起重機調速技術（1）

    起重機調速技術已有了較長的發展歷史，從直流調速到交流調速，從AC定子調速技術到DC晶閘管調速裝置，再發展到今天廣泛應用的轉子串電阻調速技術。但這些技術都存在著元件易損、維修不便、設備沖擊大、調速范圍小等許多缺點。進入20世紀90年代以來，變頻調速技術的日臻成熟，以其調速范圍大、結構簡單、維修方便、減小噪音、節約電力等優點，開始在起重領域得到廣泛應用。
　　在起重變頻調速系統運行中，當停車或下降時，重物產生的位勢負載使電機處于發電狀態，能量向電源側回饋，由于大多數變頻器沒有電能回饋裝置，此時必須通過制動單元將這部分能量由制動電阻以熱能的形式釋放掉，所以制動單元和制動電阻在起重變頻調速系統中起著非常重要的作用。本文重點介紹如何正確匹配計算制動電阻。
　　到目前為止，已經發現有多種版本的匹配計算方法出現，歸納大致如下；
　　方法一、制動電阻的阻值和功率計算
　　1.1剎車使用率ED%
　　制動使用率ED%,也就是臺達說明書中的剎車使用率ED%。剎車使用率ED%定義為減速時間T1除以減速的周期T2,制動剎車使用率主要是為了能讓制動單元和剎車電阻有充分的時間來散除因制動而產生的熱量；當剎車電阻發熱時，電阻值將會隨溫度的上升而變高，制動轉矩亦隨之減少。剎車使用率ED%=制動時間/剎車周期=T1/T2*100%。（圖1）
　　圖1剎車使用率ED%定義
　　現在用一個例子來說明制動使用率的概念：10％的制動頻率可以這樣理解，如果制動電阻在10秒鐘能夠消耗掉100％的功率，那么制動電阻至少需要90秒才能把產生的熱量散掉。
　　1.2制動單元動作電壓準位
　　當直流母線電壓大于等于制動電壓準位（甄別閾值）時，剎車單元動作進行能量消耗。臺達制動電壓準位如表1所示。
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　　1.3制動電阻設計
　　（1）工程設計。實踐證明，當放電電流等于電動機額定電流的一半時，就可以得到與電動機的額定轉矩相同的制動轉矩了，因此制動電阻的粗略計算是：
　　其中：
　　制動電壓準位
　　電機的額定電流。
　　為了保證變頻器不受損壞，強制限定當流過制動電阻的電流為額定電流時的電阻數值為制動電阻的最小數值。選擇制動電阻的阻值時，不能小于該阻值。
　　根據以上所敘，制動電阻的阻值的選擇范圍為：
　　制動電阻的耗用功率當制動電阻在直流電壓為的電路工作時，其消耗的功率為：
　　耗用功率的含義：如果電阻的功率按照此數值選擇的話，該電阻可以長時間的接入在電路里工作。
　　現場中使用的電阻功率主要取決于剎車使用率ED%。因為系統的進行制動時間比較短，在短時間內，制動電阻的溫升不足以達到穩定溫升。因此，決定制動電阻容量的原則是，在制動電阻的溫升不超過其允許數值（即額定溫升）的前提下，應盡量減小容量，粗略算法如下：
　　（2）設計舉例。根據以上的公式我們可以大致的推算出來我們需要的制動電阻的阻值和功率。以臺達VFD075F43A變頻器驅動7.5KW的電機作為例來說明，7.5KW電機額定電流是18A,輸入電壓AC460，則有：
　　因此制動電阻的阻值取值范圍：
　　選擇電阻阻值要選擇市場上能夠買到的型號和功率段為宜，選擇阻值75歐。
　　根據實際的情況可以在計算的數值功率上適當的擴大。