外置再生制动电阻器连接

当电机的转矩和转速方向相反时,电机从电动状态转变为再生发电状态,再生能量经续流二极管全波整流后反馈到直流电路中,由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网,仅靠驱动器本身的电容吸收,电容的电荷堆积会形成 泵升电压,使直流电压升高。此时,能量只能通过再生电阻来消耗,否则过高的直流电压降将使各部分器件受到损害。

再生制动电阻器可以内置,也可以外接,由参数 Pr016 再生放电电阻外置选择 控制。内置的再生制动电阻器无需手动连接。

当需要连接外置再生制动电阻器时,需断开 B2 和 B3 间的连接线(即拆除短接线),如下图所示在 B1-B2 端子上连接外置再生电阻器,并将参数 Pr016 设置为 1

请勿弄错外置再生电阻器的接线,否则将造成机器损坏或火灾。

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  • 制动电阻规格

    • 内置制动电阻规格:

      驱动器型号 电阻值(Ω) 功率Pr(W)
      WSLM-AAAA 15 150
      WSLM-8888 15 150
    • 外置制动电阻规格:

      驱动器型号 最小允许电阻值(Ω) 最小允许功率(W)
      WSLM-AAAA 10 800
      WSLM-8888 10 600
  • 再生电阻容量计算

    下图为电机的运行周期示意图:

    电机以上图所示的运行周期进行加减速运行时,再生电阻器的容量计算步骤如下:

    1. 计算伺服系统旋转能量(Es)。

      Es = (1/2) * J * w2 = (1/2) * J * [Spd * (π / 30)]2 = J * Spd2 / 182(J)

      J = JM + JL

      其中:

      • JM:伺服电机转子转动惯量 (kg·m2)
      • JL:电机轴换算负载转动惯量 (kg·m2)
      • w:伺服电机的角速度 (rad/s)
      • Spd:伺服电机的转速 (r/min)
    2. 根据减速期间的负载系统损耗,计算消耗能量(EL)。

      EL = (π / 60) * Spd * TL * tD

      其中:

      • TL:负载转矩 (N·m)
      • tD:减速停止时间 (s)
    3. 计算出伺服电机的线圈电阻的损耗能量(EM)。

      忽略不计。

    4. 计算出伺服单元可吸收的能量 Ec。

      单个内部电容能够处理的能量如下所示:

      驱动器型号 功率等级(W) 可吸收的再生能量(J)
      WSLM-AAAA 4000 123
      WSLM-8888 3000 92
    5. 计算再生电阻器所消耗的能量(Ek)。

      Ek = Es - (EL + EM + Ec)

    6. 计算再生电阻器的必要容量(Wk)。

      Wk = Ek / (0.3 * T)

      其中:

      • Wk:再生电阻器必要容量 (W)
      • T:伺服电机重复运行周期 (s)
      • 0.3:再生电阻器使用负载率为 30% 时的值

    注意: 实际计算时,也可忽略负载系统损耗,只需计算出系统的旋转能量,再代入再生电阻容量计算公式。

    举例 1

    以朗驱 4000W 伺服系统(WSLMAAAA)每个轴都处于制动状态、惯量比为 400% 为例,电机选用中惯量,中容量,其电机转子转动惯量为4.6 * 10-4 kg*m2。

    1. 计算出额定转速下的旋转能量:

      Es =4 * J * Spd2 / 182 = 4 * 5 * 4.6 * 10-4 * 30002 / 182 = 455J

    2. 计算再生电阻消耗的能量:

      内部电容吸收的能量大概为 123J,故仅靠电容器无法吸收多余的旋转能量,只能靠外接电阻来消耗。此时需再生电阻消耗的能量为:455 - 123 = 322J。

    3. 假设电机的加减速周期为 1s,计算出再生电阻的容量:

      Wk = Ek / (0.3 * T) = 332/0.3 = 1106W

    Wk大于内置制动电阻容量 150W,因此,使用内置制动电阻不可以满足要求,需使用外置制动电阻。外置制动电阻的功率建议为:1200W。

    举例 2

    将例1中的惯量比改为 250%,其中两个轴同时产生制动,则需要制动电阻功率:

    Wk = Ek / (0.3 * T) = 120W

Wk 小于内置制动电阻容量 150W,因此,使用内置制动电阻可以满足要求。

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