王 亮

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢厂，山东莱芜，271104）



西门子70系列变频器过载能力分析及实际应用

王 亮

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢厂，山东莱芜，271104）

摘要：本文主要介绍了对西门子70系列变频器的过载能力的分析以及在未对设备进行扩容改造的前提下使现有设备充分发挥过载能力满足新产品矫直工艺要求的实际应用。

关键词：逆变单元；过载；均方根电流

0　前言

型钢厂大型生产线矫直机采用的为九辊辊式矫直技术，传动系统采用西门子6SE70系列逆变单元驱动西门子1PH7系列电机来实现。随着新产品的开发，矫直机的矫直能力不能满足工艺要求，矫直机在对部分规格进行大压力矫直时经常出现因负载过大导致变频器报故障或跳出自动模式的情况，无法维持正常的生产。在不对设备进行扩容改造的前提下，现在的装置能不能满足部分产品规格需要大压力矫直的要求成了我们急需解决的问题。

1　现状分析

1.1设备现状

矫直机1到4#辊所采用的逆变单元型号为6SE7032-6TG60，额定功率为132KW，额定电流为260A。所采用的电机型号为1PH7 228-2HD200AB3，额定功率为129KW,额定电流为238A，额定电压为390V，额定转速为1150RPM，额定频率为39HZ，额定转矩为1070NM。

1.2工艺分析

矫直波形分析，在大压力矫直时矫直节奏基本为矫直时间80秒，空闲时间80秒。在空闲时电流为空载电流按100A计算，矫直时电流波头部分时间为22S，最大电流在340A左右。电流平稳阶段为58S电流约为220A。假设电流波头部分都按最大电流340A计算。在正常轧制过程中的均方根电流为236.61A。（取最大化的理论值计算，实际应该要小于这个电流值）

1.3电机过载能力

西门子电机1PH7 228-2HD200AB3瞬间过载能力可以达到2倍过载，即2倍的额定电流。最大瞬间过载电流为476A。西门子电机过载能力的计算在两倍过载以内是按照电机热效应计算的，及电机运行中的均方根电流必须在额定电流以下。目前变频器设置的最大电流给定限制门槛值为350A为电机额定电流的1.5倍以下，再加上从电流波形记录上看最大化的均方根电流236.61A接近但仍小于电机额定电流238A，所以电机过载能力可以保证。

图一：实际矫直过程波形

1.4逆变单元的过载能力

西门子逆变单元6SE7032-6TG60的基本过载能力为1.36倍额定电流即353.6A。并且基本过载能力的过载周期为300秒允许60秒的过载时间。从下面的西门子逆变单元技术数据上可以看出该逆变单元的基本负载电流为237A基本等同于电机额定电流。短时电流Imax=355A基本等于1.36倍的逆变单元额定电流。

从实际矫直电流波形看在空载时电流仅为100A，在矫直力矩稳定情况下电流在220A左右均在237A以下，所以变频器具备过载能力。而且电流波头持续时间为22S也满足30S之内的要求。由此可见在逆变单元1.36倍的基本过载能力之下如果没有过大的冲击性转矩应该是能满足矫直要求的。从目前变频器的参数设置上来看P128=353A（最大给定电流门槛值）也是已经按照1.36倍过载来设置的。从西门子设计人员给出的电流限制值中我们可以看出，西门子设计人员给出的最大电流给定限制值为355A，最大转矩为160%（1712NM）。目前的参数设置可以将转矩放到160%。这样变频器参数设置就已经达到了正常过载能力的上限。

逆变单元的极限过载能力，西门子逆变单元对于达到200KW的逆变单元的极限过载能力有一个附加定义。逆变单元短时过载可达到1.6倍额定电流416A，过载周期为300秒内30秒，且其他时间均在基本负载电流237A以下。这是逆变单元理想情况下的极限过载能力。采用后需要根据矫直波形重新计算均方根电流与电机额定电流进行对比。要保证均方根电流在238A以下。

2　实际实验分析及实际应用

2.1实际矫直实验分析

由此计算总的平均负荷电流为185.64A。对电机来说为78%的额定电流。电机短时过载160%以下持续时间仅为5秒以下。电机过载能力没问题。对变频器来说为71.4%的额定电流。其中最大冲击电流366.5为变频器额定电流的141%持续时间同样为5秒以下。并且在50秒的提速过程中电流在214.2A，为变频器额定电流的82.38%，在60秒的空载等待过程中电流为97.85为变频器额定电流的37.63%。因此变频器虽然短时超过了1.36被过载但相比300S内30S的1.6倍过载且其他时间在0.91倍负载以下的过载能力还相差较远。所以变频器过载能力也没问题。

2.2现场实际应用

由于矫直辊的动态性及前4个辊子的推拉关系要求不是太严格，可以通过当转矩突增，转速陡降的时候，在电流达到某一限定值时，通过改变此时的转速给定使之趋近于当前速度实际值，加速转矩被消除，电流会下降，当电流低于限定值时再按斜坡时间将速度给定恢复为正常水平。此时电流再超又进入调节状态，反复调节直至电流降下来且跟随上最终速度给定正常矫直。

实现方法有两种其一是通过自动化修改控制程序来增加此功能，其二是通过变频器参数设置来增加此功能，由于自动化的控制程序是西门子封装的程序修改难度大，所以我们选择通过变频器参数设置来增加变频器对突增负载的自适应能力。

通过对变频器功能图的研究可以采用下列参数设置来增加变频器对突增负载的自适应的功能。

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3　结束语

通过对西门子70系列变频器过载能力的分析，及现场的实际实验我们对控制程序中的电流限幅值进行了适当的修改。通过对西门子70系列变频器功能图的分析，在变频器的参数设定上通过自由功能块的应用为变频器增加了对突增负载的自适应能力，该系统在未经过任何扩容改造的前提下已经很好的满足了现在所有规格产品的大压力矫直能力，并且还为下一步新产品的开发提供了一定的矫直能力的余量。从现场的实际应用看效果良好。

参考文献

[1] 西门子,SIMOVERT MASTERDRIVES,矢量控制,使用大全.

[2] 西门子,70系列变频器使用手册.

Analysis and practical application of SIEMENS 70 series converter overload capacity

Wang Liang
(Shandong iron and steel Limited by Share Ltd,Laiwu branch, Laiwu,Shandong,271104)

Abstract：This paper mainly introduces the analysis of Siemens 70 series inverter overload capacity and in the absence of a premise of expansion and renovation of equipment to enable existing equipment fully exert overload capability to meet the new product straightening process requirements of practical application.

Keywords：inverter unit;overload;RMS current

作者简介

王亮（1980—）男，2005年毕业与青岛科技大学自动化专业，工程师，现从事电气设备的维护工作。