工程师在很多实际项目中会遇到选择制动单元的问题。其实要选择制动单元就需要掌握制动能量应该如何计算，需要对工艺和相关行业有较为详细地了解，比如说负载的工况、负载周期、系统配置和电机原理等等。
在此开放一个应用探讨，希望具有相关行业经验的客户能够将其制动能量的计算过程分享给大家，互相学习和借鉴，也可以帮助其他行业的客户解决有关制动能量计算的问题，也欢迎网友能够提出自己在制动能量计算和制动单元选择中遇到的问题，大家一起寻找解决方案。
此次集中探讨将持续至5月28日，其中有突出表现的网友将获得加倍精华奖励积分；最终所有有效留帖的网友将获得加倍发帖积分；根据交流情况，会酌情赠送小礼品。
交流结束后也将专门整理重要内容，供广大网友分享参考。
预祝大家交流愉快，收获丰富！

A、首先估算出制动转矩
=（(量+电电机转动惯机负载测折算到电机测的转动惯量）*（制动前速度-制动后速度））/375*减速时间-负载转矩
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
=制动元件动作电压值的平方/（0.1047*(制动转矩-20%电机额定转矩）*制动前电机转速）
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：
制动电流瞬间值=制动单元直流母线电压值/制动电阻值
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。

参考资料：中国工控网

我的选择方式：
要真是频繁制动，就别考虑制动电阻了。还是选带能量回馈单元吧。
1、针对不同电压等级、不同容量的变频器（尤其是已经内置制动单元的），制动电阻的总阻值不应小于制动单元的允许值，就按MM4制动电阻查表所得。
2、根据常用的变频器容量范围，选购一两种阻值，功率的制动电组。例如：56Ω，650W 瞬时功率13kW。
3、根据系统的转动惯量、机械系统的承受能力和为达到制动停止的斜率要求考虑能耗功率（也是制动电组瞬间的最大功率）。
3.1系统的转动惯量：如果不是被拖动，含有传动比i的各级转动惯量可以使用SolidWorks大致做出来（因为机械系统也是自己设计，设计完后已经知道电机轴上的总转动惯量）。则电机轴总惯量=电机转子惯量（电机手册上有）+(（负载处惯量/i2）+传动惯量）/i1。
3.2各级传动效率可以查表得到结果。例如：齿轮 0.98，涡轮蜗杆（根据i）0.8-0.95，带传动 0.98 。总效率 K=k1*k2*k3.....（传动效率的损耗本质上也是摩擦发热。）
4、根据 制动功率=K*能耗功率。可以通过串、并联的方法同时满足阻值和耗散功率的要求。例如：380V，22kW变频器，制动电组要求27Ω 那么可用并联两个56Ω=28欧 达到瞬时26KW的要求。
5、制动电阻安装时，要充分考虑散热空间。串并联的好处是热量不集中，每个制动电阻均平均散热。最好单独放置（制动电阻柜、箱）。制动电阻冷却决定于ΔT（温度梯度）越大越好。
必要时可以考虑风机（要吹，不是抽）
6、串并联的接头使用压接端子，并且要求同一材质（包括螺栓）。
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不错，对于每一个特定的传动系统，它传动轴系的转动惯性当然是不好确定了。有的需要确定就必须要通过现场试验的办法来搞定。比如电机的辨识步骤中，就有系统转动惯性的检测、计算。
把转动惯性考虑到制动能量计算中去当然是一个复杂的问题了。不过，我们还是可以按照1楼的引子来分析，A：首先计算制动转矩。这个应该是制动能量计算的“纲”，抓住它，问题可迎刃而解。
为什么？因为对于每一个特定的传动系统，计算它的制动能量，其实就是计算电机的发电能力，以电机的额定转矩甚至允许的过载转矩来制动，达到这个能力，也就OK了。（大马拉小车除外。其实大马拉小车也是有已知的比例关系的）
举例，对于一个以30kW电机组成的传动系统（可以是单机驱动，也可以是多机并联驱动），那么这个系统在考虑制动能量的时候，首先要依据这个电机自身的额定功率来考虑，也就是，这个系统最大的制动能量就是30kW。不论他的转动惯性如何大、它的制动时间如何快，电机就这个能力，不能超过，所以要限制超载制动不是制动电阻能解决的，而是变频器参数设置要解决的。制动电阻只管能不能发出这个30kW的制动能力来（实际上是制动状态，能不能发出30kW电机的额定制动电流来）
