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发表人：cdjnd |
发表时间：2006/6/15 16:28:00 |
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| 本栏论题： |
[分享]无刷变阻起动器在绕线电机上的应用 [2311] |
无刷变阻起动器在氧化铝厂的应用
商兆东 孔令娥
（中国铝业山东分公司 山东淄博255051）
[摘要] 本文简述了绕线式异步电动机的应用现状，无刷变阻起动器的产品结构特点，工作原理，以及在氧化铝厂的推广使用状况。
[关键词] 起动器；无刷起动器；电磁元件；变阻器；转子回路；稳速
[中国分类号]TF821 [文献标识码]B [文章编号]1008-5122（2004）04-0003-03
1、概述
三相绕线式异步电动机是氧化铝厂主要的拖动设备之一，由于它的转子上可以外接电阻或电抗，在启动时具有较高的功率因数和较高的启动转矩以及能改变运行速度等优点，被广泛应用于球磨机、熟料窑、鼓风机、真空泵等设备上作为拖动设备。但是，绕线式异步电动机在启动时必须在电动机转子回路中串接电阻或电抗器以增加电动机的启动力矩，降低启动电流。在启动过程中，这个电阻或电抗的数值还要从大到小逐级变化，直到最后为零时，电动机启动过程才结束，进入运行状态，要借助一个复杂的辅助启动装置才能完成电动机的启动过程。它的启动辅助设备较为复杂，主要有接入电阻用的滑环、电刷、分段切除的金属电阻（或者特性曲线较为平滑的频敏电阻），短接转子回路的提刷短路装置和交流接触器。这套装置安装、调试复杂、操作麻烦，事故率多、维修困难、备件消耗量大、检修费用高。且由于分段切除电阻，使电动机的启动特性曲线成阶梯状，不能平滑启动和实现无级变速，特性较差，能耗大。
现在常用的频敏变阻器，克服了分段切除电阻产生的阶梯状特性曲线的特点，在电动机启动过程中实现了电阻线性变化，无级变速，特性曲线平滑可靠。但它只解决了电动机的启动特性问题，没有解决电动机复杂的启动辅助装置。
无刷变阻起动器既解决了金属电阻及电抗器启动特性差的特点，又解决了常用频敏电阻启动辅助装置复杂的问题，把绕线式电动机原二次回路系统复杂的启动辅助装置组成一个无触点电磁元件，直接安装到电动机转子轴上，解决了绕线式电动机启动装置的一大难题，显示了强大生命力。
2、工作原理
无刷变阻起动器是利用频敏变阻器原理研制出来的新型线性变阻启动器，它是原二次回路系统的多触点元件组成一个无触点电磁元件，相当于一个等值阻抗串入绕线转子的回路中，作为启动时可变阻的启动设备，它与传统的频敏变阻起动器最大的区别就是：在帮助电动机完成变阻启动任务之后仍参与电动机拖动全过程，而传统的频敏变阻器是不能参与电动机拖动运行的，如果不及时切除频敏变阻起动器，会造成变阻器过热，甚至烧毁，异步电动机不能在正常转速下进行，电流升高，甚至会烧毁电机。
无刷变阻起动器采用最佳磁路原理，它由线圈绕组、内外铁芯、轴套、轭板、接线柱等零件组成一个无触点电磁元件。它安装在原电动机转子上的滑环位置。它的独特结构特点使无刷起动器在启动开始时具有较大的阻抗值，而在运行状态时阻抗值几乎为零。整个启动过程阻抗值线性变化，曲线平滑，实现了电动机的启动无级变速，平稳可靠，且启动力矩大，启动电流小。当电动机定子回路刚接通电源的瞬间，感应到转子绕组回路的电压频率为50Hz，作用到启动器线圈上就成为一个较大阻抗的负载带到转子回路里，因此转子回路电流变小，而对应定子回路中电流值也变小了，随着转速由慢到快变化，转子回路感应电压的频率也由高到低变化，当转子达到额定转速时，转子回路的感应频率也接近零值，启动器的阻抗也接近零值，完成了绕线电动机的启动任务，此时，启动器仍参与电动机的运行。由于此时启动器的阻抗值接近零值，相当于碳刷滑环的运行状态。故无刷变阻动器不会影响电动机的正常运行，是一种理想的启动装置。
3、应用实例
3.1 无刷变阻起动器在真空泵上的应用
1999年4月份，首先对四车间3#真空泵电机进行了改造，真空泵电机是广州电机厂生产的JR127-6 185kW电动机，它采用二次回路串频敏电阻器启动方式，采用提刷短路机构和交流接触器配合短接转子回路。操作极为不便，常因短路启动烧坏短路接点和电动机转子线圈，有时因短路机构不灵活烧坏短路接点，电机滑环及碳刷经常发生故障。备件消耗量大，检修费用高，满足不了生产要求。改造后，去掉了绕线式电动机的启动辅助装置、频敏变阻器及二次线路，操作简便，操作工再也不用为短路启动犯愁了，且检修十分方便，运行六个多月来，未发生一次故障，且操作简单，运行平稳，深受操作工人喜爱，改造前后见表1所示。
表1 真空泵电动机改造前后技术数据对比
启动电 启动时 功率 运行电 工作温 年节电
流(A) 间(S) 因数 流(A) 度(℃) 效果(元)
改造前 560 12 0.86 220 55
改造后 540 8 0.87 210 40 20148
注：电价0.46元/kWh
从改造前后技术数据对照表可看出：改造后电动机的启动电流减小了，启动性能改变了，且运行电流下降，功率因数提高了。在环境温度为30℃的情况下，启 |
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