1、工藝要求煉鋼轉爐氧槍電機目前多采用交流電動(dòng)機，交流電源正常時(shí)由變頻器供電，實(shí)現氧槍的下降、吹氧、提升的調速運行；交流電源事故停電時(shí)必須由另一套應急電源供電，緊急提升氧槍?zhuān)�防止發(fā)生設備事故。

　　根據某鋼廠(chǎng)煉鋼轉爐的工藝要求，在交流事故停電時(shí)應急電源需要供電的負載為：

　�。�1） 氧槍電機1臺，電壓380V，容量55kW；

　�。�2） 氧槍抱閘電機1臺，電壓380V，容量0.33kW；

　�。�3） 轉爐抱閘電機4臺，電壓380V，容量0.45kW×4＝1.8kW；

　�。�4） 事故控制電源，電壓380V，容量2.4kW；

　�。�5） 要求應急電源的備用時(shí)間為1小時(shí)。

　　應急電源的工作情況有以下2種情況：當轉爐正在煉鋼吹氧時(shí)，交流電源突然停電，應急電源中的可變頻逆變器應首先輸出給氧槍電機使其處于堵轉狀態(tài)，同時(shí)應急電源中的工頻逆變器輸出事故控制電源，給氧槍抱閘電機供電，松開(kāi)氧槍抱閘，然后緊急提升氧槍到最高位。因為煉鋼時(shí)，轉爐已經(jīng)在零位，應急電源不需給轉爐抱閘電機供電。

　　如轉爐正在出鋼時(shí)，交流電源突然停電，應急電源中的可變頻逆變器應輸出給轉爐抱閘電機，松開(kāi)轉爐抱閘，轉爐靠自重傾轉回到零位。因為出鋼時(shí)，氧槍已經(jīng)在最高位，應急電源不需給氧槍電機供電。

　　2、應急電源的配置根據上述工藝要求，應急電源的配置應為：

　　（1）75kW可變頻逆變器1臺（考慮氧槍最大負載情況，過(guò)載能力150%，60s）

　�。�2）3kVA工頻正弦波逆變器1臺（按氧槍抱閘電機全壓?jiǎn)��?dòng)及交流接觸器線(xiàn)圈最大吸合功率考慮）

　�。�3）充電模塊2臺（輸出電流按電池容量的10%計算）

　�。�4）免維護鉛酸蓄電池1組 （電池容量按負載電流和后備時(shí)間計算）

　　3、應急電源的原理設計和參數計算

　　3.1 原理設計因為在交流電源正常時(shí)，氧槍電機由一臺變頻器供電，控制電源、氧槍抱閘電機、轉爐抱閘電機都是由交流電源供電，只有交流電源停電時(shí)，氧槍電機、控制電源、氧槍抱閘電機、轉爐抱閘電機才由應急電源供電，所以應急電源設計成離線(xiàn)式。

　　氧槍電機變頻器和應急電源的可變頻逆變器分別通過(guò)兩臺輸出交流接觸器給氧槍電機供電，兩臺接觸器由操作連鎖系統控制，接觸器線(xiàn)圈分別由交流電源和應急電源中的工頻正弦波逆變器供電，交流電源正常時(shí)，氧槍電機由原控制系統控制工作，交流電源事故停電時(shí)在機旁箱操作事故氧槍提升按鈕和事故松轉爐抱閘按鈕。氧槍提升到上極限自動(dòng)停止，轉爐傾轉到零位停止。

　　3.2 參數計算

　�。�1）可變頻逆變器技術(shù)參數可變頻逆變器采用西門(mén)子矢量型逆變器，其電氣參數為：輸入：DC510V（-15%）～650V（+10%）

　　輸出：0～3AC380額定頻率輸入：直流輸出：0~50Hz額定電流輸入：174A輸出：146A過(guò)載電流：198A過(guò)載時(shí)間：60S

　�。�2）工頻正弦波逆變器技術(shù)參數直流輸入電壓：180～300V直流輸入電流：13.6A交流旁路輸入電壓：380V±15%交流旁路輸入電流：4.5A切換時(shí)間：≤5ms交流輸出電壓：380V±3%交流輸出電流：3.6A過(guò)載能力：120% 1min；150% 10s；200% 1s

　�。�3）逆變器容量核算

　　a）可變頻逆變器容量核算氧槍電機容量為55KW，額定電流約110A，考慮氧槍刮渣過(guò)負荷情況，電流1.5倍為165A＜198A（逆變器過(guò)載電流），故逆變器容量能夠滿(mǎn)足。

　　b）工頻正旋波逆變器容量核算該逆變器負載是氧槍抱閘電機（直接啟動(dòng)）和控制電源，氧槍抱閘電機容量為0.33kW，額定電流約0.66A，直接啟動(dòng)電流按8倍計算為5.28A，逆變器額定輸出電流為3.6A，過(guò)載1.5倍電流為5.4A＞5.28A.