这里首先要确定你所选择的制动单元制动电压阈值，MM440为例，他的制动电压阈值是670V左右。那么：
制动电阻＝（670×670）/（30×1000）
这里边没有什么转动惯量，有的就是直流母线的制动电压阈值和电机的极限制动功率。他的根据是牛顿第三定律：能量守恒定律。在机械轴上产生的制动能量约等于制动电阻的电功率（忽略了线路的损耗和机械能变电能转换中的效率）。
上述计算完全符合工程计算原则，不需要精确。而且在实测中完全满足系统的满载制动要求。上述计算基本完成了1楼所述的A-C步骤。其实就是一个公式搞定的。
制动能量的计算，我认为首先是确定100％制动转矩能力的电阻值计算，这里需要知道制动单元的开启电压参数，还要知道驱动电机总功率（单机或多机并联）。其次再根据制动周期长短选择制动电阻的功率。其实比较“活”的计算选择，不是制动电阻值，而是制动电阻的功率值。选大了浪费，选小了发热严重。
在选择制动电阻功率计算和应用上，Y侠的帖子很值得推荐。
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先说第一个问题：我在6SE70的坛子里发的那个计算公式，和这里的不矛盾，首先这是一个逐步认识的过程，750V就是受到那篇文章的影响而发的，和我实际试验结果也是吻合的。但是我就很奇怪，那个1.5的系数是怎么来的？为什么功率乘以个1.5的系数，就能在实际中保证瞬间的满功率制动呢？后来试验发现，用630的平方除以电机额定功率所得出的电阻值，即可满足要求，尽管它比用750的平方除以1，5倍的电机额定功率，计算出来的电阻值要大，但可以满足电机额定转矩连续制动的要求。推荐的文章中，考虑过载倍数，是为了开始制动的时候有一个更大制动转矩，利用电机的过载倍数制动。这个我倒是不推荐，主要是考虑电机频繁制动、高动态时过载对电机的安全和寿命产生威胁；
第二，制动电阻的功率值受多方面的影响，所以，计算误差是很大的，一般都是采用工程经验来确定其功率。我前面说过，电阻的功率受环境温度、散热条件、制动周期等因素的影响。打个比方：说环境温度。如果同一个功率值的电阻安放环境温度是0度，和安放环境温度是40度，他的发热情况就绝对不一样了。再比如，散热条件，有强迫风冷却和不通风的场所，电阻发热的温度也是不同的。还有制动周期的不同也是区别很大的，连续制动，就相当于电炉子在通电，而间歇式工作，可能电阻还没热呢，制动过程已经结束了。这个功率值的差别可就大了。诸多因素决定制动电阻的功率值计算误差很大，而且许多计算的因子都是变化的、非线性的。咋计算呢？即便有公式也是相当不好使的。
第三个问题，6SE70没有内置制动单元，所以，外部附加的制动单元和制动电阻需要自己去计算选择。6SE70唯一能提供的参数，就是直流母线电压的动力制动阈值，它的范围可以在630－750之间，在这其间制动单元和制动电阻工作，就是安全的。
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可以这样来考虑：
对于制动单元而言，这个功率就是100%的Pdb；对于电阻的功率而言，我的理解西门子推荐的是P20要比这个功率小。
实际应用中，现在市场买到的变频器专用制动电阻，其允许的最高表面温度大约是200－300度（大约这个指标），所以，如果实际中电阻的表面温度控制不住，可采取强迫风冷却或加大电阻功率（也就是总阻值不变，靠增加电阻的串并联来提高总电阻功率）
我对制动电阻的功率不采用计算来决定，而是采用工程经验和现场的功率补偿来解决。比如，连续制动100%，一般采用制动功率的2－2.5倍选择确定电阻总功率；50%间歇制动，一般就选择制动功率1：1。对于我的情况，再小的间歇制动，就没有没有现场需求了。可以借鉴西门子推荐的P20计算方法来选择。
其实，电阻功率选大不选小（当然要适可而止了）。如果出现偏差，现场的串并联即可调整其合适的功率值。另外，本人针对30KW以上的100%连续制动，就不采用电阻的能耗制动方式了。一般采用电网反馈的制动方式。
