轧机电气主传动方案的分析与比较

大功率轧机主电机电气传动方案的分析与比较近年来，随着工厂自动化水平的不断提高，大功率轧机的运用越来越广泛。

大功率轧机的电机是主要的驱动部件，电气传动的方案也就成为了大功率轧机的核心技术。

电机的类型、结构形式、参数和连接方式，以及传动系统的组成、特性及调速方案，关系着大功率轧机的运行状态，也影响着大功率轧机的节能性能。

现代大功率轧机中，主电机电气传动方案有常规传动方案及现代传动方案两种，其中，常规传动方案包括电动机与电容器变频传动、恒频传动和变矩器传动，现代传动方案主要包括脉冲控制传动和无功补偿传动。

1、电动机与电容器变频传动电动机与电容器变频传动方案，是一种常见的大功率轧机电气传动方案，由交流电动机、变频控制器及电容器构成。

该方案电容器为三极电容，它能将电动机的电流脉冲分解成三相脉冲，变频控制器能够控制电容器的脉冲数，从而控制电动机的转速，实现转速调节的功能。

优点：该方案具有驱动简单、可靠性高等优点，可以实现快速、精确的转速调节，调速范围可达-25%~+25%；硬件设备成本较低，安装容易，对调速器参数调节灵活；缺点：该方案的缺点是电容器调节电流脉冲分解时，会消耗一定的功率，降低系统效率；由于电容器存在温度变化、年龄老化等因素，可能造成电机不稳定运行；2、恒频传动恒频传动也称为恒频变压器传动，是一种常见的电气传动方案，其结构由电动机、恒频变压器构成。

恒频变压器是一种自动变压器，可以根据负载变化自动调节供电电压，从而达到调节电动机转速的目的，而不损失功率。

优点：该方案调节迅速、容易控制、静态调节精度高等优点，可以有效地切断过载电流；同时，因为不需要复杂的电路，且抗干扰性较好，使得恒频变压器传动方案的可靠性更高，维护成本也更低；缺点：该方案的缺点是调速幅度较小，而且由于恒频变压器的损耗比较大，使得系统效率相对较低；此外，恒频变压器的成本也较高，对用户的投资压力较大；3、变矩器传动变矩器传动也称为变桨传动，是一种常见且经济高效的大功率轧机电气传动方案。

轧钢主机变频调速传动技术综述摘要：本文对现代化轧钢主机交流变频传动的最新技术进展作综述介绍，涉及轧机特点分类、电气传动方案的比较、电力电子器件的进展、控制方案的比较、变频主机电机有关问题以及变频调速系统实际应用等。

谨为钢铁行业的建设改造工程项目的实施提供借鉴参考。

关键词：交-交变频交-直-交三电平PWM变频 GTO GCT 矢量控制主电机1轧钢主机按运行特点的分类现代轧钢都具备大型化、高速化、连续化、自动化的特点。

近年来随着新型电力电子器件的开发应用，变频技术的成熟完善，数字化技术的新颖先进化，轧钢主机的变频传动控制装备的技术进展呈现一派崭新的景象。

我国钢铁待业大规模设备改造与技术振兴面临着令人向往的乐观形势。

按生产工艺的装备要求及运行特点，轧钢主机归类如表1。

表12轧钢主机电气传动方案的比较为适应各类轧机的工艺运行、电机容量配置及控制特性的要求，电气传动方案随着技术的发展在演变。

可控硅直流传动技术成熟，性能良好，但直流电机的制造维修麻烦及电源谐波问题即将使它退出历史舞台；采用可硅负载换流、同步电动机位置检测的自控电流型逆变的无换向电动机一度用于轧钢主传动，系统简单，但由于转矩脉动问题、谐波问题，主轧机应用已不是主流，仅高速线材轧机应用有所报道。

目前基本上存在二种电气传动控制方案，实用成熟，技术性能优良，在应用市场中竞争较量：即采用可控硅的交-交变频方案与采用大功率可关断器件的交-直-交三电平PWM变频方案。

