| 西门子调速装置在炼铁生产中的应用 |
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摘 要：变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率采达到交流电动机调速目的的技术。从大范围来分，电动机有直流电动机和交流电动机。由于直流电动机调速容易实现，性能好，因此，过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流电动机固有的缺点是，由于采用直流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，故费时费工，成本高，给人们带来不少的麻烦。因此人们希望，让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速。直到20世纪80年代，由于电力 电子 技术、微电子技术和信息技术的 发展 ，才出现了变频调速技术。它的出现就以其优异的性能逐步取代其他交流电动机调速方式，乃至直流电动机调速系统，而成为电气传动的中枢。现着重介绍了西门子全数字直流交流调速装置6RA70系列的技术特点和工作原理，以及在炼铁高炉上从交流与直流调速装置的应用原理、维护与调试着手，探讨二者在炼铁生产中的优劣与前景。
关键词：直流电动机；交流电动机；调压调速；变频调速
1 直流电动机的工作原理
1.1直流电动机由转子和定子两大部分组成。定子是用励磁绕组绕在定子磁极上而成的（这里不讨论“永磁式直流电机”）；转子是用电枢绕组嵌入转子铁芯（用来构成磁路）而成的。定子绕组和转子绕组都通入直流电流。两个电流产生的磁场相互作用，使转子旋转。
N和S是定子励磁绕组产生的磁极。电刷A接直流电源的正极，电刷B接直流电源的负极。因此电流总是从电刷A流入，经转子（也称电枢）绕组有效边ab后再由有效边cd最后经电刷B流出电枢绕组有效边ab与cd处于定子励磁绕组产生的磁场中，根据左手定则，且在电磁力所产生的转矩推动下，电枢将沿顺时针方向旋转。电枢转过180°时，电枢绕组ab边和cd边互换了位置，因与之相连的换向片也随着转动，所以各边的电流方向也改变，这就是换向片的换向原理。利用这种换向原理，使电枢绕组各边到达同一磁极下时具有相同的电流方向，从而使电动机产生固定方向的电磁转矩，驱动电枢沿顺时针方向继续旋转，如此循环往复。这就是直流电动机的工作原理。实际的电动机有许多组电枢绕组，每组电枢绕组都有一对换向片，这些换向片就组成了一个换向器。
综上所述，直流电动机的结构有以下两个特点：
（1）定子励磁电路和电枢供电电路基本上是相互独立的，可以分别进行调节。
（2）两个磁场（由定子励磁电路产生的主磁场和电枢供电电路产生的电枢磁场）互相垂直。
这是直流电动机具有优良的调速性能的原因。
1.2直流电动机的调速
调压调速
在负载转矩T和磁通Φ不变时，降低电枢电压Ua可以降低转速n，从而得到一系列平行的机械特性。但只能在额定电压以下进行调速。其优点是：可平滑调速，控制方便；机械特性硬，稳定性好；调速范围大，可达6~10倍。
在额定转速以上弱磁升速
在负载转矩T和电枢电压Ua不变时，减弱磁通Φ（通过在励磁绕组上串联一个可变电阻Rf进行调节，若电阻Rf增大，励磁电流If减少，磁通Φ也随之减弱）可以在额定转速以上升高转速n，得到一系列变陡了的不平行的机械特性，但仍属硬特性，其优点是：可平滑调速，控制方便；机械特性虽然没有调压调速的机械特性硬，但也是斜率不大的直线，仍属较硬特性，稳定性也较好；有一定的调速范围，专门生产的弱磁升速的电动机，其调速范围可达3～4倍。
2 交流电动机的变频调速技术
用半导体电力电子器件构成的变频器，把50（或60）Hz的交流电变成频率可调的交流电，供给交流电动机，用以改变交流电动机的运转速度的技术，称为交流电动机的变频调速技术。变频调速技术的道理简单，实现却很难，人们经过100年的苦苦探索，直到20世纪80年代以后，随着大功率电力电子器件的发展，变频调速技术才得以快速发展，日益成熟；当今以其高效的拖动性能和良好的控制特性，在各种 工业 领域，都获得了广泛应用。在交流电动机的变频调速技术的发展过程中，可以看到理论和实践相互促进，共同发展的美好展现。
2.1交流电动机的变频器种类
按变换环节分为两大类：交—直—交变频器，交—交变频器。变频器根据其变频的原理分为直接变频和间接变频；直接变频为交—交变频。交—交变频器把频率固定的交流电直接变换成频率连续可调的交流电。其主要优点是没有中间环节，故变换效率高。但其连[1] [2] 下一页 |
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