無刷變阻起動器在冶金行業(yè)中的應(yīng)用
由四川大學(xué)核科學(xué)技術(shù)研究所和成都聚能達(dá)起動器制造有限公司（原成都時達(dá)儀器廠）共同生產(chǎn)推向市場的新產(chǎn)品---無刷變阻起動器，是繞線工式轉(zhuǎn)子電動機(jī)的專用起動器。JR、YR、YZR、JZR三相繞線式轉(zhuǎn)子交流異步電動機(jī)（又稱滑環(huán)電動機(jī)），由于在它的轉(zhuǎn)子上可以外接電阻或者電抗，在起動時具有較高的功率因數(shù)和較大的起動轉(zhuǎn)矩及改變轉(zhuǎn)速等優(yōu)點。因此，在冶金工業(yè)中，大多數(shù)的設(shè)備廣泛采用這類電動機(jī)來作為拖動電機(jī)。但由于在這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有短路環(huán)，刷桿，刷盒，碳刷，滑環(huán)等易損零件，它們由控制箱中的時間繼電器，中間繼電器，交流接觸器，頻敏變阻器或者電阻器等電器元件組成一個完整的上次回路系統(tǒng)，作為這種電動機(jī)的起動或者短裝置。但這種電動機(jī)也有它的不足之處，主要是在運行中容易出現(xiàn)下列故障：
（1） 碳刷易磨損，消耗量大，增加維修工時；
（2） 碳刷與滑環(huán)之間的摩擦產(chǎn)生火花，有些場所不能使用；
（3） 碳刷與滑環(huán)之間的摩擦增大接觸電阻；
（4） 碳刷與滑環(huán)摩擦的導(dǎo)電粉末被吸入電機(jī)內(nèi)部，是燒毀電機(jī)的一大隱患；
（5） 時間繼電器失控容易燒毀其它電器元件；
（6） 短路環(huán)由于頻繁起動產(chǎn)生的大電流容易燒壞；
（7） 增大維修、備件的費用。
無刷變阻起動器目前屬國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，用它替換傳統(tǒng)的繁瑣的多元組成的起動裝置，省去了短路環(huán)、滑環(huán)、刷架、刷盆、碳刷及二次回咱控制系統(tǒng)中的交流接觸器，頻繁變阻器等電器元件，仍保持電動機(jī)原來的運行特性，其優(yōu)點是安全可靠，不用備件，減少維修量，操作簡單，而且安裝拆卸方便，可直接把它安裝在電動機(jī)轉(zhuǎn)子上原來安裝滑環(huán)的位置外（附圖）。將電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的6根出頭線（小功率電動機(jī)3根出頭線）與它的接線柱相連便可起動運行。
凡原采用BP型頻敏變阻器起動的JR、YR、JZR、YZR三相繞線式轉(zhuǎn)子交流異步電動機(jī)（變速的除外）均可采用無刷變阻起動器來更新?lián)Q代。適用電機(jī)容量11---245KW，拖動的設(shè)備如球磨機(jī)，空壓機(jī)，風(fēng)機(jī)，水泵，輸送機(jī)，提升機(jī)，制氧機(jī)，冷拔機(jī)，剪切機(jī)及不變速的吊車等均可選用。
附圖：無刷變阻起動器裝配示意
無刷變阻起動器的工作原理與設(shè)計依據(jù)主要是在頻感變阻器的設(shè)計基礎(chǔ)上演變過來的。
這種起動器的阻值是一個變量，它是隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流頻率大小成比例增減，屬于非線性器件，其基本工作原理是把二次回路系統(tǒng)的多觸點元件改成一種無觸點電磁元件，采用最佳磁路原旦和最新導(dǎo)磁材料，由軛板、繞圈繞組，內(nèi)外磁芯，軸套、接線柱等零件線成一個整體（見附圖）。相當(dāng)于一個等值阻抗串入轉(zhuǎn)子的回路中，利用異步電動機(jī)在起動過程中轉(zhuǎn)子頻率fz是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高而降低的關(guān)系而變化的；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由0升到ne，轉(zhuǎn)子電流的頻率則由50HZ平滑地降低1--3HZ，這時起動器鐵芯損耗則由最大變到幾科接近于零，等效于轉(zhuǎn)子電路外接的電阻由最大（起動初瞬）平滑地變到最小（正常運行），即電動機(jī)起動過程中轉(zhuǎn)子回路外接的起動變阻器自動地隨轉(zhuǎn)子頻率變化作平滑調(diào)節(jié)，故起動時轉(zhuǎn)矩較大，起動電流較小。運行時，變阻器鐵芯損耗已降到接近于零，等效于轉(zhuǎn)子回路短接。
