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淺析變頻器在鋪軌機(jī)及軌排生產(chǎn)線設(shè)備應(yīng)用中過電壓故障的解決方案

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  經(jīng)我廠研制生產(chǎn)的DPK32鋪軌機(jī)及運(yùn)軌、運(yùn)枕等軌排生產(chǎn)線設(shè)備,電氣控制系統(tǒng)中多處運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用直流和變頻調(diào)速技術(shù),由于鋪軌機(jī)及軌排生產(chǎn)線設(shè)備設(shè)計(jì)特點(diǎn)、作業(yè)環(huán)境以及變頻器的保護(hù)特性,設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、運(yùn)行過程中,經(jīng)常引起變頻器過電壓故障保護(hù)。在處

  摘要:經(jīng)我廠研制生產(chǎn)的DPK32鋪軌機(jī)及運(yùn)軌、運(yùn)枕等軌排生產(chǎn)線設(shè)備,電氣控制系統(tǒng)中多處運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用直流和變頻調(diào)速技術(shù),由于鋪軌機(jī)及軌排生產(chǎn)線設(shè)備設(shè)計(jì)特點(diǎn)、作業(yè)環(huán)境以及變頻器的保護(hù)特性,設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、運(yùn)行過程中,經(jīng)常引起變頻器過電壓故障保護(hù)。在處理此類故障時(shí),要清楚過電壓故障的危害性,分析過電壓故障原因,有針對(duì)性的采取相應(yīng)的措施去處理解決。

  關(guān)鍵詞:鋪軌機(jī)及軌排生產(chǎn)線設(shè)備、變頻器、過電壓故障

  Abstract: by the development and production of DPK32 machine and the rail, railway transport pillow, etc GuiPai production line equipment, electrical control system in the institutions of operation of dc and frequency conversion technology, because GuiPai machine and the railway production line equipment design features, work environment and the protection of the frequency converter characteristics, the equipment in the field work, operation process, often cause overvoltage frequency converter failure protection. In dealing with such fault when, want to be clear about the dangers of over-voltage fault, analyzes overvoltage fault reason, have specific aim to take corresponding measures to deal with.

  Key Words: machine and production line equipment GuiPai railway, frequency converter, over-voltage fault

  中圖分類號(hào):TM714.2            文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A          文章編號(hào):

  一、過電壓故障在鋪軌機(jī)及軌排生產(chǎn)線設(shè)備作業(yè)中的危害性、危險(xiǎn)性

  1、DPK32鋪軌機(jī)及運(yùn)軌、運(yùn)枕等軌排生產(chǎn)線設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中,變頻器主要用于軌排拖拉、天車走行、提升等異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)控制、精確調(diào)速和設(shè)備的有效保護(hù)。如變頻器頻繁過電壓故障,軌排生產(chǎn)線將不能正常運(yùn)行,嚴(yán)重影響鋪軌作業(yè)的生產(chǎn)效率。在運(yùn)軌、運(yùn)枕作業(yè)時(shí)也有造成設(shè)備脫軌的安全隱患。

  2、對(duì)于電動(dòng)機(jī)來說,電壓過高必然使電機(jī)鐵芯磁通增加,可能導(dǎo)致磁路飽和,勵(lì)磁電流過大,從而引起電機(jī)溫升過高;回路電壓升高后,變頻器輸出電壓的脈沖幅度過大,對(duì)電機(jī)絕緣壽命有很大的影響,也可能因絕緣損壞引起各種事故。

  3、對(duì)變頻器內(nèi)部直流回路濾波電容器壽命有直接影響,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起電容器爆裂。變頻器生產(chǎn)廠家一般將中間直流回路過電壓值限定在DC800V左右,一旦其電壓超過限定值,變頻器將按限定要求跳閘保護(hù)。

  二、產(chǎn)生過電壓的主要原因分為:來自電源輸入側(cè)的過電壓和來自負(fù)載側(cè)的過電壓。根據(jù)DPK32鋪軌機(jī)及運(yùn)軌、運(yùn)枕等軌排生產(chǎn)線設(shè)備設(shè)計(jì)特點(diǎn)和作業(yè)運(yùn)行情況來看,以下為引起電氣控制回路過電壓故障的主要成因:

  1、可控硅整流裝置產(chǎn)生的高次諧波造成電壓畸變。DPK32鋪軌機(jī)及運(yùn)軌、運(yùn)枕等軌排生產(chǎn)線設(shè)備均采用柴油發(fā)電機(jī)組作為動(dòng)力電源,大功率電機(jī)作為驅(qū)動(dòng),可控硅整流裝置提供勵(lì)磁直流控制的設(shè)計(jì)特性,復(fù)雜的電氣控制很容易引起主回路中電壓過高。可控硅整流裝置在運(yùn)行時(shí),產(chǎn)生的高次諧波使鋪軌機(jī)、軌排生產(chǎn)線設(shè)備整體電網(wǎng)的電壓畸變,過電壓值在400V-530V間波動(dòng)。我廠選用的施耐德生產(chǎn)的ATV71系列變頻器的輸入電源電壓為380V-480V,允許電壓波動(dòng)值為-15%~+10%,因此使變頻器頻繁過電壓故障。

