变频调速应用

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1、变频调速技术在炼钢厂20吨转炉倾动和氧枪升降上的应用 - 一、转炉原直流拖动系统简介1986年建成投产的3座转炉，炉子倾动和氧枪升降的拖动系统采用的是模拟量恒磁通逻辑无环流直流拖动系统，恒磁通调压调节器速，该系统具有两个闭环、一个速度环、一个电流环，每座转炉倾动由四台22kW、650r/min直流电动机集中传动，每座转炉有两根氧枪，每根氧枪由一台22kW、650r/min直流电机单独传动。由于80年代初期我国电控配套水平所限（尽管该直流系统当时是国内较先进的拖动系统），该系统十分庞大。每座转炉的电控柜达14台之多，继电器、接触器多达160个。因插件为分立元件，且系统是模拟控制方式，因此调试周期

2、很 （达3个 ）。由于原系统 在先 的 ，所 一 时 时 ， 度 大。 是继电 分和插件 分 当， 用（达0.45元/吨钢），且制currency1“产的 。、转炉倾动fifl和氧枪升降fifl 电动机 转分1.氧枪fifl 电动机 转达分（1）氧枪fifl是 的 fifl。（2）氧枪电动机 转分。氧枪升时，电动机制电磁转”fifl转，电动机制电磁转M的方 转的方 ， 电动机于电动 ， 于一限。氧枪降时，由于氧枪fl，在该fl的用，电动机转速”于电机的转速，电机的电磁转方 转方 ，因此电动机于制动 于四限。转炉倾动方式为 四 传动，原 大倾动 为85rfm，倾动速度为0.11r/min，倾动

3、度为 360， 速 为1 802.3。” ，转炉的倾动 度为 360。转炉炉 和炉 方 平 直时为 。 炉子倾动fifl 为 度的 Mfz=f()，于 的 fifl。， ，该转炉 ， 炉子 上 ， 上 。 转炉电控系统 时， 炉的 炉 上， 于 “倒钢等事 。当为修炉拆除炉 入炉 粘钢渣太多（达到超过8吨）时，炉可 出现上 较 ，由于液钢水心随转炉倾 的变化变化， 在修炉和出渣出钢时，可 出现fi 。当炉于 时，电动机于电动 ，当炉于fi 时，电动机于制动，电动机的机械 和fifl 。三、变频调速的原理用于转炉倾动和氧枪升降fifl的可 分1.变频调速的原理机械 由于异（）电动机的频转速n1电

4、源频 成 ，所 改变电源频 就 改变转速n1，并 实现调速， 就是变频调速。在电动机调速时，一个”的因素是希望 持每极磁通量m为 变额定值。磁通太弱，没有充分利用电机的铁芯，是一种浪；磁通太大，又会使铁芯饱和， 导致过大的励磁电流，时会因绕组过 损坏电机。对于直流电机，励磁系统是独立的，只”对电枢 应的补偿 适， 持m 变是容易做到的。在交流异电机中，磁 是由定子和转子磁势 成产“的，怎 才 证磁通恒定呢？我们知道，异电动机的电势方程为E1= 4.44f1W1Kw1m因为电压V1=E1+IZ1，如果忽略定子压降，则上式可近似表示为E1= 4.44f1W1Kw1mV1所 m =C1V1/f1式中

5、，E1为定子每感应电势的有效值，f1为定子频 ，W1为定子每绕组串 匝 ，KW1 为基波绕组系，m为每极气隙磁通量，C1=1/4.44KW1W1，是一 。由m的表达式可见，” 持电机磁通恒定，必须使定子电压随定子频 成 变化。 V1/f1=V1/f1， 种V1f1的配 变化称为恒磁通变频调速中的协调控制。根 V1/f1协调控制的方式 ，可 得到的调速成 。（1）基频 调速。（a）恒电压频 调速。由电动机的电磁转公式 M=CmmI2COSZ 可知，M m, I2 成 ，”持M 变，则必须m 变，” V1f1成 变化。V1/f1=V1e/f1e= 是恒电压频 的协调控制方式（简称恒压频 ）， 机械

6、 曲簇（ 某一台8极电机为例）如图4所示。由图可见， 转速（M=0）到 大转（Mmax）的 可近似看是 关系，且 基本平 ，类似于直流电机的调压 。 大转阵Mmax 随f1降 少， 是因为f1时，V1和E1 值都较大，定子阻抗压降的 例很小，所 V1=E1；f1低时，V1和E1 值较小，定子阻抗压降所占的份量就较显著， 再忽略了。E1V1差较大，E1小于V1很多，所 m小很多，Mmax就很小。 对于风机水泵类机械fifl起动 是 适的。（b）恒 大转调速。用V1/F1= 协调控制，在低速时 大转Mmax 小。降低了起动过fl ，低速时为了 持Mmax 变，起动 ，就必须采用定子电势/定子频 =

7、 如 所 ，因为低频时，V1和E1都较小，定子阻抗压降的份量就 较显著， 忽略。 时随转速的降低，定子电压应适当， 近似补偿定子阻抗 起的压降， 证电机具有恒 大转Mmax。（2）基频 上调速（恒 调速）。有时为了 大调速 ，可 使f1f1e， 得到nne的调速。是定子电压V1 得 额定电压V1e ”大， 多只 持V1=V1e由式m =C1(V1e/f1e)可知， 使磁通频 成 降低，当于直流电机弱磁升速的 。弱磁 额定电流时的转 小， 变 。由于转炉倾动和氧枪升降起动 fl起动fifl， ” 电动机在起动时”有 大的起动转和 大的过fl 。通过 上分可知，采用恒磁通变频调速，在低频时（低速时

