升降台用电子开关的技术改造

资源类型:pdf 资源大小:126.00KB 文档分类:工业技术 上传者:张伟

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【作者】 吴峰  申喆 

【关键词】能耗制动 双向可控硅 单向半波整流 

【出版日期】2005-04-25

【摘要】针对轧钢厂升降台用的电子开关柜在能耗制动中存在的问题进行了分析、计算,提出了整改的方法,并予以实施,取得了良好的效果。

【刊名】冶金动力

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1概述马钢股份公司第二轧钢厂早在20世纪80年代就大量使用电子开关,先后使用过上海、湖南、重庆、广州等地多家厂生产的产品,随着企业的改造,先后对一些落后的、高耗能的老产品进行了更新换代,引进了天津某公司生产的AES70系列全数字电子开关,用于二车间升降台的电力拖动系统中。但是,在使用过程中出现了不少问题。而升降台设备又是车间的关键设备,由于产品的设计缺陷严重制约着车间的生产。为此,我们和生产厂家一起有针对性地对产品进行了技术改进,取得了良好的效果。下面简介其技术改进的基本原理与方法。2AES70系列全数字电子开关简介AES70系列全数字交流电子开关是天津某公司在原AES2X系列全数字交流电子开关的基础上,软、硬件及主体结构全面升级的新型系列产品,其原理结构如图1所示。其核心技术采用了当今最先进的马达控制专用芯片——美国得克萨斯州仪器公司生产的TMS320F240数字信号处理器(简称DSP),它具有运算精确、响应迅速、控制特性优异、可靠性高等特点。主电路的功率器件采用晶闸管可控硅模块,结构先进、轻巧、合理、方便使用和维护。AES70系列产品将交流电动机的控制、操作、显示、连锁、故障保护集于一身,真正做到了全数字化、无触点。极大地简化了电路,提高了产品的可靠性。从图1可以看出,最初厂家在电子开关能耗制动的设计中采用了一套单相过零触发的桥式整流设施,当停车时,三只双向晶闸管模块关断,交流380V电压经过单相桥式整流变成直流电压进入电动机,于是在电动机定子绕组中产生一个静止磁场,转子在这个磁场中旋转产生感应电动势,转子电流与固定磁场所产生的转矩阻碍了转子的继续转动,因而产生制动作用,再配合液压抱闸工作,使电动机准确迅速停止,保证升降台下一个工作程序的展开。其最大的不足是制动电流很大超过600A且不可调,电动机严重发热并抖动厉害。而且不能保证升降台的准确停车,升降台在连续工作几个小时或十几个小时就会出现上下抖动一下(俗称升降台跳舞),液压抱闸弹簧张紧力调整到最大位置也不起作用,而且故障是随机的,没有一定的轨迹可以查询,严重影响生产。使电子开关柜经常过流(F03)与电流不平衡(F10)等保护动作。3改造的基本原理3.1升降台异步电动机参数型号:YZR315M-10;额定功率:75kW;额定转速:579r/min;定子电压:380V;定子电流:169A;转子电压:325V;转子电流:149.3A;效率:89%;功率因数:0.79;飞轮转矩:3.45;空载线电流:85.3A;定子相电阻:0.047Ω。3.2能耗制动的基本计算方法3.2.1经验公式异步电动机能耗制动的直流电源经验估算方法是,首先测出电动机三根进线中任意二根之间的电阻Rd,还要测出电动机的进线电流I线,然后根据测得的数据分别代入以下两个公式中,便可求出能耗制动所需的电流ID、电压UD。ID=K×I线UD=ID×(Rd+Rl)×1.1式中K为系数,取1~3,传动装置转速高或惯量大时系数K可取上限。1.1为温度系数。Rl为线路电阻,实测为0.0413Ω。根据经验公式计算,因升降台电机是重负荷启动和运行,K取3,则能耗电流为:ID=K×I线=3×85.3=255.9AUD=ID×(Rd+Rl)×1.1=255.9×(0.047×2+0.0413)×1.1=38V3.2.2原设计能耗制动电流计算原设计采用的是过零触发的单相桥式整流电路,故有UD=0.9×U线=0.9×380=342VID=UD/R=342/0.1488=2298A反映到电流表的计量上是满量程600A以上(由于系统中的保护作用),能耗电流相当大,而且不能调节。由于控制系统的保护作用而产生前面介绍的故障现象。3.2.3改进措施取消原桥式整流电路,利用主回路的双向晶闸管模块,在能耗制动时,利用移相控制电路只触发其中两相中的两只单向晶闸管导通,使之成为单相半波整流,而且,通过控制触发角α来控制能耗制动电流,并且可使能耗制动电流平滑可调。在生产厂家的大力帮助下,对TMS320F数字信号处理器进行了重新设定,由于电动机是感性负载,为了保证电流的连续,增加了一只续流晶闸管V4,见图1中虚线所示。因为是单相半波整流。则:UD=0.45×U线×(1+cosα)/2=38V可得α=64°现在的工作原理是这样的,三相电源经双向晶闸管模块V1、V2、V3为电动机定子供电,电动机启动运行,能耗制动时,通过电动机专用数字信号处理器(简称DSP)TMS320F240的电源脉冲板,向三相主回路中的V11和V22两只晶闸管发出单向导通指令,则在线电压Uuv的正半波,V11和V22导通,电动机定子从电源取得脉动直流电压和电流。续流晶闸管V4承受反向电压而截止,电动机产生制动转矩。在线电压Uuv的负半波,V11和V22无触发脉冲,处于截止状态,因电动机是感性负载,定子绕组中电流下降,产生的感应电势是E负、F正,续流晶闸管V4承受正向电压,只要有触发脉冲既导通,定子绕组中的电流通过V4续流,电动机继续产生制动转矩(既释放电动机中的能量)。下一个Uuv正半波,一方面V11和V22导通供给直流磁场能量,同时又对V4施加反向电压强迫关断,直到系统进入下一个程序工作。现根据实际制动要求证明改造是合理和有效的,系统工作安全可靠,减少了维护工作量与抱闸皮的磨损。能耗制动电流整定在200A,能耗制动时间为2s。4结束语改造后通过近两年多时间的运行。同时,对该系统的功能充分利用,比如启动电压相对值整定在75%,反时限过电流I2t中的I整定为1.25倍,t整定为30s,启动上升时间整定为0.5s等等。充分保护了电动机以及减速机等机械设备。另外,我们还把国产的HH54P继电器改成西门子子3TH8244-OXMO继电器,从而大大降低了因继电器触点烧粘住而引起的故障。这样一来,使系统的可靠性得到了进一步提高,既满足了生产工艺要求,又极大地提高了生产效率。升降台用电子开关的技术改造@吴峰$马钢股份有限公司第二轧钢厂!安徽马鞍山243021 @申喆$马钢股份有限公司第二轧钢厂!安徽马鞍山243021能耗制动;;双向可控硅;;单向半波整流针对轧钢厂升降台用的电子开关柜在能耗制动中存在的问题进行了分析、计算,提出了整改的方法,并予以实施,取得了良好的效果。[1]吕如良,沈汉昌.电工手册.上海:上海科学技术出版社.1994.2. [2]顾绳谷.电机及拖动基础.北京:机械工业出版社.1982. [3]黄俊.半导体变流技术.北京:机械工业出版社.1984.

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