2.1 交-交变频方案最适宜应用于低速（低频）大功率电机驱动的低速轧机，一般配用同步机，亦可配用异步机。

直接变频的可控硅反并联交流结构有采用无环流方式（输出频率最大可为1/2电源频率），采用有环流方式（输出频率最大可达4/5电源频率）。

据电机容量大小，降低电源谐波的需要，可采用72臂或36臂的可控硅桥组的组合结构无环流方式功率因数较低（0.65），必须配置庞大的无功补偿装置，有环流方式用可控环流进行无功控制使功率因数接近为1。

粗轧主传动接轴的受力分析与改进措施[摘要] 本文介绍了轧钢生产线粗轧主传动的传动形式及受力状态分析。

结合轧机主传动中万向联轴器的现状，通过理论计算，对其所承受的轴向力进行理论分析及提出优化改进方案。

[关键词] 主传动万向接轴应用优化改进1.前言某钢厂2007年新建一条集炼钢、炉外精炼、连铸和轧钢四位于一体的具有当今世界先进水平的热连轧生产线，其粗轧机是四辊可逆轧机，担负着整条生产线的中坚力量。

2011年1月，粗轧R2轧机主传动接轴发生断轴事故。

本文分析了该粗轧机在轧钢工况下接轴的轴向力产生机理及接轴叉头处的受力分析并进行优化改进，找出了解决问题的办法，并得出了主要研究结论。

2.主传动万向接轴构成十字轴式万向联轴器是一种最常用的联轴器。

利用其结构的特点能使不在同一轴线、轴线折角较大或轴向移动较大的两轴等角速连续回转，并可靠地传递转矩和运动。

能广泛应用于冶金、起重、工程运输、矿山、石油、船舶、煤炭、橡胶、造纸机械及其它重机行业的机械轴系中传递转矩。

十字轴式万向联轴器主要由法兰叉头、十字轴总成、焊接叉头花键轴和花键轴套组成。

3.万向接轴的轴向受力计算3.1主传动系统可能产生的轴向分力组成部分1）当接轴倾角为α，电机输出扭矩为Tl时，与电机转子或第三轴相连的万向节叉头作用在止推轴承上的最大压应力PMAX；2）万向接轴及其平衡装置作用在止推轴承上的压应力P2；3）轧机工作时，轧辊产生的轴向力Fb；4）轧辊产生的轴向力Fb通过扁头和套筒向主电机方向的传递，即扁头与套筒之间发生轴向滑动时的临界摩擦力Fm，当：(1)当Fm≤Fb时，则传向电机侧轴向力为Fb；(2)当Fm>Fb时，二者发生相对滑动，则传向电机侧轴向力为Fm；3.2扭矩在万向节处引起的轴向力计算整根接轴的受力分析如图3-1所示。

但具有倾角α的单个十字轴万向节，在主动轴驱动转矩和从动轴反转矩的作用下是不能平衡的。

从万向节叉头与十字轴之间的约束关系分析可知，主动叉对十字轴的作用力偶矩，除主动轴驱动转矩Tl之外，还有作用在主动叉平面的弯曲力偶矩Tl′。

Φ460线材粗轧机主传动系统设计引言线材粗轧机是一个用于线材加工的机械设备，主要用于将线材进行粗轧，使其形成所需的直径和形状。

在线材粗轧机中，主传动系统起着关键的作用，它负责将电机的动力传递给轧机辊轴，从而实现线材的轧制。

本文将介绍Φ460 线材粗轧机主传动系统的设计。

设计目标Φ460 线材粗轧机的主传动系统设计需要满足以下几个目标：1.高效传递电机动力：主传动系统需能高效传递电机的动力给轧机辊轴，以确保轧机辊能够按照要求进行旋转和轧制操作。

