晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置及其在軋鋼機(jī)上的應(yīng)用

1、    晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置及其在軋鋼機(jī)上的應(yīng)用一、概述在鋼鐵企業(yè)中，不可逆不調(diào)速的開(kāi)坯機(jī)、板坯機(jī)等小型軋鋼機(jī)都裝有飛輪，通過(guò)調(diào)節(jié)主電機(jī)滑差使飛輪儲(chǔ)存和釋放能量。飛輪釋放能量所產(chǎn)生的力矩與主電機(jī)的電磁力矩共同克服沖擊負(fù)荷，以降低主電機(jī)能量及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和過(guò)載能力?；钫{(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能是能否發(fā)揮飛輪作用的決定性條件。本文重點(diǎn)介紹晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置的特點(diǎn)及改進(jìn)系統(tǒng)的探討。二、滑差調(diào)節(jié)方案的選擇開(kāi)坯軋機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)高達(dá)電動(dòng)機(jī)額定力矩2.5倍的尖一、概述     在鋼鐵企業(yè)中，不可逆不調(diào)速的開(kāi)坯機(jī)、板坯機(jī)等

2、小型軋鋼機(jī)都裝有飛輪，通過(guò)調(diào)節(jié)主電機(jī)滑差使飛輪儲(chǔ)存和釋放能量。飛輪釋放能量所產(chǎn)生的力矩與主電機(jī)的電磁力矩共同克服沖擊負(fù)荷，以降低主電機(jī)能量及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和過(guò)載能力?；钫{(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能是能否發(fā)揮飛輪作用的決定性條件。本文重點(diǎn)介紹晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置的特點(diǎn)及改進(jìn)系統(tǒng)的探討。  二、滑差調(diào)節(jié)方案的選擇     開(kāi)坯軋機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)高達(dá)電動(dòng)機(jī)額定力矩2.5倍的尖峰力矩，有時(shí)甚至達(dá)到34倍。這種頻繁的負(fù)荷沖擊要求帶飛輪傳動(dòng)軋機(jī)的滑差調(diào)節(jié)裝置必須調(diào)節(jié)準(zhǔn)確快速，當(dāng)沖擊負(fù)荷到來(lái)時(shí)能及時(shí)準(zhǔn)確地協(xié)調(diào)電動(dòng)機(jī)和飛輪地出力，使系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行

3、狀態(tài)。為保證電動(dòng)機(jī)的出力，調(diào)節(jié)裝置的功率因數(shù)不能降低的太多，另外系統(tǒng)穩(wěn)定性、維護(hù)工作量、提高電機(jī)利用率等因素也應(yīng)予以充分考慮。常用的滑差調(diào)節(jié)方式有常接電阻、接觸器式、頻敏變阻器及液體滑差調(diào)節(jié)器四種。但是都存在一些缺點(diǎn)和弊病。     1）頻敏變阻器滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，雖然具有阻抗隨頻率改變而自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)滑差的特性及系統(tǒng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但由于頻敏變阻器常接在轉(zhuǎn)子上，使感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)進(jìn)一步降低。我們知道，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子功率因數(shù)成正比，功率因數(shù)可視為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩系數(shù)。功率因數(shù)的降低減少了電動(dòng)機(jī)的電磁力矩，顯然對(duì)克服沖擊負(fù)荷是極其不利的。另外，由于電動(dòng)機(jī)

4、功率因數(shù)低而使沖擊電流比金屬電阻系統(tǒng)大的多，電動(dòng)機(jī)端電壓嚴(yán)重下降，進(jìn)一步削弱了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，由頻敏變阻器的基本屬性所決定的這一弱點(diǎn)是難以避免的。     2）水電阻滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)有理想的連續(xù)調(diào)節(jié)特性，但系統(tǒng)快速性差，液體電阻值隨溫度而變化，維修量大，一般很少采用。     3）帶接電阻滑差調(diào)節(jié)器特性較軟，飛輪利用率較差，一般只用于小容量電機(jī)。     4）接觸器式滑差調(diào)節(jié)器的最大優(yōu)點(diǎn)是功率因數(shù)較高，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩大。這種系統(tǒng)多采用單級(jí)單星形或雙星形結(jié)

5、線，使電機(jī)利用率降低；通過(guò)金屬電阻和接觸器觸頭的電流大，承受電壓高，造成觸頭經(jīng)常燒毀。在生產(chǎn)實(shí)踐中雖然不斷進(jìn)行改造和完善，但系統(tǒng)的缺陷并沒(méi)有得到徹底解決。     鑒于上述四種滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)都各存在一些弊病，我們?cè)谀充搹S650軋機(jī)上采用了晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置，取得了較理想的效果。 三、晶閘管滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)介紹     晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置的滑差電阻為雙三角并聯(lián)結(jié)線（見(jiàn)圖1）。三組三角結(jié)線的電阻構(gòu)成兩級(jí)滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以并聯(lián)電阻的多少而改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的總電阻值，是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在不同特性曲線上，電

