一、概述 在鋼鐵企業中，不可逆不調速的開坯機、板坯機等小型軋鋼機都裝有飛輪，通過調節主電機滑差使飛輪儲存和釋放能量。飛輪釋放能量所產生的力矩與主電機的電磁力矩共同克服沖擊負荷，以降低主電機能量及提高系統穩定性和過載能力。滑差調節系統的性能是能否發揮飛輪作用的決定性條件。本文重點介紹晶閘管滑差調節裝置的特點及改進系統的探討。 二、滑差調節方案的選擇 開坯軋機在生產過程中經常出現高達電動機額定力矩2.5倍的尖峰力矩，有時甚至達到3～4倍。這種頻繁的負荷沖擊要求帶飛輪傳動軋機的滑差調節裝置必須調節準確快速，當沖擊負荷到來時能及時準確地協調電動機和飛輪地出力，使系統處于最佳運行狀態。為保證電動機的出力，調節裝置的功率因數不能降低的太多，另外系統穩定性、維護工作量、提高電機利用率等因素也應予以充分考慮。常用的滑差調節方式有常接電阻、接觸器式、頻敏變阻器及液體滑差調節器四種。但是都存在一些缺點和弊病。 1）頻敏變阻器滑差調節系統，雖然具有阻抗隨頻率改變而自動無級調節滑差的特性及系統簡單的優點，但由于頻敏變阻器常接在轉子上，使感應電動機的功率因數進一步降低。我們知道，電動機的轉矩與轉子功率因數成正比，功率因數可視為電動機轉矩系數。功率因數的降低減少了電動機的電磁力矩，顯然對克服沖擊負荷是極其不利的。另外，由于電動機功率因數低而使沖擊電流比金屬電阻系統大的多，電動機端電壓嚴重下降，進一步削弱了電動機轉矩，由頻敏變阻器的基本屬性所決定的這一弱點是難以避免的。 2）水電阻滑差調節系統有理想的連續調節特性，但系統快速性差，液體電阻值隨溫度而變化，維修量大，一般很少采用。 3）帶接電阻滑差調節器特性較軟，飛輪利用率較差，一般只用于小容量電機。 4）接觸器式滑差調節器的最大優點是功率因數較高，電動機電磁轉矩大。這種系統多采用單級單星形或雙星形結線，使電機利用率降低；通過金屬電阻和接觸器觸頭的電流大，承受電壓高，造成觸頭經常燒毀。在生產實踐中雖然不斷進行改造和完善，但系統的缺陷并沒有得到徹底解決。 鑒于上述四種滑差調節系統都各存在一些弊病，我們在某鋼廠Φ650軋機上采用了晶閘管滑差調節裝置，取得了較理想的效果。 三、晶閘管滑差調節系統介紹 晶閘管滑差調節裝置的滑差電阻為雙三角并聯結線（見圖1）。三組三角結線的電阻構成兩級滑差調節系統，以并聯電阻的多少而改變電動機轉子回路的總電阻值，是電動機運行在不同特性曲線上，電阻的切除和投入是靠晶閘管控制的。起動時，晶閘管KS1、KS2導通，頻敏變阻器和電阻全部接入，使起動電流限制在要求值以內。起動后，頻敏變阻器切除，電動機運行在特性曲線I上，處于空載待軋鋼狀態。軋鋼時，沖擊負荷電流由電流互感器LH檢測并送到電流檢測環節，轉換成電壓信號送入滑差繼電器1#JHW、2#JHW，當沖擊負荷達到切換點M＊1時，1#JHW切斷觸發器脈沖，晶閘管KS1截止，切除電阻RT1，電動機運行在特性曲線II上。如沖擊負荷繼續增大達到M＊2切換點時，2#JHW切斷2#觸發器脈沖晶閘管KS2截止，切除電阻RT2，電動機運行在特性曲線III上電動機由特性曲線I過渡到特性曲線II上運行時，飛輪釋放能量。沖擊負荷過后，晶閘管KS1、KS2又導通，將電阻RT1、RT2接入轉子，電動機恢復到特性曲線I上運行，飛輪又存儲能量。 