2.稳定运行：主传动系统应具备良好的稳定性，以确保线材粗轧机在工作过程中的平稳运行，减少故障和停机时间。

3.调速功能：主传动系统需具备调速功能，以便根据不同的线材直径和材质需求，精确地控制轧机辊的旋转速度。

4.节能设计：主传动系统应具备节能设计，以降低能耗、提高效能，并减少对环境的影响。

设计方案为了实现以上目标，我们设计了以下主传动系统方案：1.电机选择：选择功率适中的交流电机作为主传动系统的动力源。

在选择电机时，需要考虑线材的加工需求和轧机辊的负载要求，以确保电机能够提供足够的动力。

2.传动装置：选择适合的传动装置将电机的动力传递给轧机辊轴。

常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动和链传动等。

在选择传动装置时，需考虑传动效率、噪音和成本等因素。

3.调速装置：为了实现调速功能，我们选择安装变频器或调速器，通过改变电机的频率或输出轴的转速来控制轧机辊的旋转速度。

这样可以满足不同线材直径和材质的加工需求。

4.稳定性设计：为了确保主传动系统的稳定性，我们将采用合适的轴承和支撑结构，以减少传动中的振动和摩擦。

此外，选用高质量的零部件和适当的润滑剂，能够提高系统的稳定性和寿命。

5.节能设计：为了实现节能目标，我们将采用变频器或能量回收装置，来降低电机的能耗。

此外，根据线材加工的实际需求，合理设置轧机的工作时间和车间的温控系统，以减少能源浪费。

结论通过本文对Φ460 线材粗轧机主传动系统设计方案的介绍，我们可以看出该设计方案具备高效传递电机动力、稳定运行、调速功能和节能设计的特点。

大功率轧机主电机电气传动方案的分析与比较传动系统是大功率轧机系统中一个重要组成部分，其直接影响着大功率轧机的整体效率、稳定性和可靠性。

因此，选择和设计出适合大功率轧机的传动方案是非常重要的。

目前，主要的大功率轧机电气传动方案有永磁同步电机、异步电机、斯托克斯调速器传动系统、三相异步调速电动机传动系统。

永磁同步电机由一个或多个永磁材料组成，它们放置在电机周围。

它们在受到电磁力的作用下转动，使电机可以输出功率，这称为永磁同步电机。

永磁同步电机的优点是输出功率高，发动机结构紧凑，对负荷变化反应快，较小的励磁电流，可以使用发动机和系统的效率达到预期的最大值，抗失磁性能也较强，可以实现快速调节及无级调速。

缺点是价格较贵，维护比较麻烦，发动机励磁装置和控制装置复杂，且需要消耗大量电能。

异步电机是一种经典的电气传动系统，它由二级塔叶片绕组、旋转电磁轭和转子组成，没有永磁组件。

当电压驱动转子时，它会产生一致的力，使转子旋转起来并带动节点部件。

异步电机的优点是价格低，维护简单，抗失磁能力较强，发动机励磁简单易行，控制器简单，应用范围广。

缺点是输出功率较低，对负荷变化反应慢，等转速调节能力差，效率较低。

斯托克斯调速器传动系统是一种常见的大功率轧机电气传动系统，它是由永磁同步电机、斯托克斯变频器及其相关的控制装置组成的。

斯托克斯变频器是一种可以改变电机转速的装置，它可以改变电机输出的功率，从而满足不同负荷状况下的传动要求。

斯托克斯调速器传动系统的优点是运行稳定，负载性能好，抗干扰能力强，可以实现变频调速。

缺点是价格较贵，控制装置复杂，永磁材料的使用会消耗大量电能。

三相异步调速电动机传动系统是一种新型的大功率轧机电气传动系统，它具有永磁同步电机和斯托克斯调速器传动系统的部分优点。

该系统由三相异步电机、变频器、控制器组成，当变频器把直流电转换为交流电时，它可以改变电机输出功率，从而满足不同负荷状况下的传动要求。

三相异步调速电动机传动系统具有运行噪声低，安装尺寸小，使用寿命长，安全可靠等优点，缺点是价格较贵，控制装置复杂，抗失磁性能不好。

810mm宽扁钢轧机电气传动系统配置方案一、机组构成概述810mm扁钢轧机主机为四机架可逆连轧机组（两平两立），配置输入输出辊道和机前机后推床等，全部采用交流传动。