8、）可通过 为 电压 证电机具有 大恒转调速 ，因可 fl起动fifl” 。由于氧枪和转炉倾动 fifl， 有 电制动 。变频器可通过 一 变 一 过压 电阻 种 通 。上 分 可看出，变频调速可得 直流电机调速 度 的机械 。因可 ， 种变频调速传动系统 具 了用于转炉倾动和氧枪升降 种 fifl上的可 。四、 钢20吨转炉倾动和氧枪升降应用变频调速技术 介 1.电动机的 （1） ” 。转炉 大倾动 Mmax =85tfm转炉倾动速度 0.11r/min速 1 802.3氧枪量 W=4.8t (有一动)速度 速40m/min；低速3.5m/min直 D=500mm速 1 19.24（2）电动机

9、的 用。转炉倾动原 采用四台2kW，ne=650r/min直流电机传动，currency1到原 四 ， 用四台交流电动机集中传动。每座转炉有两根氧枪（分为“枪），原 由一台22kW，ne=650r/min直流电动机单独传动，此 fi单独传动方式，两台交流电动机分fl 动“氧枪。电动机 用YZ225M1 8，22kW、AC380V、730r/min。每座转炉用台， 中倾动用四台，氧枪用两台。由于YZ系电机期采 有 ， 先采用Y225M 8容量电机（尽管过fl 小）在3转炉上试用。1）电动机转 。额定转 Me=9550Pe/ ne=9550*22/730=287.38(Nm)=29.37(kgfm

10、)大转 Mmax/ Me=2.0(Y225M-8 电机）Mmax =2 Me=2*29.37=58.74(kgfm)（a）由于转炉倾动用四台电机， 转为4 Me=4*29.37=117.4694(kgfm)传”到炉子 上的额定转为17.4694*802.3=94246.362(kgfm)85 tfm电机额定转大于转 大倾动 。currency1电动机的过fl ，对Y系电机 入= Mmax/ Me2.0，则 大转为2*94.25=188.5 tfm对YZ系电机 入= Mmax/ Me=(2.22.8),则 大转 大。（b）氧枪电机传”到上的额定转为29.37*19.24=0.565( tfm)略

11、小于氧枪fifl转0.6tm，currency1到电动机的 大转为2*29.37*19.24=1.13 tfm大于氧枪fifl0.6tm， 采用22kW电机试。2）极 。由于原直流机的ne=650r/min， 用8极交流电机，尽管额定转速 一（730r/min)。 用10极电机， 转速为600r/min，”转速必须频 （50Hz 上）， ， 会变为恒 ， 适用于此种fifl。（3）变频器的 用 原理。对于炉子倾动 种fifl，变频器 用的 ”原则之一是 所 变频器必须具有在 fl过fl时出转恒定的 ， 就是”用具有转限定的无 变频器。”具有再“ 电制动 。 ”到通电机期 于低频时电机 现（因低

12、频时电机风通风 降低所致）。基于上 currency1，我们 用了FUJI FRENIC5000G7变频器。炉子倾动电机容量为4*22=88kW， 用FREN110G7 4、400V系变频器。配制动单元和制动电阻 继电单元。氧枪升降电机容量为22kW, 用FRN30G7-4、400V系变频器。配制动单元和制动电阻继电单元。该变频器是 大 管（GTR）变频器。具有两个16CPU，通过们可实现转限定、转差补偿控制、 时电源 的平 动 / 速控制，并具有低 、可 和 等。（4）系统的 和 调试 简介。1）系统的 就的 。转炉倾动采用三 可 （ 、炉 、炉 ）， ” ， 关采用原 的无触关， 可 改变

13、原 的 。无触 关 一 流插件， 得到010V的模拟量控制电压。变频器的频 控制为010V模拟量电压的极 改变电动机的 方 。变频器的 在电源接通 方 接通， 则，在电源接通 该 接通， 变器 为 ， 。FWDREVCM子之 的接通应在电源接通 才 接通。该变频器 有的0.55Hz 起动频 可 持010 。5Hz 由于波分量对较大，会成起动转 小， 易使用。为 电机起动时有 大的起动转 fl起动的 ，利用 频 水平 子FDT 。FDT和CME子的出控制继电单元，利用继电单元的动 控制 接触器（FDT和CME是无源，当变频器出频 超过 定的 水平时，此有， 则无）。制动单元和变频器之 的 接 极

14、 和， 则制动单元 起制动用。 控制电源R。,T。子应 电源接触器电源 接， 在变频器 为 时，变频器显示 类。除 和 控制电源，变频器的所有入和出子的接 应采用 ， 电磁 ，一”做 接 。 有E（G），END的子 应单独 接 ， ” 接。 关 时的闭接到变频器的 子BX和CM子上， 使变频器的 关 时在 时立封 无出。2） 调试 。变频器 期 ， 环境温度应在-10+50C之内。 直 时，振动”低于0.5G。周 应无腐蚀 气。柜内 时，应 柜内温度 超过50C。调试时遇到的” 如 定 有关 ，起车时 ，fifl有溜车现，且变频器 出现过流封 。根 现判 是起动转 。 了起动电流大并 等于起转大。 的方法是低频 时的电压， 补