装机装柜型制动单元安装指南

可将制动单元安装在装机装柜型设备中。根据不同规格的整流装置或逆变单元，最多有3个安装位置可供使用：

规格FB，GB，FX，GX型：1个安装位置；

规格HX型：2个安装位置；

规格JX型：3个安装位置。

制动单元如图5-11所示。

装机装柜型制动单元的连续制动功率为25kW或50kW，P₂₀制动功率为100kW或200kW。制动单元安装在装机装柜型设备的顶部通风处，在制动过程中，电动机的动能会通过外部的制动电阻转化为热能。制动单元和制动电阻之间最大允许的电缆长度为100m。这个距离可以使得制动电阻安装在变频器的房间外，并将热量散发在外面。制动电阻与制动单元之间直接端子相连。

图5-11 制动单元

说明

安装制动单元时应该考虑散热问题，可以使用功率装置中的风扇来提供冷却。所以制动单元工作时，应确保对应功率装置以及相关风扇有辅助电源并处于运行状态。

制动单元的订货号不包含制动电阻。制动电阻须单独订购。

S120柜机选件中，含有制动单元（选件L61、L62或L64、L65），这些选件包括相应制动电阻、安装在柜内的制动单元以及相应的连接组件。

单个公共直流母线上可以通过并联制动单元提升制动功率，为了保证平衡功率，单个直流母线最多可以安装4个或者6个制动单元。每个制动单元须连接各自的制动电阻。

制动单元如果工作在环境温度40℃以上，或安装在海拔2000m以上需要考虑降容系数，降容系数与所安装功率单元一致。

标准配置的制动单元有以下接口：

1）通过母排或电缆连接的直流母线接口；

2）外部制动电阻的连接端子；

3）1个数字量输入（用高位信号禁止制动单元/用高至低的下降沿应答故障）；

4）1个数字量输出（制动单元故障输出）；

5）1个用于调节响应阈值的DIP（S1）开关。

说明

将GX型制动单元装入GB型的基本整流装置时，需要使用一个成型电缆套装，订货号为6SL3366-2NG00-0AA0。

1.接线示例

SINAMICS S120装机装柜型制动单元和制动电阻的接线图如图5-12所示。

2.X21数字量输入/输出

端子排X21见表5-4。

图5-12 SINAMICSS120装机装柜型制动单元和制动电阻的接线图

表5-4 端子排X21

注：1）DI：数字量输入；DO：数字量输出

说明

通过在端子X21.3上设定高位电平可以禁止制动单元。通过下降沿对存在的故障信息进行应答。

在制动单元装入设备内后，X21各个端子的位置为：端子“1”在后方，端子“6”在前方。

3.制动电阻的连接

制动电阻的连接见表5-5。

表5-5 制动电阻的连接

推荐的连接截面积：25/125kW时：35mm²，50/250kW时：50mm²

说明

图5-12中端子T1和T2间为常闭；用于监控制动电阻的温度是否正常，若其出现过温报警，T1和T2断开。推荐将此温控开关的触点接至控制单元CU320-2或类似的控制装置常闭信号接入点，作为外部系统故障点，以保证制动电阻故障时，设备无法起动。从而确保不会因系统的制动能力不足而造成事故

为了监视制动电阻的温控开关状态，需将温控开关的触点接至控制单元CU320-2或类似的控制装置上。或者想用这个信号控制制动单元的输出，那就必须将此信号接至相应的控制点

制动单元响应阈值可以根据现场要求通过制动单元内部的S1开关进行设置。表5-6中给出了制动单元的响应阈值、制动期间的直流电压以及拨码开关的位置关系。

表5-6 制动单元的响应阈值

(www.xing528.com)

说明

制动单元的阈值开关有两个开关位置：

用于FX、FB、GX、GB型的制动单元：位置“1”在上方，位置“2”在下方；

用于HX、JX型的制动单元：位置“1”在后方，位置“2”在前方。

4.如何计算需要的制动单元的连续制动功率

制动单元的制动功率和负载周期如图5-13所示。

（1）计算所需平均功率P_mean

首先，要在指定周期的基础上计算平均功率P_mean

如果循环周期时间≤90s，制动功率的平均值要在这个工作周期内定义。

如果循环周期时间>90s或者制动操作不规则，要选择运行时制动功率平均值最高的90s作为计算依据。

图5-13 制动单元的制动功率和负载周期

制动单元的连续制动功率P_DB根据下面公式计算

P_DB≥1.125×P_mean

说明

系数1.125=1/0.888。此系数定义为负载周期比，由P₂₀或者P₄₀允许的平均功率等于热时间常数允许的连续制动功率的88.8%而得出的

（2）计算所需峰值功率

除了平均制动功率之外，在选择制动单元时，还必须考虑需要的峰值制动功率P_peak。如果无法满足峰值制动功率要求，则必须相应增加连续制动功率，直到可以满足所需峰值功率。制动单元和制动电阻计算流程图如图5-14所示。

在进线电压为设备允许的较低值时，如：380～400V，500V或660V，可以减小制动单元的直流电压V_DClink响应阈值来减少电动机和变频器上的电压应力。但若减小了响应阈值，则峰值功率会相应的减少，因为P_peak～（V_{DC link}）2/R，根据降容系数k=（低阈值/高阈值）2可以计算出改变阈值后的P_p′_eak=kP_peak。

制动单元出厂默认的是高阈值，对于进线电压为500～690V的装置，需要在选型时确定具体的进线电压（500～600V、660～690V），以便选择合适的制动单元和响应阈值。表5-7给出阈值修改后的k值。

图5-14 制动单元和制动电阻计算流程图

表5-7 制动单元修改响应阈值前后的降容系数k

图5-15 示例制动功率和负载周期

5.计算举例

在下面的例子中，我们将计算S120400V 450kW功率模块，用P_DB=50kW或者P₂₀=200kW的制动单元是否满足图5-15中制动功率的要求。

计算平均功率如下：

P_mean=（150kW×20s+0kW×70s）/90s=33.3kW制动单元的连续制动功率≥1.125×P_mean，即

P_DB≥1.125×33.33kW=37.5kW计算高阈值V_{DC link}=774V，k=1（出厂默认）的峰值功率为

P_peak>5×k×P_DB？

150kW>5×1×37.5kW=187.5kW 不成立！

也就是说150kW的峰值功率没有超过连续制动功率为37.5kW的制动单元的峰值功率187.5kW，因此，按公式P_DB≥1.125×P_mean选择制动单元即可，即高阈值下选择P_DB=37.5kW的制动单元满足条件。

计算低阈值V_{DC link}=673V，k=0.756的峰值功率为

P_peak>5×k×P_DB？

150kW>5×0.756×37.5kW=141.75kW成立！

也就是说150kW的峰值功率超出连续制动功率为37.5kW的制动单元的峰值功率141.75kW，因此，P_DB=37.5kW的制动单元不满足条件，需要把峰值功率作为选择制动单元和制动电阻的依据，按公式P_DB≥[1/（5×k）]×P_peak重新计算。

低阈值下制动单元的平均功率满足：

P_DB≥[1/（5×k）]×P_peak？

P_DB≥[1/（5×0.756）]×150kW=39.68kW

因此，低阈值下选择P_DB=39.68kW的制动单元满足条件。

综上，在高低阈值下选择50kW（P₂₀=200kW）的制动单元均可满足制动功率的要求。