6、阻的切除和投入是靠晶閘管控制的。起動(dòng)時(shí)，晶閘管KS1、KS2導(dǎo)通，頻敏變阻器和電阻全部接入，使起動(dòng)電流限制在要求值以內(nèi)。起動(dòng)后，頻敏變阻器切除，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在特性曲線I上，處于空載待軋鋼狀態(tài)。軋鋼時(shí)，沖擊負(fù)荷電流由電流互感器LH檢測(cè)并送到電流檢測(cè)環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)送入滑差繼電器1#JHW、2#JHW，當(dāng)沖擊負(fù)荷達(dá)到切換點(diǎn)M1時(shí)，1#JHW切斷觸發(fā)器脈沖，晶閘管KS1截止，切除電阻RT1，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在特性曲線II上。如沖擊負(fù)荷繼續(xù)增大達(dá)到M2切換點(diǎn)時(shí)，2#JHW切斷2#觸發(fā)器脈沖晶閘管KS2截止，切除電阻RT2，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在特性曲線III上電動(dòng)機(jī)由特性曲線I過(guò)渡到特性曲線II上運(yùn)行時(shí)，飛輪釋放能

7、量。沖擊負(fù)荷過(guò)后，晶閘管KS1、KS2又導(dǎo)通，將電阻RT1、RT2接入轉(zhuǎn)子，電動(dòng)機(jī)恢復(fù)到特性曲線I上運(yùn)行，飛輪又存儲(chǔ)能量。     雙三角晶閘管滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電阻計(jì)算原則與星形結(jié)線計(jì)算相似。RC、RT1、RT2并聯(lián)后換算成星形阻值的標(biāo)么值以 I Y表示，一般應(yīng)使 n I Y0.05，即為轉(zhuǎn)子接電阻 I Y的第I特性；RC、RT2并聯(lián)后換算成星形阻值的標(biāo)么值以 II Y表示，一般應(yīng)使 n II Y0.06，即為轉(zhuǎn)子接電阻

8、0;II Y的第II特性；RC換算成星形阻值的標(biāo)么值以 III Y表示，一般應(yīng)使 n III Y0.09，即為轉(zhuǎn)子接電阻 III Y的第III特性（見(jiàn)圖2）；按照上述原則可方便地計(jì)算出電阻RC、RT1、RT2。    晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置采用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加金屬電阻方案，具有較高地功率因數(shù)，能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，有利于克服沖擊負(fù)荷；采用兩極滑差調(diào)節(jié)使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，能有效地挖掘現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)潛力，提高軋制速度，增加產(chǎn)量；采用滑差電阻三角形并聯(lián)結(jié)線，轉(zhuǎn)子電流按并聯(lián)電阻值分配在各支路，

9、滑差電阻回路電流僅為轉(zhuǎn)子電流的50%，晶閘管端電壓僅為轉(zhuǎn)子額定電壓的17%，為采用晶閘管切換電阻創(chuàng)造了非常有利地條件，降低了對(duì)硅元件的要求，減少了硅元件的數(shù)量，僅用六只KS500A/600V硅元件即可構(gòu)成兩極調(diào)節(jié)系統(tǒng)。從根本上解決了接觸器式滑差調(diào)節(jié)器燒毀接觸器觸頭問(wèn)題，并擴(kuò)大了系統(tǒng)使用范圍。     下面對(duì)某鋼廠650軋機(jī)滑差調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算作一簡(jiǎn)述。     主電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)：額定功率2000kW，額定轉(zhuǎn)速493r/min，定子額定電壓6kV，額定電流231A；轉(zhuǎn)子額定電壓1072V，額定電流

10、1150A。     1）計(jì)算各電阻值：     轉(zhuǎn)子電阻標(biāo)么值： 四、探討幾個(gè)問(wèn)題     1）設(shè)計(jì)中采用的晶閘管滑差調(diào)節(jié)裝置僅滑差電阻是三角結(jié)線，頻敏變阻器仍以星形結(jié)線形式接入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，短接頻敏變阻器的接觸器觸頭仍流過(guò)轉(zhuǎn)子電流，設(shè)計(jì)中選用3臺(tái)600A接觸器并聯(lián)使用。如果將頻敏變阻器與滑差電阻構(gòu)成大三角結(jié)線（如圖3），電流減小 ，接觸器容量可大幅度降低，不僅可節(jié)省投資，同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性。  

11、;   2）對(duì)金屬電阻調(diào)節(jié)滑差的評(píng)價(jià)     感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路外界電阻消耗能量，這是不理想的。然而轉(zhuǎn)子電阻又是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的必備條件，適當(dāng)?shù)淖柚悼梢愿纳乒β室驍?shù)，增加起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)力矩。轉(zhuǎn)子串5%10%額定電阻后，功率因數(shù)接近于1，轉(zhuǎn)子電流幾乎全部轉(zhuǎn)換成電磁力矩。帶飛輪傳動(dòng)的軋鋼機(jī)負(fù)載很重，在充分利用飛輪作用的同時(shí)電動(dòng)機(jī)必須能夠輸出最大力矩。金屬電阻調(diào)節(jié)滑差恰能適應(yīng)這種特殊負(fù)荷的要求，表現(xiàn)出其它系統(tǒng)不能相比的優(yōu)越性。因此，金屬電阻在飛輪傳動(dòng)的特定條件下有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，加之系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，價(jià)格低廉，長(zhǎng)期以來(lái)一直是帶飛輪軋機(jī)傳動(dòng)的主導(dǎo)滑差調(diào)節(jié)方案，在其他頻繁起動(dòng)及調(diào)速要求不高的機(jī)械上也得到了廣泛應(yīng)用。     3）轉(zhuǎn)子回路外接電阻消耗的電能無(wú)疑應(yīng)