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摘 要：文章首先介绍电机能耗制动原理及电梯制动电路工作原理，详细分析制动电阻的阻值和容量选择，以供参考。
关键词：电梯；制动；电阻；维修
一 电机能耗制动原理
由于电力电子技术的不断发展和进步，使交流调速传动，尤其是性能优异的变频调速传动得到飞速的发展。近年来，电梯变频器的售价不断下降，而其使用功能却不断提升和扩大，它现在已经广泛应用于电梯传动装置的驱动（如图1所示）。在节能、省力、提高质量、减少维修和提高舒适性等多方面都取得了令世人瞩目的应用效果。但是，有些电梯变频器毕竟是近二十年来新出现的一种蕴涵多种高新技术的电力电子產品，在选型配套等方面还需有一个不断完善的过程。
众所周知，对于交流电机，能耗制动原理是：电动机切断交流电源后，转子因惯性仍继续旋转，立即在两相定子绕组中通入直流电，在定子中即产生一个静止磁场。转子切割这个静止磁场而产生感应电流，在静止磁场中受到电磁力的作用。这个力产生的力矩与转子惯性旋转方向相反，称为制动转矩，它迫使转子转速下降。当转子转速降至0，转子不再切割磁场，电动机停转，制动结束。此法是利用转子转动的能量切割磁通而产生制动转矩的，实质是将转子的动能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。而能耗制动单元，主要是用于变频调速系统中，与合适的制动电阻匹配后，将电机在减速过程中所产生的再生电能以热能的形式消耗到电阻上，进而达到系统所必须的、良好的快速制动效果。若不接制动单元，直接接电阻也是可以的（接线位置不同，具体查看相应变频器说明书），只是制动转矩小（≤20%额定转矩），制动时间较长，刹车较慢，适合不频繁的制动的情况。而电梯是频繁的起制动工况，故一般添加能耗制动单元。
当电梯轿厢空载上升或重载下降时，拖动系统存在位能负荷下放。电动机将处于再生发电制动运行状态，使电动机回馈的能量通过逆变环节中并联的二极管流向直流环节的滤波电容器充电。当回馈能量较大时，会引起直流环节电压升高发生故障。当然，电动机急速减速也会造成上述现象。解决办法是在电梯变频器直流环节并联制动单元和制动电阻。制动单元是电梯变频器一个可选组件，内设检测和控制电路，其工作时对电梯变频器的直流回路电压进行在线检测。当电压超过设定允许值时，触发制动器晶体管导通，经电阻释放能量维持电梯变频器的直流母线电压在正常工作范围内，一个制动单元可并联几个电阻，视工况而定。对于小于30千瓦的变频器，制动单元都是内置的，而制动电阻都要外接。
二、电梯制动电路工作原理
变频器在运行中有时频繁启动和制动，有时拖动具有位能的负载 （ 例如：电梯满载从上半部往下降落时制动 ） ，这将导致直流电路的电压UD增高.从而产生过电压，因此必须配接制动电阻，将滤波电容器 C 上多余的电荷释放掉。变频器的制动单元就相当一个装在直流回路和制动电阻之间的一个智能的开关，当直流回路的电压超过一定值时，这个开关就接通制动电阻，将直流回路与制动电阻接通，将多余的能量消耗在电阻上，从而避免直流回路过电压。
电梯在急速下降的时候，电动机会产生很高的反冲电压，如果不加上制动单元以及制动电阻来泄放掉这些电压，会导致变频器出现过压保护甚至炸坏内部电容、模块。而且，如果没有制动电阻，变频器内部的过电压失速控制保护起作用的时候，电梯会出现下降很缓慢，不能快速下降以及停车。
如图2所示，是制动电阻， V 是制动单元。制动单元是一个控制开关，当直流电路的电压UD增高到一定限值时，开关接通，将制动电阻并联到电容器 C 两端，泄放电容器上存储的过多电荷。其控制原理如图 2 虚线框内电路所示。电压比较器的反向输入端接一个稳定的基准电压.而正向输入端则通过电阻 R1 和 R2 对直流电路电压UD取样，当UD数值超过一定限值时.正向端电压超过反向端，电压比较器的输出端为高。经驱动电路使 IGBT 管导通，制动电阻开始放电。当UD电压数值在正常范围时， IGBT 管（绝缘栅双极型功率管）截止，制动电阻退出工作。
IGBT 管是一种新型半导体元件，它兼有场效应管输入阻抗高、驱动电流小和双极性晶体管增益高、工作电流大和工作电压高的优点.在变频器中被普遍使用，除了制动电路外，其逆变电路中的开关管也几乎清一色地选用 IGBT 管。
图 2中的电阻 R 是限流电阻，可以限制开机瞬间电容器 C 较大的充电涌流。适当延时后，交流接触器 KM 触点接通.将电阻 R 短路。有的变频器在这里使用一只晶闸管，作用与此类似。
三、制动电阻的阻值和容量选择
准确计算制动电阻值的方法比较麻烦，必要性也不大。作为一种选配件，各变频器的制造商推荐的制动电阻规格也不是很严格，而为了减少制动电阻的规格挡次，常常对若干种相邻容量规格的电动机推荐相同阻值的制动电阻。取值范围如下：
式中 制动电阻的阻值，单位：欧姆；
UDH直流电压的上限值，即制动电阻投入工作的门槛电压，单位：伏特；
IMN电动机的额定电流，单位：安培；
（1）式表明，制动电阻的大小，有一个允许的取值范围。
