變頻器制動單元與制動電阻在架空乘人裝置的應(yīng)用

鄧金煌

摘? 要：隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，各類電器想要有效提高調(diào)速手段，并且節(jié)約更多電力資源，優(yōu)化操控系統(tǒng)就需要重視變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用以及變頻調(diào)速系統(tǒng)制動單元與制動電阻之間的選配。從而在相應(yīng)功率因數(shù)的基礎(chǔ)之上提高協(xié)作效率，提高運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性。本文闡述了變頻調(diào)速器的優(yōu)缺點，并針對變頻調(diào)速系統(tǒng)的制動力矩以及電阻選配、安裝事項進(jìn)行了細(xì)致分析。

關(guān)鍵詞：架空乘人裝置? 變頻調(diào)速系統(tǒng)? 制動? 選配

引? 言：變頻調(diào)速系統(tǒng)在近年來電子科技領(lǐng)域和電子生產(chǎn)領(lǐng)域取得了技術(shù)上的長足突破，對于變頻調(diào)速系統(tǒng)，從理論基礎(chǔ)到實際應(yīng)用。目前礦井新安裝的架空乘人裝置基本使用變頻調(diào)速，能更好的保護(hù)設(shè)備并能增強(qiáng)乘人的舒適感。而選用變頻器若未使用合適的制動方式很容易發(fā)生電氣損壞甚至安全事故。因此對于制動方式的選擇和計算有非常重要的關(guān)系。

1.變頻調(diào)速系統(tǒng)的制動力矩

變頻調(diào)速系統(tǒng)想要根據(jù)實際需求調(diào)整頻率速度，就需要獲得相應(yīng)的制動力矩，否則變頻調(diào)速系統(tǒng)無法獲得相應(yīng)的制動效果，變頻器甚至還會過壓跳閘。根據(jù)實驗分析，變頻調(diào)速系統(tǒng)的制動力矩越大，其制動能力就越強(qiáng)，制動速率和制動性能更好。但是相應(yīng)地想要獲得更大的制動力矩就需要變頻調(diào)速器在設(shè)備投資、軟件投資環(huán)節(jié)成比例的增加。

而在計算制動力矩的過程中，不需要完成精確計算，只需要按照變頻調(diào)速系統(tǒng)需要滿足的工程要求以100%的制動力距為設(shè)計模板，按比例進(jìn)行計算即可。

舉例說明：對于大型工程設(shè)備如塔吊、電梯、起重機(jī)，變頻調(diào)速系統(tǒng)需要按100%設(shè)計，而針對離心機(jī)可以按照90%設(shè)計，普通慣性負(fù)載想滿足制動力距達(dá)到80%即可。但是如果是需要滿足即停即起的大慣性負(fù)載，例如開卷和卷起設(shè)備，那么制動力矩的計算需要達(dá)到120%甚至150%。另外需要注意的是制動力矩設(shè)計的比例越大，對于調(diào)速器本身的荷載也就越大，如果力矩設(shè)計超過了制動單元和制動電阻的荷載極限，還極有可能會產(chǎn)生安全事故，為此設(shè)計人員需要參考實際情況，選配自動電阻和自動單元之后，對其實際荷載進(jìn)行測量和計算。

2.制動電阻和制動單元的選配

2.1變頻器能耗制動原理

當(dāng)電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時，電動機(jī)向整流單元回饋能量，而母線電壓UCD升高，從而影響元器件的使用，甚至?xí)l(fā)生電氣燒毀或更嚴(yán)重的安全事故。而能耗制動的原理則如下圖，當(dāng)母線電壓UCD升高到一定值時，制動單元BU導(dǎo)通，多余的能量通過RBR釋放，待母線電壓降回至正常值時制動單元截止。

2.2? RJY45-30/1700A型架空乘人裝置制動電阻與制動單元的選配

2.2.1? RJY45-30/1700A型架空乘人裝置制動制動力矩分析

該型號架空乘人裝置應(yīng)用于斜井，坡度25°，電機(jī)功率45kW，鋼絲繩總長1700米，雙邊乘坐101人，驅(qū)動輪直徑為1.2米，運(yùn)行速度為0.75米/秒。

式中：Smin--最小張力點的張力，N;

C---鋼繩的撓度系數(shù)， C=C0（λ2/8）=1000

C0---鋼繩的基本撓度系數(shù)， 取C0 = 1000

q0---預(yù)選牽引鋼繩的每米質(zhì)量 1.78 Kg/m

g---重力加速度 g= 9.81 m/s

Smin=C×q0×g =17462N

Q1--每人人體重量 取Q1= 95 Kg

Q2--每把吊椅重量 取Q2= 15 Kg

ω--牽引鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù)，動力運(yùn)行時.取ω= 0.03