  2、負(fù)載發(fā)生變化產(chǎn)生的再生電能可以引起過電壓故障。由于運(yùn)軌、運(yùn)枕設(shè)備下坡作業(yè)時(shí),下坡滑行慣性、制動(dòng)使電動(dòng)機(jī)處于再生發(fā)電狀態(tài)時(shí),即電機(jī)處于實(shí)際轉(zhuǎn)速比變頻頻率決定的同步轉(zhuǎn)速高的狀態(tài),負(fù)載的傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能,通過逆變器的6個(gè)續(xù)流二極管回饋到變頻器的中間直流回路中。此時(shí)的逆變器處于整流狀態(tài),這些能量將會(huì)導(dǎo)致中間直流回路的電容器的電壓上升。達(dá)到限值時(shí)變頻器報(bào)過電壓故障;運(yùn)軌、運(yùn)枕小車的控制方式是由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)2臺(tái)電機(jī),實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行,當(dāng)其中一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí),則轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于原動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)速低的電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài),同樣引起過電壓故障。

  3、變頻器參數(shù)值設(shè)定的不合適。施耐德公司生產(chǎn)的ATV71系列變頻器,為了避免跳閘,具備減速過電壓的自處理功能,如果在鋪軌設(shè)備拖拉或提升減速過程中,直流電壓超過了設(shè)定的電壓上限值,變頻器的輸出頻率將不再下降,暫緩減速,待直流電壓下降到設(shè)定值以下后再繼續(xù)減速。如果減速時(shí)間設(shè)定不合適,又沒有利用減速過電壓的自處理功能,就可能出現(xiàn)此類故障。

  4、變頻器在運(yùn)行多年后,中間直流回路電容容量下降將不可避免,中間直流回路對(duì)直流電壓的調(diào)節(jié)程度減弱,鋪軌設(shè)備在工藝狀況和設(shè)定參數(shù)未曾改變的情況下,發(fā)生變頻器過電壓跳閘幾率會(huì)增大。

  三、針對(duì)過電壓故障產(chǎn)生的原因,給出以下處理方案:

  1、在設(shè)計(jì)選型時(shí),應(yīng)該選擇品質(zhì)較好的可控硅整流裝置,采用6相整流時(shí)出現(xiàn)5次諧波電流為基波電流的18.5%,而12相整流時(shí)出現(xiàn)5次諧波電流只為基波電流的4.5%,,建議選用12相脈波整流,可以減少5、7、17次高次諧波,因?yàn)檎飨鄶?shù)越多,整流后電壓和電流脈動(dòng)系數(shù)越小,高次諧波的含量也就越少。

  2、由于鋪軌設(shè)備下坡、制動(dòng)停車慣性等產(chǎn)生的在發(fā)電,可以在變頻器輸出側(cè),加裝制動(dòng)電阻,當(dāng)直流母線電壓超過規(guī)定電壓時(shí),制動(dòng)晶體管導(dǎo)通,直流母線電容和電機(jī)向制動(dòng)電阻釋放能量,使之所產(chǎn)生的再生電能轉(zhuǎn)化為熱能。

  3、在進(jìn)行變頻器參數(shù)設(shè)定時(shí),合理設(shè)定加減速時(shí)間。

  4、根據(jù)運(yùn)軌、運(yùn)枕小車設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定電流值,在選擇一拖二變頻器時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮將變頻器放大容量,使變頻器的中間直流回路的電容量增大,來換取過電壓能力的提高。

  5、目前的變頻器生產(chǎn)商,小于7.5kW的變頻器在出廠時(shí)內(nèi)部中間直流回路均裝有控制單元和泄放電阻,大于7.5kW的變頻器可以根據(jù)實(shí)際情況外加控制單元和泄放電阻,為中間直流回路多余能量釋放提供通道,以避免過電壓故障。

  6、定期對(duì)鋪軌機(jī)、軌排生產(chǎn)線設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行安檢、保養(yǎng)和維護(hù)。

  結(jié)束語:結(jié)合鋪軌機(jī)、軌排生產(chǎn)線設(shè)備及變頻器本身參數(shù)、設(shè)計(jì)特性、控制系統(tǒng)狀況和工藝流程、作業(yè)環(huán)境等情況,制定相應(yīng)的過電壓故障解決方案,可以提高鋪軌設(shè)備的生產(chǎn)效率及安全生產(chǎn)要求,可以延長設(shè)備的機(jī)械壽命,同時(shí)到達(dá)節(jié)能、環(huán)保的目的

  作者簡介:王哲榮,性別:女 ,籍貫:河南省南陽市,單位:西安市中鐵二十局集團(tuán)西安工程機(jī)械有限公司,職稱:工程師 ,研究方向:機(jī) 電

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