海川電氣助磁同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在水箱式拉絲機(jī)上的應(yīng)用

背 景

　　隨著工業(yè)化在中國(guó)的不斷發(fā)展，在如今的線材加工中的拉絲機(jī)也越發(fā)的關(guān)鍵。尤其是在鋼絲、銅絲、塑料、竹筷、木材、電線電纜等行業(yè)中的使用也越發(fā)的廣泛。水箱式拉絲機(jī)是金屬線材生產(chǎn)的重要設(shè)備，主要是將金屬線材拉拔成各種規(guī)格的細(xì)絲。拉絲機(jī)主驅(qū)電機(jī)是拉絲機(jī)主要的耗能裝置，現(xiàn)有拉絲機(jī)配置的電機(jī)大多為IE2能效三相異步電機(jī)，依據(jù)《電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》(GB18613-2020)標(biāo)準(zhǔn)要求，已經(jīng)被列入淘汰電機(jī)范疇。且整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間窄，耗能大，在國(guó)家“雙碳”政策的形勢(shì)下，亟需改造升級(jí)。

設(shè) 備 簡(jiǎn) 介

　　拉絲機(jī)我們可以根據(jù)其用途分為：金屬拉絲機(jī)、塑料拉絲機(jī)、竹木拉絲機(jī)等;以拉伸方式可分為直進(jìn)式、水箱式等，以線徑粗細(xì)又可分為大拉機(jī)、中拉機(jī)、細(xì)拉機(jī)和微拉機(jī)等，都由拉絲伸線和收線兩部分組成。水箱式拉絲機(jī)(如圖1)是由多個(gè)拉拔頭組成的小型連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)逐級(jí)拉拔，并將拉拔頭置于水箱中，最后將鋼絲拉到所需的規(guī)格。特別適宜拉拔高中低碳鋼絲、鍍鋅鐵絲、胎圈鋼絲、膠管鋼絲、鎢、鉬、鈦等合金絲、鋼簾線及銅絲鋁絲等。

圖1 水箱式拉絲機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

水箱式拉絲機(jī)工藝流程：

圖2 水箱式拉絲機(jī)工藝流程

工 況 簡(jiǎn) 介

負(fù)載特性：

　　拉絲機(jī)通過(guò)拉模擠壓金屬材料，屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。拉細(xì)絲速度快，負(fù)載轉(zhuǎn)矩小，拉粗絲速度慢，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大。因此要求電機(jī)的調(diào)速范圍比較寬，一般需要2倍左右擴(kuò)速范圍。且需要電機(jī)在較寬的速度范圍及負(fù)載轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)保持高效率輸出。

速度特性：

　　拉絲機(jī)主驅(qū)電機(jī)工作過(guò)程中要求良好的速度，保證線材的均勻性。主驅(qū)動(dòng)電機(jī)和各輔機(jī)需要速度同步，因此需要電機(jī)具有較好的同步性。

起動(dòng)特性：

　　拉絲機(jī)啟動(dòng)時(shí)拉模處阻力比較大，因此要求電機(jī)需要有較好的啟動(dòng)能力。

動(dòng)力配置：

　　常用動(dòng)力配置采用三相異步電機(jī)+變頻器方案，電機(jī)能效低，高效區(qū)間窄，經(jīng)常運(yùn)行在低效區(qū)域，綜合用電經(jīng)濟(jì)性差。且有轉(zhuǎn)差，負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng)容易造成速度的波動(dòng)，速度同步性和穩(wěn)定性較差，轉(zhuǎn)矩剛性較差。

海川電氣方案

　　海川電氣助磁同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種采用鐵氧體輔助勵(lì)磁，以磁阻轉(zhuǎn)矩為主要轉(zhuǎn)矩來(lái)源的變頻調(diào)速同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的異步電機(jī)外形，可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫替換，配套高性能驅(qū)動(dòng)器，采用磁阻電機(jī)專用底層驅(qū)動(dòng)控制算法，可實(shí)現(xiàn)寬運(yùn)行范圍的高效運(yùn)行，是一種優(yōu)秀的工業(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)解決方案。

高能效：

　　轉(zhuǎn)子無(wú)損耗，效率高，高效區(qū)間寬，綜合運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好。

高功率因數(shù)：

　　永磁體輔助勵(lì)磁，無(wú)功小，功率因數(shù)高。

速度同步：

　　速度同步無(wú)轉(zhuǎn)差，恒轉(zhuǎn)矩特性，剛性好，具有較好的啟動(dòng)能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。

高可靠：

　　鐵氧體永磁材料勵(lì)磁，無(wú)高溫退磁風(fēng)險(xiǎn)。

高經(jīng)濟(jì)性：

　　電機(jī)無(wú)稀土永磁材料，高牌號(hào)硅鋼片等昂貴原材料，驅(qū)動(dòng)器采用傳動(dòng)變頻器硬件架構(gòu)，一種高性價(jià)比的IE5能效電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案，經(jīng)濟(jì)性好。

電 機(jī)

　　HCM5系列助磁同步磁阻電動(dòng)機(jī)，能效符合國(guó)標(biāo)一級(jí)能效要求(IEC標(biāo)準(zhǔn)：IE5)，具有效率高，調(diào)速范圍寬，高效區(qū)間寬，速度穩(wěn)定，啟動(dòng)能力強(qiáng)，噪聲振動(dòng)低等特點(diǎn)。電機(jī)內(nèi)部不含稀土永磁材料，無(wú)高溫退磁風(fēng)險(xiǎn)。采用標(biāo)準(zhǔn)中小異步電動(dòng)機(jī)機(jī)殼，可用于驅(qū)動(dòng)各種通用機(jī)械設(shè)備，滿足各種工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域設(shè)備驅(qū)動(dòng)需求。

驅(qū) 動(dòng) 器

　　HCD-G6系列變頻驅(qū)動(dòng)器是助磁同步磁阻電機(jī)專用變頻器，具有良好的動(dòng)態(tài)特性和過(guò)載能力。支持FVC和SVC矢量控制，速度和轉(zhuǎn)矩控制模式，內(nèi)置Modbus通訊，支持CAN通訊，全速度段轉(zhuǎn)速跟蹤啟動(dòng)能力，具良好的起動(dòng)能力、過(guò)載能力、擴(kuò)速能力。

應(yīng) 用 案 例

鋼簾線工廠電機(jī)改造

原方案：

　　Y2-180L-4 22kW-1475rpm異步電機(jī)IE2能效 變頻驅(qū)動(dòng);

現(xiàn)方案：

　　海川HCM5同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) IE5能效 變頻驅(qū)動(dòng)。

應(yīng) 用 效 果

參 數(shù) 設(shè) 置

　　現(xiàn)場(chǎng)的控制應(yīng)用如下：0-10V的模擬量調(diào)速;4~20mA的模擬量速度反饋，遠(yuǎn)程啟停控制。