制动电阻工作时消耗的功率，可依据（2）式计算：
式中 制动电阻工作时消耗的功率，单位：瓦特；
计算出的制动电阻功率值是假定其持续工作时的值，但实际情况绝非如此，因为每台电梯使用工况是不一样的。制动电阻只有变频器和电梯曳引机在停机或制动时才进入工作状态.因此，根据电梯曳引机制动的频繁程度，式 （2） 计算出的结果应进行适当修正，修正系数可在 0.15～0.4 之间选择。制动频繁，或电动机功率较大时.取值大些；很少制动（电梯很少使用），或电动机功率较小时，取值小些。
变频器说明书中都会推荐不同功率电动机应该选择的制动电阻规格，一般情况下选用推荐规格是没有问题的。但是，推荐值对一种具体应用来说.不一定是最佳值。运行中若有异常。可根据上述原则进行适当调整。制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；后者电阻器耐气候性、耐震动性，优于传统瓷骨架电阻器，广泛应用于高要求恶劣工控环境使用，易紧密安装、易附加散热器，外型美观。
制动单元的功能是当直流回路的电压超过规定的限值时，接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种，前者是适用于小功率的通用变频器，后者则是适用于大功率变频器，或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲，二者并无区别，都是作为接通制动电阻的“开关”，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。
四、结束语
电梯制动电阻回路工作过程可以总结ABCDE五个环节，具体是：A、当电梯轿厢空载上升或重载下降时，电梯曳引机在外力作用下减速、反转，电机以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高；B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻；C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低；D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电流流过；E、采样母线电压值，制动单元重复ON/OFF过程，平衡母线电压，使系统正常运行。
参考文献
[1]朱昌明、洪教育、张惠桥编著. 《电梯与自动扶梯原理、结构、安装、测试》上海交通大学出版社.1995年10月.
[2] 刘竞成，《交流调速系统》上海交通大学出版社.1987年5月.
关键词：电梯；制动；电阻；维修
一 电机能耗制动原理
由于电力电子技术的不断发展和进步，使交流调速传动，尤其是性能优异的变频调速传动得到飞速的发展。近年来，电梯变频器的售价不断下降，而其使用功能却不断提升和扩大，它现在已经广泛应用于电梯传动装置的驱动（如图1所示）。在节能、省力、提高质量、减少维修和提高舒适性等多方面都取得了令世人瞩目的应用效果。但是，有些电梯变频器毕竟是近二十年来新出现的一种蕴涵多种高新技术的电力电子產品，在选型配套等方面还需有一个不断完善的过程。
众所周知，对于交流电机，能耗制动原理是：电动机切断交流电源后，转子因惯性仍继续旋转，立即在两相定子绕组中通入直流电，在定子中即产生一个静止磁场。转子切割这个静止磁场而产生感应电流，在静止磁场中受到电磁力的作用。这个力产生的力矩与转子惯性旋转方向相反，称为制动转矩，它迫使转子转速下降。当转子转速降至0，转子不再切割磁场，电动机停转，制动结束。此法是利用转子转动的能量切割磁通而产生制动转矩的，实质是将转子的动能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。而能耗制动单元，主要是用于变频调速系统中，与合适的制动电阻匹配后，将电机在减速过程中所产生的再生电能以热能的形式消耗到电阻上，进而达到系统所必须的、良好的快速制动效果。若不接制动单元，直接接电阻也是可以的（接线位置不同，具体查看相应变频器说明书），只是制动转矩小（≤20%额定转矩），制动时间较长，刹车较慢，适合不频繁的制动的情况。而电梯是频繁的起制动工况，故一般添加能耗制动单元。
当电梯轿厢空载上升或重载下降时，拖动系统存在位能负荷下放。电动机将处于再生发电制动运行状态，使电动机回馈的能量通过逆变环节中并联的二极管流向直流环节的滤波电容器充电。当回馈能量较大时，会引起直流环节电压升高发生故障。当然，电动机急速减速也会造成上述现象。解决办法是在电梯变频器直流环节并联制动单元和制动电阻。制动单元是电梯变频器一个可选组件，内设检测和控制电路，其工作时对电梯变频器的直流回路电压进行在线检测。当电压超过设定允许值时，触发制动器晶体管导通，经电阻释放能量维持电梯变频器的直流母线电压在正常工作范围内，一个制动单元可并联几个电阻，视工况而定。对于小于30千瓦的变频器，制动单元都是内置的，而制动电阻都要外接。