制動運(yùn)行時. 取ω= 0.03

L――井筒斜長

Kb=1.1

當(dāng)下放側(cè)滿員而上升側(cè)無人時：（制動運(yùn)行狀態(tài)）

線路運(yùn)行阻力：

W4-1 =（q0 +Q2/λ1）×（ωcosα+sinα）L g = 9986 N

W2-3 =[q0+（Q1+Q2）/λ1]×（ωcosα-sinα）Lg = -27205N

各點張力：

S3=Smin= 17462 N

S4=1.01Smin= 17636 N

S1=S4+W4-1= 27622 N

S2=S3-W2-3= 44666 N

P=（S2-S1）υ/（1000η）=17.85kW

架空乘人裝置制動負(fù)載產(chǎn)生的最大峰值功率為17.85kW。

2.2.2 制動單元和制動電阻的選擇

根據(jù)架空乘人裝置電機(jī)的額定功率及制動負(fù)載產(chǎn)生的最大峰值功率選取制動單元。

因電機(jī)的額定功率為45kW，制動時產(chǎn)生的最大峰值功率為17.85kW。固選擇匹配的制動單元和制動電阻。要求：①制動單元型號與電機(jī)功率相匹配;②推薦的制動電阻阻值是制動單元允許的最小電阻值;③電阻額定功率要大于負(fù)載制動最大峰值功率。

以深圳合興加能科技有限公司的PDA制動單元為例，應(yīng)選擇PDA-06-045H型制動單元;選配的電阻為9.7歐，18kW。

3.制動單元安裝的注意事項

首先，為使電阻具有更好的散熱功能，有效降低寄生電感量，同時結(jié)合高阻燃無機(jī)涂層可以延長電阻絲的使用壽命，有效避免其快速老化。而鋁合金電阻則更加緊密安裝，適合附加散熱器。和波紋電阻相比，鋁合金電阻呈現(xiàn)出了全密封結(jié)構(gòu)能夠長期穩(wěn)定的適用于各種環(huán)境，耐腐蝕性，耐氣候性，耐震性都更高。

其次，制動單元在變頻調(diào)速器當(dāng)中工作時，制動電阻做工會散發(fā)大量熱能，因此在安裝和使用過程中還需要強(qiáng)調(diào)整個制動單元的散熱以及使用安全。尤其是對于制動單元的通風(fēng)空間需要進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，其上下10厘米，左右三厘米的最小通風(fēng)空間是避免制動電阻在使用過程當(dāng)中發(fā)生爆炸的有效措施。

最后，變頻調(diào)速系統(tǒng)以及各類制動元件在安裝過程中都需要使用截面足號的絕緣電纜，其中軟電纜的靈活性更好?？梢哉f由于變頻調(diào)速系統(tǒng)在不斷完成制動的過程中，電阻泄放的電流較大，因此導(dǎo)線的截面必須要能夠滿足電阻需求，才能使整個變頻調(diào)速系統(tǒng)更加流暢的運(yùn)行。另外連接制動電阻的導(dǎo)線還需要具備良好的耐高溫抗熱屬性，避免由于制動單元溫度過高導(dǎo)致的導(dǎo)線軟化。根據(jù)以往的經(jīng)驗，制動單元變頻器之間的距離不能超過一米，同時直流測電纜應(yīng)該采用絞合連接，減少輻射和電感。制動單元到制動電阻之間的距離雖然沒有限制，但是距離越長，電纜事故發(fā)生概率就越大，這也是安裝和使用過程當(dāng)中需要著重強(qiáng)調(diào)和注意的事項。

結(jié)束語：綜上所述，變頻調(diào)速器具有調(diào)速功率高，規(guī)模寬，供電模式自由，同時可以最快速度全速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點。但同時也具備耐壓水平較低，高次諧波對電源影響不良，以及可能會發(fā)生共振現(xiàn)象等問題。針對上述優(yōu)缺點，需要技術(shù)人員能夠合理的計算變頻調(diào)速系統(tǒng)的制動力矩，從而選擇合適的制動電阻和制動單元配比，最后在安裝、配線過程中也要加強(qiáng)操作規(guī)范，明確操作流程，提高安裝質(zhì)量和安裝效率，有效延長變頻調(diào)速器和變頻調(diào)速系統(tǒng)的使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

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