电梯制动电阻功率和电阻的计算及选用

电梯制动电阻功率和电阻的计算及选用

于春梅(沈阳博林特电梯股份有限公司)【摘要】本文给出了电梯受速度、载重、提升高度等影响下，电梯运行中多余的机械能（含位能和动能）通过制动电阻释放时，制动电阻功率和阻值精确配套的计算方法。

【关键词】制动电阻功率电阻【中图分类号】F270【文献标识码】A【文章编号】1672-7355（2012）09-0248-01__

采用VVVF控制模式的变频调速电梯，启动运行达到最高运行速度后具有最大的机械动能，电梯到达目标层前要逐步减速直至电梯停止运动为止，这一过程是电梯曳引机释放机械能量的过程；同时，电梯还是一个位能性负载，为了均匀拖动负荷，电梯曳引机拖动的负载由载客轿厢和对重平衡组成，只有当轿厢载重量约为40%-50%（平衡系数）时，轿厢和对重平衡块才相互平衡，否则，轿厢和对重平衡块就会有质量差，使电梯运行时产生机械位能，电梯运行中多余的机械能（含位能和动能）通过电动机和变频器转换成直流电能储存在变频器直流回路中的电容中，此时电容就好比是一个小水库，回送到电容中的电能越多，电容电压就越高（好比水库中水位超高），如不及时释放电容器储存的电能，就会产生过压故障，能让变频器停止工作，电梯无法正常运行。目前由于受电网管制及其他客观因数制约，国内大多数变频调速电梯均采用制动电阻耗能方式释放多余电能。

电阻耗能中的关键器件就是制动电阻，所以合理选用制动电阻不仅直接关系到产品的稳定运行而且会影响整梯产品的经济成本。由于

电梯随载重、速度、提升高度的变化会有不同的配置，独立依据变频器厂家提供的参考值使用，由于冗余量很大势必会造成一定的浪费。本文从两个角度分析了更精确配套的计算方法，并且可以互相验证。

在电梯应用中，电机制动所需要的功率，可以通过电梯的重力势能及运行速度计算获得：。

E=GM×VM。

W=。

E×(1-η)。

E:下降的势能KW。

W:制动功率KWGM:最大下降重量KNVM:最高运行速度M/Sη:电机和变频器的损耗系数，同步电机具有高效性、无滑差、无减速机损耗等因数，该系数可取值η=0.1-0.2。

当电梯为空载状态，以速度为1.75M/S;载重为1350KG的电梯，平衡系数46%来计算基本制动功率。

W：GM=1350KG×0.46×9.8NM/KG=6085NM=6.8KN.VM=1.75M/S。

W=6.8KN×1.75M/S×0.8=9.52KW依据上面的基本计算，同时考虑以下参数，最终才能选择出适合的制动电阻功率。首先需要计算电机制动时候所需要的最大制动功率，这时需要考虑恶劣的满载运行情况，我们取100%满载情况下最大制动功率乘以1.2的系数获得：。

max=。

w×1.2=9.52KW×1.2=11.424KW。

max最大制动功率其次，需要确认电梯在制动过程中，制动使用

率的取值。制动使用率ED%定义为制动时间TBR除以运行周期TC。制动使用率决定系统能否有时间来释放因制动而产生的热量，当制动电阻发热时，电阻值将会随温度的上升而增加，制动转矩随之会减少。

ED%=TBR/TC×100%当电梯为30层站，每层站3M时，全程运行周期：TC≈90M/1.75M/S≈52S电梯的制动周期是一个变量，考虑电梯连续运行的可能性：ED%=TBR/TC≤40%（注：根据不同的电梯运行工况，可以按照20%—40%不同值进行计算）这时我们可以计算出电梯的平均制动功率：。

ave=TBR/TC×。

max≤11.424KW×40%≤4.57KW。

ave平均制动功率（注：按照ED%：20%—40%不同值进行计算，。

ave取值为：2.28KW—4.57KW）在电梯100%负载，连续运行情况下，选取制动电阻功率为：。

br≥。

ave。

br：制动电阻功率这是选取电阻功率需要满足的第一个条件。同时制动电阻由于不同的材料或者设计结构不同，其过载系数和过载时间有很大差异。

br×OFbr×OTbr≥EE=。

max×TBR=11.424KW×52S=594KJE释放峰值能量OFbr过载系数OTbr过载时间假设:OFbr=6;OTbr=20S那么：。

br≥E/（OFbr×OTbr）=4.95KW综合上述分析结果：在电梯100%

负载，连续运行情况下选取制动电阻功率的二个条件是：。

br≥。

ave；。

br≥E/（OFbr×OTbr）当直流母线电压大于等于制动电压阀值时，制动单元控制制动电阻进行能量消耗。实践证明，当放电电流等于电动机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩，因此制动电阻的计算是：Rbr=2×Vbr/INVbr制动电压阀值，400V电压输入级别为680VIN电机的额定电流为了保证变频器不受损坏，强制限定当流过制动电阻的电流为额定电流时的电阻数值为制动电阻的最小数值。选择制动电阻的阻值时，不能小于该阻值。

Rbr=Vbr/IN根据以上所叙，制动电阻的阻值的选择范围为：Vbr/IN＜Rbr≤2×Vbr/IN例证中，速度为1.75M/S;载重为1350KG的电梯，曳引机功率为14.4KW，电机额定电流为31.5A。这时，计算得Rbr的取值范围为21.58ohm—43ohm。这时我们可以通过得到的电阻值验证其峰值损耗功率：。

br=Vbr2/Rbr=680V×680V/21.58ohm—43ohm=10KW—21KW。

br:制动电阻峰值功率Vbr:变频器的制动阀值结论：变频器的制动电阻功率选取与很多因素有关，如电梯的载重和速度，电梯实际运行的ED%，电梯的提升高度，制动电阻的过载系数和过载时间等，根据文中分析制动电阻功率选取需符合二个条件。电阻的选取可以验证峰值损耗功率值。