海川电气助磁同步磁阻电机驱动系统在水箱式拉丝机上的应用
背 景
随着工业化在中国的不断发展，在如今的线材加工中的拉丝机也越发的关键。尤其是在钢丝、铜丝、塑料、竹筷、木材、电线电缆等行业中的使用也越发的广泛。水箱式拉丝机是金属线材生产的重要设备，主要是将金属线材拉拔成各种规格的细丝。拉丝机主驱电机是拉丝机主要的耗能装置，现有拉丝机配置的电机大多为IE2能效三相异步电机，依据《电动机能效限定值及能效等级》(GB18613-2020)标准要求，已经被列入淘汰电机范畴。且整体经济运行区间窄，耗能大，在国家“双碳”政策的形势下，亟需改造升级。
设 备 简 介
拉丝机我们可以根据其用途分为：金属拉丝机、塑料拉丝机、竹木拉丝机等;以拉伸方式可分为直进式、水箱式等，以线径粗细又可分为大拉机、中拉机、细拉机和微拉机等，都由拉丝伸线和收线两部分组成。水箱式拉丝机(如图1)是由多个拉拔头组成的小型连续生产设备，通过逐级拉拔，并将拉拔头置于水箱中，最后将钢丝拉到所需的规格。特别适宜拉拔高中低碳钢丝、镀锌铁丝、胎圈钢丝、胶管钢丝、钨、钼、钛等合金丝、钢帘线及铜丝铝丝等。
图1 水箱式拉丝机结构示意图
水箱式拉丝机工艺流程：
图2 水箱式拉丝机工艺流程
工 况 简 介
负载特性：
拉丝机通过拉模挤压金属材料，属于恒转矩负载。拉细丝速度快，负载转矩小，拉粗丝速度慢，负载转矩大。因此要求电机的调速范围比较宽，一般需要2倍左右扩速范围。且需要电机在较宽的速度范围及负载转矩范围内保持高效率输出。
速度特性：
拉丝机主驱电机工作过程中要求良好的速度，保证线材的均匀性。主驱动电机和各辅机需要速度同步，因此需要电机具有较好的同步性。
起动特性：
拉丝机启动时拉模处阻力比较大，因此要求电机需要有较好的启动能力。
动力配置：
常用动力配置采用三相异步电机+变频器方案，电机能效低，高效区间窄，经常运行在低效区域，综合用电经济性差。且有转差，负载转矩波动容易造成速度的波动，速度同步性和稳定性较差，转矩刚性较差。
海川电气方案
海川电气助磁同步磁阻电机驱动系统是一种采用铁氧体辅助励磁，以磁阻转矩为主要转矩来源的变频调速同步电机驱动系统。电机采用标准的异步电机外形，可实现无缝替换，配套高性能驱动器，采用磁阻电机专用底层驱动控制算法，可实现宽运行范围的高效运行，是一种优秀的工业传动系统解决方案。
高能效：
转子无损耗，效率高，高效区间宽，综合运行经济性好。
高功率因数：
永磁体辅助励磁，无功小，功率因数高。
速度同步：
速度同步无转差，恒转矩特性，刚性好，具有较好的启动能力和动态响应能力。
高可靠：
铁氧体永磁材料励磁，无高温退磁风险。
高经济性：
电机无稀土永磁材料，高牌号硅钢片等昂贵原材料，驱动器采用传动变频器硬件架构，一种高性价比的IE5能效电机驱动解决方案，经济性好。
电 机
HCM5系列助磁同步磁阻电动机，能效符合国标一级能效要求(IEC标准：IE5)，具有效率高，调速范围宽，高效区间宽，速度稳定，启动能力强，噪声振动低等特点。电机内部不含稀土永磁材料，无高温退磁风险。采用标准中小异步电动机机壳，可用于驱动各种通用机械设备，满足各种工业自动化领域设备驱动需求。
驱 动 器
HCD-G6系列变频驱动器是助磁同步磁阻电机专用变频器，具有良好的动态特性和过载能力。支持FVC和SVC矢量控制，速度和转矩控制模式，内置Modbus通讯，支持CAN通讯，全速度段转速跟踪启动能力，具良好的起动能力、过载能力、扩速能力。
应 用 案 例
钢帘线工厂电机改造
原方案：
Y2-180L-4 22kW-1475rpm异步电机IE2能效 变频驱动;
现方案：
海川HCM5同步磁阻电机驱动系统 IE5能效 变频驱动。
应 用 效 果
参 数 设 置
现场的控制应用如下：0-10V的模拟量调速;4~20mA的模拟量速度反馈，远程启停控制。
