卷扬主卷电机转子串电阻调速改变频器调速控制
钟义峰
摘要：本文主要对高炉卷扬主卷电机转子串电阻调速控制改变频器调速控制的原理、线路、优缺点进行比较和分析，并对主卷电机抱闸控制回路进行优化，加装双接触器，大大提高了主卷系统的工作可靠性。实践证明，卷扬系统主卷电机采用变频器调速控制完全可以替代主卷电机串电阻调速控制方式，具有很高的推广价值。
关键词： 转子串电阻 掉 道 抱 闸 双接触器 主令控制器 变频器
一、 引言
卷扬主卷电机是用来把炉料运送到高炉炉顶给高炉加料的重要设备。我厂四座120M 3高炉均采用料车卷扬机作为标准上料设备。我厂卷扬系统主卷电机均采用绕线转子异步电动机，通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速。
此调速方式存在以下缺点：
1、串联电阻调速其调速变化呈跳跃状，使得减速机齿轮、主令齿轮、料车与斜桥导轨之间，在减速运行阶段均受到冲击力的作用，设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。
2、串联电阻调速范围小，使得料车速度呈突变，减速后停车时仍有较高转速，对制动器和限位开关的调整精度要求高，且容易发生超行程及掉道事故而影响生产。
3、串联电阻调速使得料车启动及减速时，大部分电能消耗在电阻器上，当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，严重时料车无法启动，易产生事故。
4、能耗高、低速机械特性软。因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中能量比例越大，极不经济，电网电压的高低对速度影响很大。
5、串联电阻调速转子回路中集电环和碳刷容易磨损，碳刷与电阻之间的导线接头容易发热烧蚀；电机一次控制回路均采用接触器控制，由于接触器动作频繁，其使用寿命大大降低，主触头和辅助触头容易烧蚀，接触器线圈容易烧毁，严重影响了主卷上料系统的正常运行，给高炉连续正常生产带来诸多不利因素。
随着变频器技术的飞跃发展，各生产厂家推出了特殊工况的专用变频器，采用专用变频器改造系统，可以解决以上问题。
二、改造实例
我厂3#高炉卷扬主卷电机现场改造实例如下：
1、原主卷系统参数
主卷电机采用绕线式交流异步电动机，型号为YZR280S —10 37KW 该电机采用工频供电，调速方式为采用通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速，并通过主令控制器和接触器互锁来控制主卷电机的正反转、停车、制动和加减速。
主卷电机转子串电阻调速的一、二次电器控制原理图及主令控制
器电气控制原理图如下：
主卷电机一次电气控制原理图 （见附图1--a ）
主卷电机二次电气控制原理图 （见附图1--b ）
主令控制器电气控制原理图 (见附图1--c)
2、变频器改造方案
保留原主令控制器、减速机和抱闸系统，取消原主卷电机控制柜和继电器，采用富士公司FRN55G11S —4CX 变频器对主卷电机进行控制。
变频器控制主卷电机一、二次电气原理图及主令控制器电气控制原理图如下：
主卷电机变频器控制一次电气原理图 （见附图2--a ）
主卷电机变频器控制二次电气原理图 （见附图2--b ）
主令控制器电气控制原理图 （见附图2--c ）
三、改造后的效果
从改造后运行情况来看，效果非常明显：
1、卷扬系统采用变频器调速控制后，启动冲击力小，可以缓启缓停，减少了电机启动时对变速齿轮的冲击，主卷电机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，减少负载的波动，操作灵活易掌握。
2、由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少，寿命延长；液压制动器在低速时操作，其减少闸皮的磨损，延长使用寿命，保养时间和费用都得以减少；卷扬钢丝绳的使用寿命也明显延长。
3、停车位置准确，重车、空车、停车位置基本一致。主卷系统可靠性大幅提高，改造至今极少发生料车掉道事故。
4、由于去掉了外接启动电阻，而变频器中的滤波电容与电动机进行无功能量交换，从而减少了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗，同时减小了无功电流上串电网，进一步提高了系统功率因数，系统的用电效率也得到提高。
四、使用变频器应注意的问题
为了保证主卷电机能够安全可靠的运行，防止变频器故障跳闸时料车下滑“溜车”。在主卷电机抱闸二次控制回路串入一副变频器自诊断（变频器运行）触点，当变频器发生故障时，抱闸电机失电。为了提高抱闸动作可靠性，又在抱闸一次控制回路串联两只接触器（接触器二次回路线圈并联），避免接触器触点粘结时抱闸不能抱住，而发生料车掉道事故。
五、结束语
实践证明，卷扬系统主卷电机采用变频器调速控制具有操作简单、可靠性高、节能高效、保护功能齐全（过电流、过电压、欠电压、接地、过热、短路），便于实现自动控制等诸多优点，完全可以替代主卷电机转子串电阻调速控制方式，具有非常高的推广价值，现已将我厂其它三座120M 3高炉卷扬主卷电机全部改为变频器调速控制。