　　控制電源的負載為氧槍電機、氧槍抱閘電機、轉爐抱閘電機輸入接觸器線(xiàn)圈，因為他們不是同時(shí)工作，所以可以按最大線(xiàn)圈的吸合功率考慮，氧槍電機輸入接觸器為250A，線(xiàn)圈吸合功率為1430W，電流為1430W/220V＝6.5A，吸合時(shí)間0.5s；而逆變器過(guò)載能力：200%1s，既容許電流為3.6×2＝7.2A＞6.5A.因為氧槍抱閘電機啟動(dòng)和接觸器操作不是同時(shí)進(jìn)行的，所以可以按最大負載考慮，由以上計算可以看出逆變器容量可以滿(mǎn)足。

　�。�4）電池容量和串聯(lián)只數的計算

　　電池容量計算電池組是當交流事故停電時(shí)，作為2臺逆變器的輸入電源為負載提供能量，電池組的容量由逆變器輸出的最大負載電流和持續時(shí)間決定。

　　由西門(mén)子逆變器技術(shù)參數可知：額定交流輸出電流為146A時(shí)，直流輸入電流為174A，那麼氧槍電機工作在額定電流110A時(shí)，直流輸入電流為110A×174A/146A＝131A.由工頻正弦波逆變器技術(shù)參數可知：在額定情況下，逆變器直流輸入電流為13.6A.因此2臺逆變器總的直流輸入電流為144.6A.既電池組需要提供的最大持續電流為144.6A，而持續時(shí)間為60min.根據這兩個(gè)數據就可以計算電池組的容量。

　　按恒流放電計算電池組容量，已知條件為：

　　●單只電池額定電壓：12V

　　●單只電池放電后的截止電壓：10.8V

　　●恒流放電電流：144.6A

　　●放電持續時(shí)間：1h

　　3.3 應急電源的設備組成和原理框圖應急電源的原理框圖見(jiàn)圖2.應急電源的組成：

　�。�1）斷路器：1QF：交流輸入斷路器；2QF：工頻逆變器輸入斷路器；3QF：工頻逆變器輸出斷路器；QS：可變頻逆變器輸入開(kāi)關(guān)；

　�。�2）接觸器：1KM：交流輸入接觸器；2KM、4KM：可變頻逆變器輸出接觸器；3KM：變頻器輸出接觸器（用戶(hù)設備）；5KM：轉爐抱閘電機輸入接觸器（用戶(hù)設備）；

　�。�3）TR：隔離變壓器；

　�。�4）CM1、CM2：高頻開(kāi)關(guān)充電模塊；

　�。�5）DC1、DC2：免維護鉛酸蓄電池組；

　�。�6）1NB：可變頻逆變器；

　�。�7）2NB：工頻逆變器；

　�。�8）VF：變頻器（用戶(hù)設備）。

　　4、可變頻應急電源的工作狀態(tài)

　　4.1 交流電源正常時(shí)的運行當交流電源正常供電時(shí)，充電模塊對電池組進(jìn)行浮充電，同時(shí)2NB逆變器由交流供電旁路輸出（注：2NB輸入電源以交流優(yōu)先），為控制電源供電；1NB逆變器處于熱備待啟動(dòng)狀態(tài)，電機由用戶(hù)變頻器供電。

　　4.2 交流電源斷電時(shí)的運行當交流電源斷電時(shí)，1KM接觸器斷開(kāi)，充電模塊停止工作；2NB逆變器輸入電源由交流切換到電池組供電，保證外部控制電源不間斷；同時(shí)外部連鎖系統停電啟動(dòng)信號（用戶(hù)提供）啟動(dòng)1NB逆變器，輸出接觸器3KM斷開(kāi)，2KM接通，用戶(hù)電機由1NB供電。此時(shí)1NB，2NB的運行是靠電池組放電來(lái)維持的，電池組對逆變器提供一個(gè)穩定的直流電壓，因時(shí)不會(huì )因交流電源斷電而影響負載工作。

　　5、結束語(yǔ)

　　可變頻應急電源是專(zhuān)門(mén)用于電動(dòng)機負載的輸出電壓和輸出頻率可變的交流不間斷電源，和傳統的UPS或工頻應急電源相比，可以大大減少電源的設計容量，過(guò)載能力強、可靠性高。和傳統的柴油發(fā)電機相比，啟動(dòng)時(shí)間快，無(wú)噪音、無(wú)污染，維護簡(jiǎn)單，可無(wú)人值守自動(dòng)操作，可計算機監控。是一種值得推廣的新型工業(yè)電源。

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