雙三角晶閘管滑差調節系統的電阻計算原則與星形結線計算相似。RC、RT1、RT2并聯后換算成星形阻值的標么值以γ＊ I Y表示，一般應使γ＊ n＋γ＊ I Y＝0.05，即為轉子接電阻γ I Y的第I特性；RC、RT2并聯后換算成星形阻值的標么值以γ＊ II Y表示，一般應使γ＊ n＋γ＊ II Y＝0.06，即為轉子接電阻γ II Y的第II特性；RC換算成星形阻值的標么值以γ＊ III Y表示，一般應使γ＊ n＋γ＊ III Y＝0.09，即為轉子接電阻γ III Y的第III特性（見圖2）；按照上述原則可方便地計算出電阻RC、RT1、RT2。 晶閘管滑差調節裝置采用電動機轉子加金屬電阻方案，具有較高地功率因數，能充分發揮電動機轉矩，有利于克服沖擊負荷；采用兩極滑差調節使電動機得到充分利用，能有效地挖掘現有電動機潛力，提高軋制速度，增加產量；采用滑差電阻三角形并聯結線，轉子電流按并聯電阻值分配在各支路，滑差電阻回路電流僅為轉子電流的50%，晶閘管端電壓僅為轉子額定電壓的17%，為采用晶閘管切換電阻創造了非常有利地條件，降低了對硅元件的要求，減少了硅元件的數量，僅用六只KS500A/600V硅元件即可構成兩極調節系統。從根本上解決了接觸器式滑差調節器燒毀接觸器觸頭問題，并擴大了系統使用范圍。 下面對某鋼廠650軋機滑差調節系統參數計算作一簡述。 主電動機技術數據：額定功率2000kW，額定轉速493r/min，定子額定電壓6kV，額定電流231A；轉子額定電壓1072V，額定電流1150A。 1）計算各電阻值： 轉子電阻標么值： 四、探討幾個問題 1）設計中采用的晶閘管滑差調節裝置僅滑差電阻是三角結線，頻敏變阻器仍以星形結線形式接入電動機轉子，短接頻敏變阻器的接觸器觸頭仍流過轉子電流，設計中選用3臺600A接觸器并聯使用。如果將頻敏變阻器與滑差電阻構成大三角結線（如圖3），電流減小 ，接觸器容量可大幅度降低，不僅可節省投資，同時也會進一步提高系統的可靠性。 2）對金屬電阻調節滑差的評價 感應電動機轉子回路外界電阻消耗能量，這是不理想的。然而轉子電阻又是產生轉矩的必備條件，適當的阻值可以改善功率因數，增加起動和運轉力矩。轉子串5%～10%額定電阻后，功率因數接近于1，轉子電流幾乎全部轉換成電磁力矩。帶飛輪傳動的軋鋼機負載很重，在充分利用飛輪作用的同時電動機必須能夠輸出最大力矩。金屬電阻調節滑差恰能適應這種特殊負荷的要求，表現出其它系統不能相比的優越性。因此，金屬電阻在飛輪傳動的特定條件下有其獨特的優點，加之系統簡單可靠，價格低廉，長期以來一直是帶飛輪軋機傳動的主導滑差調節方案，在其他頻繁起動及調速要求不高的機械上也得到了廣泛應用。 3）轉子回路外接電阻消耗的電能無疑應當回收利用，但節能型滑差調節裝置的開發還有待進一步解決系統穩定性和效率問題，而且技術復雜，投資高，將會限制在中小企業的應用。因此，目前應用晶閘管滑差調節裝置改造接觸器式滑差調節器適合中小企業的技術水平和投資能力。這種裝置具有老接觸器式水電阻滑差調節器的優點，而且技術成熟、投資少、見效快，是目前改造中小型軋鋼廠帶飛輪軋機拖動系統的一個理想途徑。