制动电阻

以下信息适用范围：MM420/430/440

制动电阻

MM440能否使用制动电阻？

外形尺寸为A至F (0.12~75kW)的MM440变频器带有内置制动单元，连接制动电阻即可实现能耗制动。

外形尺寸为 FX 和 GX (90~200kW)的MM440 变频器其不带内置制动单元，可采用外接的MASTERDRIVES制动单元及其相应的制动电阻（参看样本 DA65.10）来实现能耗制动，或采用第三方制动单元。

注意：选型样本所推荐制动电阻的功率是以5%的工作停止周期选配，如果实际工作周期大于5%可能会导致制动电阻损坏。如果选择第三方制动电阻，请确保制动电阻阻值是选型样本推荐电阻阻值，浮动范围是±10%。如果阻值过小可能损坏制动单元，过大可能达不到制动效果。

更多信息请参考《MM420/430/440选型样本》Page 3/15
https://www.ad.siemens.com.cn/download/docMessage.aspx?Id=2475

MM420/MM430能否使用制动电阻？

MM420变频器本身没有内置制动单元，如需使用制动电阻必须为其安装外部制动单元，将制动单元与MM420变频器的直流母线DC+/DC-进行连接。选择外部制动单元时，需考虑变频器的直流母线电压，负载制动功率，制动停止工作周期等因素。
MM430变频器本身没有内置制动单元，其直流母线端子DC+/DC-也仅用于测量直流母线电压使用，不建议用其连接外部制动单元（连接外部制动单元可能由于制动单元电流太大导致直流母线端子损坏）。

0.12~75kW的MM440变频器制动电阻如何接线？

制动电阻的两根线直接连接至MM440变频器的B+，B-端子，不区分极性。

注意：MM440变频器的B+与DC+为同一个端子。

MM440使用制动电阻后需要设置哪些参数？
A至F尺寸MM440（内置制动单元MM440）必须设置以下参数，否则制动电阻无法发挥作用：

P1240=0，禁止直流电压控制器；
P1237>0，具体参数值以满足实际工艺要求并且制动电阻不过热为宜，根据工艺情况调试。

FX、GX尺寸MM440安装外部制动单元后只需设置P1240=0即可。

制动电阻如何选择？
制动电阻有两个重要的参数：阻值和功率？

制动电阻阻值选型原则：

制动单元（无论内置还是外置）规定了所能使用的制动电阻的最小阻值，小于该阻值可能损坏制动单元（因电流太大）；
制动电阻阻值选择太大会导致制动功率降低，U_{dc max}²/ R_min = P_{brake
resistor max}，U_{dc max}为直流母线电压，最大直流母线电压一定的情况下，制动电阻阻值越大，制动电阻的最大功率就越小；

综上所述：制动电阻的阻值需要根据负载的最大制动功率与变频器的最小制动电阻阻值要求共同确定；必须保证制动电阻最大功率P_{brake resistor max}>= 负载的最大制动功率。

制动电阻功率选型原则：

制动电阻的功率通常指的是制动电阻的平均功率，也就是制动电阻连续工作时的功率。必须保证制动电阻平均功率P_{brake resistor average}>= 负载制动周期内的平均制动功率；
负载制动周期内的平均制动功率与负载制动时的制动能量，负载的制动周期有很大关系，需根据设备的工艺情况进行计算；
同时还需要保证制动电阻在最大制动功率情况下连续工作时间 <= 负载最大制动功率的连续制动时间；

注意：选型样本所推荐制动电阻的功率是以5%的工作停止周期选配，制动电阻连续工作最大时间为12S，周期为240S。也就是说西门子制动电阻只能以最大功率连续工作12S，12秒后仅能承担5%的最大制动功率，直到240秒后制动电阻得到充分的冷却，方可再次承担12秒的最大制动功率。

制动电阻选型实例
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 (Tb ):

最大减速发生在电机额定转矩的150%。
最大值Mb max = 1.5 x 191 = 286.5
最快的减速时间Tb :

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：

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：

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。

制动能量的简单计算

例1：某客户将MM440 应用在升降驱动设备上，并要求在6.25秒内以0.4m/s的速度下放500kg的重物,每30s重复一次该过程，应当如何计算制动功率？

重物的势能为： A= m x g x h =500kg x 9.81 x (0.4m/s x 6.25s)=12263J
最大功率为： P brake Appl max = A/s = 12263J/6.25s = 1962W
平均功率为： P brake Appl average = 1962W x 6.25s / 30s= 392.4W

例2 ：某驱动负载需要从2900RPM的速度降至为0，其驱动数据见表1，如何计算反馈回变频器直流侧的制动能量？

电动机额定功率                 Pmotor N=5.5 KW
电动机效率                         ŋmotor =0.865
电动机额定转速                 N motor N= 2925 RPM
电动机转动惯量                 J motor =0.015kgm2
负载转动惯量                     J load =0.4 kgm2
电动机最高运行转速         nmax =2900RPM
制动时间                             t brake appl =5s
负载工作周期                     t cycle appl =15s