关于电网反馈采用第三方的回馈单元，目前市场品牌很多，但不想推荐的原因是，西门子的变频器嵌入第三方的回馈制动单元，需要注意许多问题，否则很容易出现故障损坏变频器。不过，采用第三方的回馈制动，其成本可以节约很多的。
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关于变频器的制动能量的计算 当一台感应电机被机械驱动，并且有一台变频器给电机的出线端子提供某一电压的时候，它将作为一台发电机给变频器回馈能量。 通常，在交流电机和负载的减速阶段，储存的大部分能量将被电机转化为电能反馈到变频器。当一个高惯性负载突然减速时，会有过大的反馈能量不能被变频器的直流母线所吸收，导致直流母线上电压过高而跳闸。 由于变频器的直流侧电容只能吸收很小一部分的反馈能量，对于超过系统本身损耗的的制动力矩 需提供一个动力制动电路来消除剩余能量。通过控制一个专用的制动控制电路控制的制动单元的工作/停止周期来防止直流母线上的电压过高。通过控制在发电过程中制动单元的工作/停止周期来防止直流电压超过最大值和直流侧电容的过度充电。许多变频器的固有特征是当输出频率小于基础频率时，为恒定V/F比值控制（力矩恒定）；当输出频率大于基础频率时，为恒电压控制（功率恒定）。因为其恒压变频特性，基础频率之上的再生功率是恒定的，但在基础频率之下，将逐渐衰减至在速度为零时功率为零。当停车时，系统固定损耗大多数情况为摩擦力使驱动系统停止. 当运行在基础频率之上任何速度，再生功率都为最大值且保持恒定，此时制动电阻器发挥最大功效。最大制动扭矩与在恒定电压下反比于电阻值的再生电流是一对函数关系。于是电阻值的选择决定了制动扭矩的大小。 电阻的额定功率取决于制动周期（制动时间和循环时间）和电阻的冷却。 出于安全的考虑，通常使用一个热继电器来单独保护电阻防止持续过载。这个热继电器应该控制切断变频器输入电源。 制动电阻的应用 通常情况下，当电源为380-460V时，变频器的直流母线电压最大值为800V，电阻，电缆，绝缘需与此工作电压匹配。电阻值及额定功率可以由需吸收的能量，即释放的功率值和连续减速的延时时间算出。为了得到电阻的阻值需要知道要求的制动扭矩；为了得到电阻的额定功率需要知道负载的能量有多大。 电机和负载的动能等于 在此 J = 电机和驱动器的总转动惯量( ) = 角速度 (弧度值/秒) 或者 。因为能量与角速度的平方成正比，系统的最大能量集中在高速状态，会在开始减速的时候传递给电阻。假如电机运转在基础频率之上，传递给电阻的能量为定值，直到降至基础频率以下。用于制动周期的制动电阻应能承受热冲击，推荐使用额定脉冲式电阻。 举例： 转动惯量为10 的负载由1500rpm减速到静止。计算制动电阻值，额定功率。 需要的数据: 电机及驱动 30kW 电机额定转矩 191Nm 减速时间 待定 重复周期时间 30 s 负载转动惯量 (J) 10 电阻阻值(R) 未知 电阻额定功率值（Pr） 未知 电阻工作电压 (V) 750V 首先最基本的一步是确定减速时间 ( ): 最大减速发生在电机额定转矩的150%。最大值 max =1.5 191 = 286.5 最快的减速时间 : 秒 可以确定一个实际的减速时间 对于这个例子，令 =7s. 计算减速时间为7s时需要的制动转矩 制动功率为： Kw = 35.24kW 制动电阻阻值为： 电阻的额定功率为： 由于制动电阻的工作为间歇性的，其额定功率可按间歇性的功率选择而不必是连续功率。优点是可根据电阻的过载系数来充分利用电阻的过载值（O/L) 这个系数可由一组冷却曲线得出，这个曲线是由制动电阻生产商或者供应商提供的。 在这个例子中，减速时间设置为7秒，循环周期时间为30秒。 所选择的电阻的额定功率为： = 17.5Kw 实际上，在再生制动过程中，电机和负载的机械损耗可耗散15%到20%的制动能量。通常的情况下，实际上推荐的制动电阻阻值是代表应用中的最小值，使用推荐的阻值有可能会产生额外的制动转矩。然而，由于负载惯量的能量反馈值是由减速度决定，制动单元通过调整制动电阻的运行/停止周期来实现按照实际速率消耗能量。 参考资料：自动化论坛

