1450mm六辊可逆冷轧机组整流变压器的选用

1450mm六辊可逆冷轧机组整流变压器的选用

∙作者：袁欢媚，李俊明

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∙发布时间：2007-7-3 9:20:00

∙供稿：西安重型机械研究所第六研究室

[摘要]介绍了整流装置的两种供电方式即电源进线加进线电抗器方式和整流变压器方式，并探讨了这两种供电方式的区别。介绍了1450mm六辊可逆冷轧机组的传动特点和整流变压器的选用，并给出了整流变压器及进线电抗器的重要参数电压、容量、短路阻抗及电感量等的计算和选用方法。

0 前言

近年来，六辊可逆冷轧机组成品宽度1000mm以上的高精度、高质量的冷轧板带材轧制方面的良好表现及其便于控制板型、适应来料宽度变化大的特点，使其逐步占领更多的市场，1450mm六辊可逆冷轧机组是六辊可逆冷轧机组典型代表。对于这样一个轧机，为其传动装置选配整流变压器是一个重要的问题。本文着重介绍了1450mm六辊可逆冷轧机组中整流变压器的选用。

1 六辊可逆冷轧机组

六辊可逆冷轧机组为上下工作辊传动，机组由上卷小车、开卷机、开头矫直机、左卷取机、机前装置、1450mm六辊可逆冷轧机、机后装置、右卷取机、卸卷小车、轧制线调整机构及换辊车等组成，见图1。其中开卷机、左右卷取机、主轧机采用直流电机传动。

轧机主传动上工作辊由两台直流电机串联经减速箱驱动，下工作辊亦由两台直流电机串联经减速箱驱动。轧机主传动直流电机型号Z710-4B，电机功率1250kW，电枢额定电压

DC660V，电枢额定电流2030A。

左、右卷取机传动均采用两台直流电机串联经减速箱驱动，左、右卷取机直流电机型号

Z710-4B，电机额定功率为1000kW，电枢额定电压为DC660V，电枢额定电流为1640A。开卷机传动采用一台直流电机经减速箱驱动，开卷机直流电机型号Z560-3B，电机额定功率510kW，电枢额定电压DC660V，电枢额定电流830A。

直流电机总容量为9510kw。

2 供电方式

对于整流装置的供电，一般采取两种方式：一为电源进线加进线电抗器方式，二为选用整流变压器，如图2所示。

对于整流装置的进线电压与电网电源电压一致的情况，采用第1种方式供电；另在第1种供电方式下，如果有多台单机容量较小的装置，可采用一台整流变压器供电，由整流装置经过进线电抗器与整流变压器连接，如图3所示。

交流进线电抗器可以限制晶闸管换向时短路而造成的短路电流的上升率及短路电流，改善电源电压波形。进线电抗器的压降为2％～4％，电感量的计算公式为：

式中，U Vφ为电源相电压有效值；I dN为整流装置的额定电流；f为电网频率。

对于整流装置的进线电压与电网电压不一致且整流装置电流大于2000A的情况，采用第2种方式供电，一台整流变压器供一台装置，由整流装置经过整流变压器与电网直接连接，而不用进线电抗器，利用变压器的漏抗来限制晶闸管换向时的短路电流。

当整流装置在工作时，晶闸管在换向瞬间存在相间短路情况，造成进线电压被瞬间短路及电网波形畸变，电网电压出现严重换向缺口，电网功率因数恶化，因此需有一定的阻抗值来限制短路电流值。

经过合理设计的供电系统，电网容量应该足够大，使得在晶闸管换向时，由于换向短路所造成的电网电压换向缺口不大于换向时刻电源电压的20％。

3 整流变压器的选用方法

3．1 整流变压器的选用

对于1450mm六辊可逆冷轧机组，整流装置电流大，单机容量大，又考虑轧机的工艺及布置特点，故采用第2种供电方式，选取整流变压器。由于主轧机上下辊及左右卷取机均采用两台电机、主从控制方式，两台电机相同，工作状态相同，因此选用裂解式变压器。本轧机共选用四台裂解式变压器，即主扎机上辊两台直流以电机、主扎机下辊两台直流电机和右卷取机两台直流电机分别选用一台双副国裂解式整流变压器（分别为1#，2#，3#整流变压器）供电，由于开卷机和左卷取机不同时工作，左卷取机两台直流电机和开卷机直流电机选用一台三副边裂解式整流变压器（4#整流变压器）供电。如图4所示。

采用裂解式整流变压器，变压器数量少，变压器制造成本低，可以节约供电成本。

3．2 整流变压器的参数计算

根据整流变压器的一次容量（S1）和二次容量（S2）计算容量（S T）：

每台裂解式整流变压器容量为根据两个副边容量所计算出的变压器容量之和。对于4#三副边的整流变压器，由于开卷机和左卷取机不同时使用，故整流变压器的容量只考虑左卷取机的两个电机的容量即可。

整流变压器的副边电压与轧机的工作方式（可逆或不可逆）、整流桥的形式、整流变压器的短路阻抗及直流电动机的额定电压等都有关系。轧机中整流变压器的副边电压线电压可根据直流电动机的额定电压计算得出：

U=（0.95～1.0）×U MN

式中，U MN为直流电动机的额定电压。

变压器的原边接法选择三角形，避免了电压畸变和负载不平衡时原点浮动。副边两个绕组一

个采用星形接法，另一个采用三角形接法，故连接组号为D/y11，d0（原边△，副边△/Y）。于整流变压器，短路电压值为整流变压器的重要参数，可根据变压器的容量进行选择。变压器的短路电压是指当变压器二次绕组短路，一次绕组中电流达到额定电流时，一次绕组上的阻抗电压与变压器额定电压之比的百分值。当变压器的阻抗电压大时，即变压器总的漏阻抗压降大，变压器的短路电流小；当变压器的阻抗电压小时，二次绕组电压受负载变化影响小，变压器的短路电流会大一些。因此从限制短路电流的角度来看，希望短路阻抗大一些，但这将导致换向电压降△U x增加，使功率因数恶化，故需综合考虑。

整流变压器的短路电压值根据变压器的容量来进行设计，一般为5％～10％。若变压器容量小于100kVA，短路电压值为5％；若变压器容量小于1000kVA，短路电压值为5％～7％；若变压器容量大于1000kVA，短路电压值为7％～10％。

3．3 整流变压器的衍生接法

另有一种从图4中衍生出来的六辊可逆冷轧机的整流变压器接法，如图5所示。

此接法的特点为左卷取机的两台整流装置分别由3#整流变压器和4#整流变压器供电，绕组为一个星形、一个三角形，右卷取机接法同左卷取机。这种供电方式时3#整流变压器可为三副边整流变压器，给开卷机整流装置供电，4#整流变压器为双副边整流变压器。根据变压器副边电流的傅里叶分析，可知此种接法能够减小电网供电电流，减小电流的谐波，从而减少电网无功补偿的投入。

根据以上内容选用的整流变压器自2005年以来已在温州大自然集团、深圳华美集团及苏州开元集团等多台六辊冷轧机组上使用，设备运行良好。

本文探讨了整流装置的两种供电方式的区别，着重介绍了1450mm六辊可逆冷轧机组中整流变压器的选用，包括变压器的型式、接法、容量等。本文对其他六辊可逆冷轧机组的整流变压器的选用亦适用，对其他的四辊轧机及平整机的整流变压器的选用亦有借鉴作用。