變頻調(diào)速系統(tǒng)的直流制動是如何實現(xiàn)的?

所謂“直流制動”，一般指當(dāng)變頻器的輸出頻率接近為零，電動機的轉(zhuǎn)速降低到一定數(shù)值時，變頻器改向異步電動機定子繞組中通入直流。當(dāng)異步電動機的定子繞組中通入直流電流時，所產(chǎn)生的磁場將是空間位置不變的恒定磁場。例如，轉(zhuǎn)子因慣性而繼續(xù)以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組里的感應(yīng)電流以及轉(zhuǎn)子繞組所受電磁力的方向?qū)⑿纬膳cn方向相反的制動力矩。同時，恒定磁場也力圖將轉(zhuǎn)子鐵芯牢牢吸住，進一步 促使轉(zhuǎn)子迅速停下來。這種在定子繞組中通入直流電流而使電動機迅速制動的方法稱為直流制動，也叫能耗制動。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，直流制動主要用于消除驅(qū)動系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速接近于0時的“爬行”現(xiàn)象。

交流電動機制動時的機械特性曲線如圖1所示，在圖1中①為正常工作時的曲線，②為直流制動時的機械特性，設(shè)A點為正常工作點。

圖1交流電動機制動時機械特性曲線

(1)降速前的工作狀態(tài):假設(shè)降速前拖動系統(tǒng)的運行頻率是f1，電動機的機械特性為曲線①;負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，阻轉(zhuǎn)矩為TL (為簡便起見，假設(shè)TL中已包括損耗轉(zhuǎn)矩在內(nèi))。此時，工作點為A點，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TM與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL相平衡: TM=TL。

(2)拖動系統(tǒng)的降速過程:在變頻調(diào)速系統(tǒng)中通常設(shè)置的制動過程為電動機先減速，首先，頻率下降為f2,機械特性變?yōu)榍€②。由于在頻率剛下降的瞬間，拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速因慣性而尚未改變，此時同步磁場轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，工作點在同一轉(zhuǎn)速下由曲線①的A點跳至曲線②的B點，即從第一象限過渡到第二 象限，通常稱之為同一轉(zhuǎn)速下特性的跳轉(zhuǎn)。此時，電動機得到反方向的制動轉(zhuǎn)矩Tb進入發(fā)電制動狀態(tài)，拖動系統(tǒng)沿圖1中曲線②迅速降速，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于某一轉(zhuǎn)速后，變頻器輸出直流，形成固定磁場，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。在此過程中，電動機將經(jīng)過短暫的再生發(fā)電制動和能耗制動最終停止，因此需要接入制動單元和制動電阻，以防止電動機發(fā)熱。

從以上的降速過程可以看出，每次頻率下降時，電動機只有部分時間處于再生制動狀態(tài)，所以反饋到直流電路的電壓是脈沖式的，這就是被稱為“泵升電壓”的原因。泵升電壓的大小取決于轉(zhuǎn)子繞組正方向切割磁力線的速度。具體地說，取決于當(dāng)頻率(從而同步轉(zhuǎn)速)下降時，轉(zhuǎn)子能否及時地跟隨頻率一起下降。從機械特性上看，則取決于每次頻率變換時轉(zhuǎn)折點的位置。

直流制動主要適用于哪些場合?

直流制動主要應(yīng)用于需要準(zhǔn)確停車的場合:用于阻止啟動電動機由于外因引起的不規(guī)則自動旋轉(zhuǎn)，即在啟動變頻器前，先要保證拖動系統(tǒng)從零速開始啟動，即先實施直流制動，到零速后方可啟動，尤其對中大型風(fēng)機負(fù)載更為必要。