二、电梯制动电路工作原理
变频器在运行中有时频繁启动和制动，有时拖动具有位能的负载 （ 例如：电梯满载从上半部往下降落时制动 ） ，这将导致直流电路的电压UD增高.从而产生过电压，因此必须配接制动电阻，将滤波电容器 C 上多余的电荷释放掉。变频器的制动单元就相当一个装在直流回路和制动电阻之间的一个智能的开关，当直流回路的电压超过一定值时，这个开关就接通制动电阻，将直流回路与制动电阻接通，将多余的能量消耗在电阻上，从而避免直流回路过电压。
电梯在急速下降的时候，电动机会产生很高的反冲电压，如果不加上制动单元以及制动电阻来泄放掉这些电压，会导致变频器出现过压保护甚至炸坏内部电容、模块。而且，如果没有制动电阻，变频器内部的过电压失速控制保护起作用的时候，电梯会出现下降很缓慢，不能快速下降以及停车。
如图2所示，是制动电阻， V 是制动单元。制动单元是一个控制开关，当直流电路的电压UD增高到一定限值时，开关接通，将制动电阻并联到电容器 C 两端，泄放电容器上存储的过多电荷。其控制原理如图 2 虚线框内电路所示。电压比较器的反向输入端接一个稳定的基准电压.而正向输入端则通过电阻 R1 和 R2 对直流电路电压UD取样，当UD数值超过一定限值时.正向端电压超过反向端，电压比较器的输出端为高。经驱动电路使 IGBT 管导通，制动电阻开始放电。当UD电压数值在正常范围时， IGBT 管（绝缘栅双极型功率管）截止，制动电阻退出工作。
IGBT 管是一种新型半导体元件，它兼有场效应管输入阻抗高、驱动电流小和双极性晶体管增益高、工作电流大和工作电压高的优点.在变频器中被普遍使用，除了制动电路外，其逆变电路中的开关管也几乎清一色地选用 IGBT 管。
图 2中的电阻 R 是限流电阻，可以限制开机瞬间电容器 C 较大的充电涌流。适当延时后，交流接触器 KM 触点接通.将电阻 R 短路。有的变频器在这里使用一只晶闸管，作用与此类似。
三、制动电阻的阻值和容量选择
准确计算制动电阻值的方法比较麻烦，必要性也不大。作为一种选配件，各变频器的制造商推荐的制动电阻规格也不是很严格，而为了减少制动电阻的规格挡次，常常对若干种相邻容量规格的电动机推荐相同阻值的制动电阻。取值范围如下：
式中 制动电阻的阻值，单位：欧姆；
UDH直流电压的上限值，即制动电阻投入工作的门槛电压，单位：伏特；
IMN电动机的额定电流，单位：安培；
（1）式表明，制动电阻的大小，有一个允许的取值范围。
制动电阻工作时消耗的功率，可依据（2）式计算：
式中 制动电阻工作时消耗的功率，单位：瓦特；
计算出的制动电阻功率值是假定其持续工作时的值，但实际情况绝非如此，因为每台电梯使用工况是不一样的。制动电阻只有变频器和电梯曳引机在停机或制动时才进入工作状态.因此，根据电梯曳引机制动的频繁程度，式 （2） 计算出的结果应进行适当修正，修正系数可在 0.15～0.4 之间选择。制动频繁，或电动机功率较大时.取值大些；很少制动（电梯很少使用），或电动机功率较小时，取值小些。
变频器说明书中都会推荐不同功率电动机应该选择的制动电阻规格，一般情况下选用推荐规格是没有问题的。但是，推荐值对一种具体应用来说.不一定是最佳值。运行中若有异常。可根据上述原则进行适当调整。制动电阻是用于将电机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种：前者采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命；后者电阻器耐气候性、耐震动性，优于传统瓷骨架电阻器，广泛应用于高要求恶劣工控环境使用，易紧密安装、易附加散热器，外型美观。
制动单元的功能是当直流回路的电压超过规定的限值时，接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种，前者是适用于小功率的通用变频器，后者则是适用于大功率变频器，或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲，二者并无区别，都是作为接通制动电阻的“开关”，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。
四、结束语
电梯制动电阻回路工作过程可以总结ABCDE五个环节，具体是：A、当电梯轿厢空载上升或重载下降时，电梯曳引机在外力作用下减速、反转，电机以发电状态运行，能量反馈回直流回路，使母线电压升高；B、当直流电压到达制动单元开的状态时，制动单元的功率管导通，电流流过制动电阻；C、制动电阻消耗电能为热能，电机的转速降低，母线电压也降低；D、母线电压降至制动单元要关断的值，制动单元的功率管截止，制动电阻无电流流过；E、采样母线电压值，制动单元重复ON/OFF过程，平衡母线电压，使系统正常运行。
参考文献
[1]朱昌明、洪教育、张惠桥编著. 《电梯与自动扶梯原理、结构、安装、测试》上海交通大学出版社.1995年10月.
[2] 刘竞成，《交流调速系统》上海交通大学出版社.1987年5月.