電氣制動(dòng)與SEW三合一減速機(jī)的配合應(yīng)用

在變頻器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速或者所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)采取何種方式進(jìn)行制動(dòng)以及采取何種方式的抱閘形式，對實(shí)現(xiàn)整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)安全、準(zhǔn)確的停車都是非常重要的。

中國鋁業(yè)青海分公司電解多功能天車大車、小車采用變頻調(diào)速，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用SEW三合一減速機(jī)，SEW減速機(jī)的組成為電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和電磁抱閘，電機(jī)為變頻器專用電機(jī)，冷卻風(fēng)扇為獨(dú)立電源（大車風(fēng)扇為AC380V，小車風(fēng)扇為AC220V），電磁抱閘為獨(dú)立電源（AC380V）。SEW減速機(jī)的主要特點(diǎn)為制動(dòng)為電磁抱閘形式，而非機(jī)械制動(dòng)（油壓推力器），在制動(dòng)的過程中電磁抱閘不參與電機(jī)的減速過程，只起到停車定位作用。而在改造前由于變頻器原設(shè)計(jì)沒有采用電氣制動(dòng)，變頻器減速時(shí)間設(shè)定值為10S，電磁抱閘動(dòng)作靠停車信號后延時(shí)動(dòng)作，如電磁抱閘在5S以內(nèi)動(dòng)作，電機(jī)輸出頻率還沒有減速到0HZ，車體運(yùn)動(dòng)慣性很大，抱閘抱死會(huì)給整車造成很大的機(jī)械沖擊，如電磁抱閘在5S以外時(shí)間動(dòng)作，天車滑行距離太長，和無抱閘區(qū)別不大，給天車安全運(yùn)行造成隱患。

針對SEW減速機(jī)電磁抱閘摩擦片不應(yīng)調(diào)節(jié)，電磁抱閘在電氣制動(dòng)結(jié)束后起到停車定位的作用的特點(diǎn)，我們在改造中采用電氣制動(dòng)與電磁抱閘相配合的模式，很好地解決了停車制動(dòng)的安全可靠性。

一、變頻器傳動(dòng)中的制動(dòng)在傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速或者所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)將處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲存的機(jī)械能經(jīng)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，逆變器的六個(gè)回饋二極管將這種電能回饋到直流側(cè)，此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài)，如果在變頻器中不采取另外措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器電壓升高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)并不太快，電容器電壓升高并不明顯，一旦電動(dòng)機(jī)恢復(fù)到電動(dòng)狀態(tài)，這部分能量又被負(fù)載所重復(fù)利用，當(dāng)制動(dòng)較快，電容器的電壓會(huì)升得很高，裝置中的"制動(dòng)過電壓保護(hù)"將動(dòng)作，因此制動(dòng)較快時(shí)對這部分能量應(yīng)認(rèn)真處理。

對再生能量的處理方式有三種：耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的"制動(dòng)電阻"；由并聯(lián)在直流回路上的其他傳動(dòng)系統(tǒng)吸收；使之回饋到電網(wǎng)。

前兩種工作狀態(tài)稱為動(dòng)力制動(dòng)狀態(tài)，后一種屬于回饋制動(dòng)狀態(tài)，在兩種制動(dòng)狀態(tài)下異步電動(dòng)機(jī)均自身處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。

還有一種制動(dòng)狀態(tài)，即異步電動(dòng)機(jī)定子通直流實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)（DC制動(dòng)）。

以上三種狀態(tài)全部稱為電氣制動(dòng)。

二、電氣制動(dòng)的選擇多功能天車大車拖動(dòng)電機(jī)為2×15KW，主小車為2×3KW，副小車為5.5KW，在減速停車時(shí)產(chǎn)生的能量不高，因此采用回饋制動(dòng)的方式不經(jīng)濟(jì)，而天車的定位停車要求并不高，不需采用DC制動(dòng)準(zhǔn)確的定位停車方式，由于天車反向動(dòng)作頻繁，采用動(dòng)力制動(dòng)是一種可行的方案。

1、動(dòng)力制動(dòng)利用設(shè)置在直流回路中的制動(dòng)電阻吸收電動(dòng)機(jī)的再生電能的方式為動(dòng)力制動(dòng)。動(dòng)力制動(dòng)一般包含制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，制動(dòng)單元和電阻用于吸收電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)的能量，可以縮短大貫量負(fù)載的自由停車時(shí)間。 在控制回路中，通過控制制動(dòng)單元的軟件功能，通過控制面板的功能予以恰當(dāng)?shù)脑O(shè)定，可以方便實(shí)現(xiàn)動(dòng)力制動(dòng)。制動(dòng)單元裝于柜體內(nèi)部，制動(dòng)電阻REB裝于柜體外部。

2、制動(dòng)單元與變頻器的連接變頻器采用日本富士公司的FRN－G9S系列，與制動(dòng)單元的連接：
主、副小車變頻器功率為7.5KW，因而變頻器內(nèi)部裝有制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，但是考慮到制動(dòng)的可靠性，選用較大容量60歐姆1200w的外部制動(dòng)電阻和變頻器的外部電阻端子P（＋）、DB連接。
大車變頻器為45kw，變頻器內(nèi)部沒有安制電阻，為了增加制動(dòng)能力，選用配套的制動(dòng)單元，制動(dòng)單元接于P（＋）和N（－），制動(dòng)電阻接于制動(dòng)單元的P（＋）和DB端，制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻的過熱保護(hù)裝置1、2端接至變頻器控制電路的THR、CM端子。制動(dòng)單元與制動(dòng)電阻，其間距小于10m，制動(dòng)電阻選用四支60歐姆1200w的制動(dòng)電阻。

三、動(dòng)力制動(dòng)與SEW三合一減速機(jī)的配合應(yīng)用
SEW減速機(jī)的主要特點(diǎn)為制動(dòng)電磁抱閘形式，而非機(jī)械制動(dòng)，其制動(dòng)時(shí)電磁抱閘不參與電機(jī)的減速過程，只起到停車定位作用。

變頻器傳動(dòng)很容易實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)，但是為了產(chǎn)生靜止時(shí)的保持轉(zhuǎn)矩，應(yīng)與電磁抱閘配合使用，電氣制動(dòng)與減速機(jī)電磁抱閘的的配合使用主要由PLC軟件編程實(shí)現(xiàn)，在變頻器啟動(dòng)時(shí)，電磁抱閘打開后，才能實(shí)現(xiàn)行走指令，在停車時(shí)，變頻器減速到零頻率的過程中先由動(dòng)力制動(dòng)，使車體基本達(dá)到零速時(shí)，電磁抱閘延時(shí)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)停車定位。

在多功能天車變頻器調(diào)速中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí)，對生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩有兩種：（1）產(chǎn)生生產(chǎn)機(jī)械減速過程中的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；（2）機(jī)械在停止?fàn)顟B(tài)下所需要的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。采用動(dòng)力制動(dòng)可以產(chǎn)生為了減小大慣量機(jī)械設(shè)備自由停車時(shí)間的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和準(zhǔn)確停車的控制方式下，為使位置準(zhǔn)確、減速時(shí)速度時(shí)間比一定所需要的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而采用SEW三合一減速機(jī)的電磁抱閘產(chǎn)生的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，提供了靜止制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，兩種制動(dòng)方式的相互配合滿足了安全停車的需要，同時(shí)電磁抱閘作為靜止保持或變頻器出現(xiàn)故障的一種補(bǔ)救措施，兩種制動(dòng)必不可少。