两架平辊轧机由两台4200kW的同步电机驱动，两架立辊轧机由四台400kW的异步电机驱动，其它辅助设备如压下机构、推床和辊道等都由不同功率的三相异步电机驱动。

二、传功系统技术说明2.1 主传功交-交变频传动装置2.1.1总说明主轧区两台主传动同步电机采用西门子公司SINAMICS SL150 主传动交交变频系统，主回路采用6脉波技术方案，配置低功耗大功率晶闸管，进线和出线侧均附带阻容吸收及压敏电阻实现变频器的操作及换相过电压保护。

SINAMICS SL150 主传动交交变频系统由三台电网自然换流无环流可逆的三相桥式变流器组成，对应同步电机定子A，B，C三相，每相连接成三相桥式电路。

三相交交变频器采用逻辑无环流、三相有中点方式，由副边三分裂整流变压器供电，每台电机整流变压器接法互相错开，以减少供电高次谐波。

交-交变频同步电机转子励磁由晶闸管直流变流器供电。

下图为交-交变频供电的同步机传动装置的系统单线图。

6脉冲交-交变频装置单线图2.2交-直-交变频辅助传动系统轧机上辅助调速设备的传动电机全部选用西门子公司6SE70系列交流变频调速装置供电。

辅助传动交-直-交变频调速系统主要分为两种控制方案。

立辊轧机电压等级采用AC690V异步变频电机，采用整流变压器、整流（/回馈）单元加逆变器的传动控制方案。

对于调速的辊道及其他在线的调速设备均采用AC380V异步变频电机，也采用直流母线的供电方案。

传动系统组成为整流变压器、整流（/回馈）单元、自耦变压器、直流母线以及逆变器。

压下、机前翻钢机、机前推床、机后翻钢机、机后推床采用单独逆变器控制，辊道电机采用多台电机成组拖动，配置输出电抗器的传动控制方案。

全部变频装置均采用PROFIBUS-DP接口与基础自动化系统的PLC进行过程通讯。

热轧带钢生产线主传动方案摘要：文章通过对西南不锈1 450 mm热轧带钢生产线主传动方案的分析和对比，详细阐述了热轧带钢生产线主传动的组成和要求。

为今后的相关设计打下了坚实的基础。

关键词：主传动；交交变频；交直交变频；同步电动机西南不锈钢有限责任公司1 450热轧不锈带钢生产线，是我公司设计的一条较为先进的带钢生产线。

在设计过程中，本着对客户认真负责的宗旨，对整个热轧生产线的电控系统不断优化，精益求精，使西南不锈1 450热轧生产线的电气装备及自动化程度达到了国内领先水平。

1 方案概述西南不锈1 450热轧生产线包括：两座步进式板坯加热炉、一架四辊可逆式粗轧机（R：2x6 500 kW）、热卷箱、切头飞剪、七机架四辊精轧机（F1-F4每机架6 500 kW，F5-F7每机架6 000 kW）、两台地下卷取机、钢卷收集线等设备。

2 轧线主传动2.1 四辊可逆式粗轧机四辊可逆式粗轧机上、下工作辊为单独传动，采用两台交流同步电动机分别对上、下工作辊进行单独拖动。

交流同步电动机额定容量6 500 kW，转速50/90 r/min，16极，频率范围6.667/12 Hz，额定相电压为1.65 kV，功率因数1，防护等级IP44，绝缘等级为F级，冷却方式采用背包式空-水冷却方式。

电动机过载能力为：115%额定负载时连续工作，200%额定负载时频繁工作60 s，250%额定负载时偶尔工作10 s。

2.2 七机架精轧机七机架精轧机各机架的上、下工作辊为集体传动，即每机架精轧机采用一台交流同步电动机对上、下工作辊进行拖动。

精轧F1-F4同步电动机额定容量6 500 kW，转速160/410 r/min，4极，频率范围5.33/13.67 Hz。

精轧F5同步电动机额定容量6 000 kW，转速145/360 r/min，4极，频率范围12/83Hz。

精轧F6-F7同步电动机额定容量6 000 kW，转速310/970 r/min，6极，频率范围6.33/15.167 Hz。