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取代星形或者三角形方式的电动机启动技术(图)

作者: 来源: 发布时间:2009/8/4 10:34:11  点击数:4367

 

借助于软启动器驱动技术,业界领先的压力机制造商第一次为汽车业供应商的大型电动机生产 成功开发了一台多级压力机。

位于Pluederhausen的Schuler Hydrap有限责任公司已经为德国重要的汽车业供应商制造了一种多级压力机,而且已经应用于其位于墨西哥工厂的厚板材生产过程中。为了将以前多个单独压力机的功能合并在一条生产线上,可以把以前各台压力机的加工步骤集成在THC 2000型多级压力机上。来自Schuler Hydrap公司电动机设计部门的Markus Hahn先生说:“按照这种思路,我们的产品变得非常紧凑,而且占地面积也非常小。”

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温和的庞然大物:由Schuler Hydrap公司开发的THC2000系列新型多级压力机配备有5台
200千瓦功率的主驱动器,由西门子3RW40系列Sirius软启动器启动,在星形或者三角
形启动器上使用的启动撞针已经不再使用。

这种思路也很符合用户对于电气技术方面的要求,从根本上改变了以前的驱动技术。Markus Hahn强调说:“通过将大型电动机的驱动技术从星形或者三角形启动器升级为软启动器,在电气控制柜方面我们能够节省50%的面积。”为了控制5台200千瓦的驱动泵,他选择了西门子公司的Sirius 3RW40系列软启动器。具体的对比数据如下:以前需要的控制柜尺寸为2.4-3米,而现在仅需要1.2米,而且在里面安装了1000KW容量的开关。这些设备在工厂当中的应用情况非常令人满意。对于工人是否已经尝试安装并调试这种软启动器,他们回答说:“这些设备已经无故障的运行了很长时间。”这种启动器的一大优点是,工人可以只用一把螺丝刀就可以在设备面板上完成所有的调试工作,其中包括了加速/减速阶段、启动电压、极限电流、调整级别以及电动机额定电流的设置。

清晰明了的参数设置能够简化安装过程

Markus Hahn解释说:“世界上的某些地方没有必要采用非常复杂的技术,否则无法保证设备维护人员能够得到及时快捷的售后服务;而这些都是3RW40系列软启动器所能够提供的。”在需要更换软启动器时,设备维护人员仅仅需要延用面板上读出的参数,其余的工作都可以交给一个手动/自动的复位键来完成。另外,还可以定义系统在电流超标后是否自动启动。Schuler Hydrap公司的压力机产品在一般情况下都在自动模式下运行。使用软启动器及其启动曲线与之前使用的星形或者三角形启动器相比,液力泵在转换之前会有2 秒的停顿,这将改善液力泵的使用环境并大幅度提高其使用寿命。

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高效的能源管理系统:由于软启动器带动的驱动泵能够在2秒钟以内启动,
因此可以在某些特定的冲压工序中关闭许多泵。

使用软启动器的方案还可以简化工程方面的工作。因为在特定的运行周期内,只有减小所需的体积流量才能够彻底关闭5个液力泵当中的任意一个,并且根据需要再次启动。使用THC2000系列压力机可以在1分钟之内完成11个零件的加工(从板材落料到制成品)。尽管Markus Hahn先生已经长期关注3RW40系列软启动器,但是这次是首次将其应用于THC2000系列压力机。他对此的理由是:“我们对于新鲜事物一直都比较小心。”他的证据主要来自于另外一个竞争对手进行功率优化时所得到的经验。用于大型电动机的节能器必须能够帮助电动机大幅度降低能源消耗。但是研究表明,仅仅应用单一的调整器只能改善视在功率,而不能够作用于实际功率。鼠笼式转子电动机的应用能够较好的作用于额定功率。如果在空载循环中使用调节泵就能够完全将电动机停止,并且可以根据系统压力对于软启动器的要求而迅速启动。

这种功能的一大优点是其使得电动机设计工程师可以明显感觉到布线成本的大幅度降低。举例来说,使用软启动器能够比星形或者三角形启动器减小线缆的横截面积。另外,使用软启动器能够比星形或者三角形启动器更加节省能源,因为西门子公司的3RW系列软启动器利用了桥接接触式系统,因此可以在启动后与可控硅桥接,而且依靠这个桥接避免可控硅中的功率损失。

将布线时间缩短一半左右

此外,采用上文所述的解决方案能够减少使用一个时间继电器和电流过载继电器,因为软启动器已经包含了过载保护功能。除了短路保护功能之外,还配备了金属熔断保险装置。所有这些简化了的电路设计能够带来许多好处,比如能够将每个驱动组合的布线时间从7个小时缩短为4个小时。使用软启动器还能够简化连接到电动机上电缆的复杂程度:仅仅需要布置两根电缆到电动机即可。这种技术还可以省下一个带有6个端子的端子排,这些措施都可以有效地降低成本,正如 Markus Hahn先生所说:“能够满足我们所需要横截面积的端子是非常昂贵的。”

在Schuler Hydrap压力机公司的THC2000系列设备上出于简化设备布局的考虑,在高约10米的多级压力机上选择了两根较小横截面积的电缆。驱动站和液压油罐布置在整个设备的上方。软启动器能够提供10级、60%的启动电压和286A的电动机额定电流(墨西哥的电网电压为480V)。电流的上限值设置为额定值的2倍。“这样人们就不必考虑电动机弱电流的8倍那么大的电流,现在配备的变压器和保险依然有效。”他决定选用西门子公司的3VL系列断路器,因为其不仅能够借助内置的短路熔断器对设备进行保护,还能够作为总开关使用。这个装置的优点在于能够为美国市场提供满足UL标准认证的产品。他还极力推荐西门子公司的门控保险装置。“因为UL508A标准要求,只要主开关合上就不允许打开控制柜柜门”,Hahn先生强调说。一种直接作用于3VL断路器的机械结构可以确保主开关的安全。通过标准的中控门锁系统能够保证其他门不会被打开。Markus Hahn先生说:“采用这种低成本的解决方案既能够满足UL508A标准的要求,且无需采购昂贵的专用控制柜,还能够节省20厘米左右的宽度。”而且:标准控制柜的供货时间通常要比特殊规格的控制柜短得多。

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严格按照标准执行:借助一种机械式夹具能够使得在打开3VL型断路器的情况下关闭门锁。
这样就可以满足UL508A标准,而无需采用特殊规格的控制柜。

Schuler Hydrap公司的THC2000系列多级压力机的实例表明,采用软启动器的解决方案与传统的星形或者三角形启动器方案相比有着明显的优势。需要根据实际情况选择具体的型号。Markus Hahn说:“对我们而言,简单便捷的调试过程和快换性能具有决定性的意义。”采用软启动器的方案可以完全满足企业的需求,因为客户提供的企业标准在很大程度上支持了软启动器方案的应用。Hahn先生总结道:“由于软启动器代表着最新的技术,因此我们很乐于采用这样的解决方案;我们是压力机生产商,因此非常乐于在压力下采用有效的解决方案。”

作者:Ralph Schiffler

 


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