卷扬主卷电机转子串电阻调速改变频器调速控制
钟义峰
摘要：本文主要对高炉卷扬主卷电机转子串电阻调速控制改变频器调速控制的原理、线路、优缺点进行比较和分析，并对主卷电机抱闸控制回路进行优化，加装双接触器，大大提高了主卷系统的工作可靠性。实践证明，卷扬系统主卷电机采用变频器调速控制完全可以替代主卷电机串电阻调速控制方式，具有很高的推广价值。
关键词： 转子串电阻 掉 道 抱 闸 双接触器 主令控制器 变频器
一、 引言
卷扬主卷电机是用来把炉料运送到高炉炉顶给高炉加料的重要设备。我厂四座120M 3高炉均采用料车卷扬机作为标准上料设备。我厂卷扬系统主卷电机均采用绕线转子异步电动机，通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速。
此调速方式存在以下缺点：
1、串联电阻调速其调速变化呈跳跃状，使得减速机齿轮、主令齿轮、料车与斜桥导轨之间，在减速运行阶段均受到冲击力的作用，设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。
2、串联电阻调速范围小，使得料车速度呈突变，减速后停车时仍有较高转速，对制动器和限位开关的调整精度要求高，且容易发生超行程及掉道事故而影响生产。
3、串联电阻调速使得料车启动及减速时，大部分电能消耗在电阻器上，当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，严重时料车无法启动，易产生事故。
4、能耗高、低速机械特性软。因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中能量比例越大，极不经济，电网电压的高低对速度影响很大。
5、串联电阻调速转子回路中集电环和碳刷容易磨损，碳刷与电阻之间的导线接头容易发热烧蚀；电机一次控制回路均采用接触器控制，由于接触器动作频繁，其使用寿命大大降低，主触头和辅助触头容易烧蚀，接触器线圈容易烧毁，严重影响了主卷上料系统的正常运行，给高炉连续正常生产带来诸多不利因素。
随着变频器技术的飞跃发展，各生产厂家推出了特殊工况的专用变频器，采用专用变频器改造系统，可以解决以上问题。
二、改造实例
我厂3#高炉卷扬主卷电机现场改造实例如下：
1、原主卷系统参数
主卷电机采用绕线式交流异步电动机，型号为YZR280S —10 37KW 该电机采用工频供电，调速方式为采用通过集电环和碳刷在转子回路中串入若干段电阻，由接触器控制接入电阻的多少来控制转速，并通过主令控制器和接触器互锁来控制主卷电机的正反转、停车、制动和加减速。
主卷电机转子串电阻调速的一、二次电器控制原理图及主令控制
器电气控制原理图如下：
主卷电机一次电气控制原理图 （见附图1--a ）
主卷电机二次电气控制原理图 （见附图1--b ）
主令控制器电气控制原理图 (见附图1--c)
2、变频器改造方案
保留原主令控制器、减速机和抱闸系统，取消原主卷电机控制柜和继电器，采用富士公司FRN55G11S —4CX 变频器对主卷电机进行控制。
变频器控制主卷电机一、二次电气原理图及主令控制器电气控制原理图如下：
主卷电机变频器控制一次电气原理图 （见附图2--a ）
主卷电机变频器控制二次电气原理图 （见附图2--b ）
主令控制器电气控制原理图 （见附图2--c ）
三、改造后的效果
从改造后运行情况来看，效果非常明显：
1、卷扬系统采用变频器调速控制后，启动冲击力小，可以缓启缓停，减少了电机启动时对变速齿轮的冲击，主卷电机的启动、制动、加速、减速等过程更加平稳快速，减少负载的波动，操作灵活易掌握。
2、由于电动机启动电流限制得较小，频繁启动和停止时电动机热耗减少，寿命延长；液压制动器在低速时操作，其减少闸皮的磨损，延长使用寿命，保养时间和费用都得以减少；卷扬钢丝绳的使用寿命也明显延长。
3、停车位置准确，重车、空车、停车位置基本一致。主卷系统可靠性大幅提高，改造至今极少发生料车掉道事故。
4、由于去掉了外接启动电阻，而变频器中的滤波电容与电动机进行无功能量交换，从而减少了电网与变频器之间的线损和供电变压器的铜耗，同时减小了无功电流上串电网，进一步提高了系统功率因数，系统的用电效率也得到提高。
四、使用变频器应注意的问题
为了保证主卷电机能够安全可靠的运行，防止变频器故障跳闸时料车下滑“溜车”。在主卷电机抱闸二次控制回路串入一副变频器自诊断（变频器运行）触点，当变频器发生故障时，抱闸电机失电。为了提高抱闸动作可靠性，又在抱闸一次控制回路串联两只接触器（接触器二次回路线圈并联），避免接触器触点粘结时抱闸不能抱住，而发生料车掉道事故。
五、结束语
实践证明，卷扬系统主卷电机采用变频器调速控制具有操作简单、可靠性高、节能高效、保护功能齐全（过电流、过电压、欠电压、接地、过热、短路），便于实现自动控制等诸多优点，完全可以替代主卷电机转子串电阻调速控制方式，具有非常高的推广价值，现已将我厂其它三座120M 3高炉卷扬主卷电机全部改为变频器调速控制。