关于变频器的制动能量的计算

当一台感应电机被机械驱动，并且有一台变频器给电机的出线端子提供某一电压的时候，它将作为一台发电机给变频器回馈能量。

通常，在交流电机和负载的减速阶段，储存的大部分能量将被电机转化为电能反馈到变频器。当一个高惯性负载突然减速时，会有过大的反馈能量不能被变频器的直流母线所吸收，导致直流母线上电压过高而跳闸。


由于变频器的直流侧电容只能吸收很小一部分的反馈能量，对于超过系统本身损耗的的制动力矩, 需提供一个动力制动电路来消除剩余能量。通过控制一个专用的制动控制电路控制的制动单元的工作/停止周期来防止直流母线上的电压过高。通过控制在发电过程中制动单元的工作/停止周期来防止直流电压超过最大值和直流侧电容的过度充电。许多变频器的固有特征是当输出频率小于基础频率时，为恒定V/F比值控制（力矩恒定）；当输出频率大于基础频率时，为恒电压控制（功率恒定）。因为其恒压变频特性，基础频率之上的再生功率是恒定的，但在基础频率之下，将逐渐衰减至在速度为零时功率为零。当停车时，系统固定损耗大多数情况为摩擦力使驱动系统停止.

当运行在基础频率之上任何速度，再生功率都为最大值且保持恒定，此时制动电阻器发挥最大功效。最大制动扭矩与在恒定电压下反比于电阻值的再生电流是一对函数关系。于是电阻值的选择决定了制动扭矩的大小。
电阻的额定功率取决于制动周期（制动时间和循环时间）和电阻的冷却。
出于安全的考虑，通常使用一个热继电器来单独保护电阻防止持续过载。这个热继电器应该控制切断变频器输入电源。


制动电阻的应用

通常情况下，当电源为380-460V时，变频器的直流母线电压最大值为800V，电阻，电缆，绝缘需与此工作电压匹配。
电阻值及额定功率可以由需吸收的能量，即释放的功率值和连续减速的延时时间算出。为了得到电阻的阻值需要知道要求的制动扭矩；为了得到电阻的额定功率需要知道负载的能量有多大。

电机和负载的动能等于 0.5Jω²
在此 J = 电机和驱动器的总转动惯量(Kgm² )
ω = 角速度 (弧度值/秒)
因为能量与角速度的平方成正比，系统的最大能量集中在高速状态，会在开始减速的时候传递给电阻。假如电机运转在基础频率之上，传递给电阻的能量为定值，直到降至基础频率以下。用于制动周期的制动电阻应能承受热冲击，推荐使用额定脉冲式电阻。

举例：

转动惯量为10Kgm² 的负载由1500rpm减速到静止。
计算制动电阻值，额定功率。

需要的数据:
电机及驱动 30kW
电机额定转矩 191Nm
减速时间 待定
重复周期时间 30 s
负载转动惯量 (J) 10 Kgm²
电阻阻值(R) 未知
电阻额定功率值（Pr） 未知
电阻工作电压 (V) 750V

首先最基本的一步是确定减速时间 (t ):
t=2πjn/60Mmax


π最大减速发生在电机额定转矩的150%。
最大值 Mmax =1.5 * 191 = 286.5,

最快的减速时间 :T=5.48
秒

可以确定一个实际的减速时间 , 对于这个例子，令 T=7s.

计算减速时间为7s时需要的制动转矩




制动功率为：
Kw

= 35.24kW

制动电阻阻值为：


电阻的额定功率为：

由于制动电阻的工作为间歇性的，其额定功率可按间歇性的功率选择而不必是连续功率。优点是可根据电阻的过载系数来充分利用电阻的过载值（O/L), 这个系数可由一组冷却曲线得出，这个曲线是由制动电阻生产商或者供应商提供的。

在这个例子中，减速时间设置为7秒，循环周期时间为30秒。

所选择的电阻的额定功率为：


= 17.5Kw

实际上，在再生制动过程中，电机和负载的机械损耗可耗散15%到20%的制动能量。通常的情况下，实际上推荐的制动电阻阻值是代表应用中的最小值，使用推荐的阻值有可能会产生额外的制动转矩。然而，由于负载惯量的能量反馈值是由减速度决定，制动单元通过调整制动电阻的运行/停止周期来实现按照实际速率消耗能量。

大多数情况下，制动转矩的大小和电动机的额定转矩相等(TB＝TMN)就已经足够了。对惯性较大，又要求较快制动的负载，所需制动转矩也不超过2TMN。
式(1) TB＝(1～2)TMN
TB ——拖动系统需要的制动转矩，N·m
TMN ——电动机的额定转矩，N·m
当通过制动电阻的放电电流等于电动机额定电流时，制动转矩约为电动机额定转矩的2倍。
IB ＝ IMN → TB ≈ 2TMN
式中
IB——通过制动电阻的放电电流
IMN——电动机的额定电流
对应式(1)所示的制动转矩范围,放电电流IB的取值范围是IB＝(0.5～1.0）IMN
根据欧姆定律

制动电阻值
RB=UD/(0.5～1.0)IMN
式中 UD——直流电压的值（直流母线开通电压）

制动电阻的运行功率
PB0＝UD*UD/RB
式中 PB0——制动电阻的运行功率
制动电阻的实选容量
PB＝PB0/α
式中 PB——制动电阻的实选容量
α——修正系数
制动电阻的修正系数
(1) 不反复制动------指制动次数少，一次制动在较长时间内不再制动。
每次制动时间小于10s,α可取7
每次制动时间小于100s,α可取1
10s〈每次制动时间〈100s，α可按比例算出
(2) 反复制动
制动占空比小于0.01，α可取5
制动占空比大于0.15，α可取1
0.01〈制动占空〈0.15，α可按比例算出
(3) 连续下降运动
α可取2~2.5