图1 铸管机传动示意图二. 铸管机的负载机械特性铸管机负载特性为恒转矩大惯性负载,并且,起动前先将一定量的铁水先注入模具,然后再开始起动运转,因此又是重载起动。电磁调速器低速转矩较差,要保证铸管机起动正常起动,电动机的容量一般选得较大。铸管机传动由两台37KW的4极异步鼠笼电机承担,两台电机之间存在负荷分配问题。铸管机的离心成型法对电气传动设备要求较高,首先要求满载起动,起动力矩应在电机100%额定力矩以上;其次低速运转的时间长,要求低速力矩大;最后由于铸管机调速范围大,为保证铸铁管的质量,要求在整个工作速度范围内,转速应基本稳定。三. 铸管机的变频调速根据以上的情况,选用具有恒转矩特性且起动力矩大的森兰SB40S系列变频器。如果用两台37KW变频器,就需要考虑两台电机的同步控制问题,这样做同步效果好,但电机上需安装速度变送器(脉冲编码器或测速发电机),其结果是比较麻烦而且投资会增加。如果将两台37kw电动机并联后用一台75KW变频器控制,两台电机可做到同频运转,但两台电动机的特性有一定的差异,其速度也会有速度差,对于电机的参数差别不大,同步要求不高的系统还是可以满足使用要求。铸管机对两台电机的同步要求不高,为简单计采用电机并联,选用一台SB40S75KW变频器拖动两台37KW电机运行,为保护电机,每台电机需装热继电器,如图2中的RJ1,RJ2。设定F01=3,调速用X4,X5端子按钮控制,按X4升速;按X5降速。停车时间设为120S,降速到变频器的输出频率5Hz时,启用直流制动。现场调试时测试,有一台电机的线电流为57A,另一台电机的线电流为38A,最大的57A也未超过37kw电机电流的额定值,对生产应用无影响。当然也可选用森兰SB80系列矢量控制高性能变频器,这种变频器有一种“特性软化”功能,选择特性软化功能,可改变变频器的特性曲线,使两电机的线电流之差尽量缩小,负荷分配基本均匀。变频调速控制原理与如图2所示。变频器的机械特性为恒转矩,电机在低频5Hz便可运行,高速42Hz时可达1200r/min,调速比1:8以上,极大的满足了铸管机的工艺要求。将电磁调速改造为变频调速,简单方法用变频器驱动电磁调速电机,将电磁调速器的转差离合器的励磁调到最大,其效率仅为85%。为达到最高的节能效率,需将电磁调速电机换为普通Y系列三相鼠笼电机,或者用机械的方式将电机和转差离合器的输出直接相连。变频调速后,考虑到电机运行在低速的时间比较长,电机的散热受到一些影响,温度会升高。在改造过程中,将电磁调速电机换为Y系列交流异步电动机时,如果是等容量的代换,由于原来电机的容量就选得比较大,改造后电机的温升不会超过额定值,不必加恒速风扇降温;如果是非等容量代换,代换电机的容量比电磁调速电机小时,那就需在电机尾罩上加恒速风机,以利于电机的散热。 图2 铸管机变频控制原理图四.﹑节能分析铸管机经变频改造后,用按钮调速非常方便,改变了电磁调速器在运行中调同步很不容易实现同步的方法,使两台电机负荷分配大体均匀,做到了无级调速,运行平稳。变频器取代了电磁调速器后,有较好的节能效果,现分析如下:电磁调速的转差离合器的损耗是由主动部分的风阻﹑磨擦损耗及从动部分的机械磨擦所产生。如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡且忽略不计的活,则转差离合器的输入﹑输出功率可用下式表示:电动机的输出功率P1=M1n1(kw)式中:M1--电动机的输出转矩(kgf.m)n1—电动机的输出轴转速(r/min)转差离合器的输出功率:P2=M2n2(kw)式中:M2—转差离合器的输出转矩(kgf.m)n2—转差离合器的输出轴转速(r/min)电动机的输出功率等于转差离合器的输入功率。对于离心铸管机这类恒转矩机械特性的负载,其转矩:M= M1= M2=常数,所以,转差离合器的效率: 滑差可由下式定义 则 可见,在恒转矩负载下,转差离合器的效率正比于输出转速。因此用电磁调速器调速使输出转速下降时,输出功率成正比下降,而输入功率保持不变,实际上,滑差也就是节电率。此时,损耗功率Ph与滑差损耗成正比,即 (kw)离心铸管机电机额定转速1440r/min,工作时从零速逐渐加速到最高1200r/min,再维持6分钟。由于电磁调速电机低速力矩较差,在300r/min时才开始起动,这个过程中,滑差在79%~17%范围内变化,但在17%的时间较长,加权平均计算为30%左右。采用变频调速后,变频器的效率基本上不随输出的频率变化,除去变频器的损耗后,节电率在24%上下,实际用电度表计量,节能在22%上下,投资回收期不到一年,经济效益十分明显。