用率（电梯一般10%~15%）；
α ——制动电阻降额系数（一般1.5~2，该值可以由电阻的降额曲线查得）。
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