在使用交流變頻器的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中，有的變頻器外面連接了制動(dòng)電阻，有的變頻器則貌似沒(méi)有連接。那么問(wèn)題來(lái)了，制動(dòng)電阻是用來(lái)干什么的？為什么要連接制動(dòng)電阻呢？今天這篇文章，我們就來(lái)談?wù)勛冾l器的制動(dòng)電阻的那些事。

要講清楚制動(dòng)電阻是怎么工作的，還得先從電動(dòng)機(jī)的工作原理說(shuō)起。

我們知道，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1-s)。其中“n”代表電機(jī)的轉(zhuǎn)速；“f”表示交流電源的頻率；“p”表示電機(jī)的極對(duì)數(shù)；“s”表示轉(zhuǎn)差率（同步磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n的差值與同步磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0之比）。對(duì)于一個(gè)成品電機(jī)而言，極對(duì)數(shù)p是不變的，因此我們只能通過(guò)改變交流電源的頻率來(lái)改變異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這也是交流變頻器的調(diào)速理論依據(jù)。

三相異步電動(dòng)機(jī)有兩種運(yùn)行狀態(tài)——電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。

1.電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)：

當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)接通電源后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（該磁場(chǎng)與三相交流電的磁場(chǎng)同步，因此又稱為同步磁場(chǎng)）。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電流。產(chǎn)生電流的轉(zhuǎn)子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到電磁力的作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，于是三相異步電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)起來(lái)了。這種情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n總是小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0，此時(shí)是磁場(chǎng)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)。電動(dòng)狀態(tài)下，電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向相同。

2.發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)：

在電動(dòng)狀態(tài)下，通過(guò)外力使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n繼續(xù)增大。某一時(shí)刻當(dāng)n大于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的方向?qū)?huì)反向，轉(zhuǎn)子中的電流反向流動(dòng)，于是產(chǎn)生了與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩。這種情況下，電磁轉(zhuǎn)矩起到制動(dòng)的作用，異步電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電狀態(tài)的典型場(chǎng)景是起重機(jī)快速下放重物、電動(dòng)汽車急速下坡及快速停車等。

在交流變頻調(diào)速中，變頻器通過(guò)改變輸出電源的頻率來(lái)達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的（變頻的同時(shí)要改變電壓）。通過(guò)增大頻率使電機(jī)加速，通過(guò)減小頻率使電機(jī)減速。

在一個(gè)負(fù)載慣性較大的拖動(dòng)系統(tǒng)中，變頻器通過(guò)減小頻率讓電機(jī)減速并停機(jī)。在頻率減小的瞬間，電機(jī)同步磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也隨之下降。但是由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速并不會(huì)瞬間降低。此時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速n大于同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)。電磁轉(zhuǎn)矩成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩促使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，再生電能經(jīng)過(guò)整流后回到直流母線中。在沒(méi)有能量回饋單元的變頻器中，再生電能無(wú)法回饋到電網(wǎng)中，只能通過(guò)變頻器本身的電容來(lái)吸收。這會(huì)造成電容短時(shí)間內(nèi)電壓快速升高，稱為“泵生電壓”。泵生電壓導(dǎo)致直流電壓急劇上升，有可能會(huì)擊穿元器件導(dǎo)致變頻器損壞。

為了解決泵生電壓的問(wèn)題，在沒(méi)有能量回饋單元的變頻器中使用制動(dòng)電阻來(lái)消耗再生電能。當(dāng)直流母線的電壓升到閾值時(shí)，制動(dòng)單元將會(huì)打開(kāi)制動(dòng)電阻的通道，再生電能以熱能的形式消耗在制動(dòng)電阻中。制動(dòng)電阻有不同的功率，要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。很多變頻器在其內(nèi)部連接了一個(gè)小的制動(dòng)電阻，但是如果再生電能較多，還需要外部連接制動(dòng)電阻。

下面這張圖是SEW變頻器的制動(dòng)電阻的外觀：

解決泵生電壓的另一個(gè)方法是在變頻器中集成能量回饋單元。在有能量回饋單元的變頻器中，再生電能通過(guò)能量回饋單元回饋到電網(wǎng)中，真正起到了節(jié)能的目的。不過(guò)，集成能量回饋單元的變頻器通常比較貴，基于成本的考慮，使用這種變頻器的設(shè)備還是比較少。

相信讀到這里你應(yīng)該很清楚為什么變頻器要連接制動(dòng)電阻了，那些外部看不到制動(dòng)電阻的，其實(shí)內(nèi)部集成有一個(gè)小的制動(dòng)電阻。

好了，關(guān)于變頻器的制動(dòng)電阻就先介紹到這里。