近幾年來，無刷變阻起動器已在冶金工業(yè)中推廣使用。如上海梅山冶金公司鐵礦選廠用于115KW水泵、155KW翻斗機(jī)；石家莊鋼鐵廠用于95KW球磨機(jī)；云錫公司大屯選廠用于115KW球磨機(jī)；武鋼烏龍泉礦用于130KW球磨機(jī)等。走訪調(diào)查結(jié)果，普遍反映較好，昆鋼總公司機(jī)動處根據(jù)該公司三軋廠在剪切機(jī)、冷拔機(jī)上長期使用考察結(jié)果，確認(rèn)無刷變阻起動器有較高的使用價值，并于今年初組織現(xiàn)場會在全公司范圍全面推廣應(yīng)用。無刷變阻起動器的購置費，電機(jī)運行1—1.5年所節(jié)省的維修費一項即可得到補償。
（1） 碳刷易磨損，消耗量大，增加維修工時；
（2） 碳刷與滑環(huán)之間的摩擦產(chǎn)生火花，有些場所不能使用；
（3） 碳刷與滑環(huán)之間的摩擦增大接觸電阻；
（4） 碳刷與滑環(huán)摩擦的導(dǎo)電粉末被吸入電機(jī)內(nèi)部，是燒毀電機(jī)的一大隱患；
（5） 時間繼電器失控容易燒毀其它電器元件；
（6） 短路環(huán)由于頻繁起動產(chǎn)生的大電流容易燒壞；
（7） 增大維修、備件的費用。
無刷變阻起動器目前屬國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)，用它替換傳統(tǒng)的繁瑣的多元組成的起動裝置，省去了短路環(huán)、滑環(huán)、刷架、刷盆、碳刷及二次回咱控制系統(tǒng)中的交流接觸器，頻繁變阻器等電器元件，仍保持電動機(jī)原來的運行特性，其優(yōu)點是安全可靠，不用備件，減少維修量，操作簡單，而且安裝拆卸方便，可直接把它安裝在電動機(jī)轉(zhuǎn)子上原來安裝滑環(huán)的位置外（附圖）。將電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的6根出頭線（小功率電動機(jī)3根出頭線）與它的接線柱相連便可起動運行。
凡原采用BP型頻敏變阻器起動的JR、YR、JZR、YZR三相繞線式轉(zhuǎn)子交流異步電動機(jī)（變速的除外）均可采用無刷變阻起動器來更新?lián)Q代。適用電機(jī)容量11---245KW，拖動的設(shè)備如球磨機(jī)，空壓機(jī)，風(fēng)機(jī)，水泵，輸送機(jī)，提升機(jī)，制氧機(jī)，冷拔機(jī)，剪切機(jī)及不變速的吊車等均可選用。
附圖：無刷變阻起動器裝配示意
無刷變阻起動器的工作原理與設(shè)計依據(jù)主要是在頻感變阻器的設(shè)計基礎(chǔ)上演變過來的。
這種起動器的阻值是一個變量，它是隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)子電流頻率大小成比例增減，屬于非線性器件，其基本工作原理是把二次回路系統(tǒng)的多觸點元件改成一種無觸點電磁元件，采用最佳磁路原旦和最新導(dǎo)磁材料，由軛板、繞圈繞組，內(nèi)外磁芯，軸套、接線柱等零件線成一個整體（見附圖）。相當(dāng)于一個等值阻抗串入轉(zhuǎn)子的回路中，利用異步電動機(jī)在起動過程中轉(zhuǎn)子頻率fz是隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高而降低的關(guān)系而變化的；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由0升到ne，轉(zhuǎn)子電流的頻率則由50HZ平滑地降低1--3HZ，這時起動器鐵芯損耗則由最大變到幾科接近于零，等效于轉(zhuǎn)子電路外接的電阻由最大（起動初瞬）平滑地變到最小（正常運行），即電動機(jī)起動過程中轉(zhuǎn)子回路外接的起動變阻器自動地隨轉(zhuǎn)子頻率變化作平滑調(diào)節(jié)，故起動時轉(zhuǎn)矩較大，起動電流較小。運行時，變阻器鐵芯損耗已降到接近于零，等效于轉(zhuǎn)子回路短接。
近幾年來，無刷變阻起動器已在冶金工業(yè)中推廣使用。如上海梅山冶金公司鐵礦選廠用于115KW水泵、155KW翻斗機(jī)；石家莊鋼鐵廠用于95KW球磨機(jī)；云錫公司大屯選廠用于115KW球磨機(jī)；武鋼烏龍泉礦用于130KW球磨機(jī)等。走訪調(diào)查結(jié)果，普遍反映較好，昆鋼總公司機(jī)動處根據(jù)該公司三軋廠在剪切機(jī)、冷拔機(jī)上長期使用考察結(jié)果，確認(rèn)無刷變阻起動器有較高的使用價值，并于今年初組織現(xiàn)場會在全公司范圍全面推廣應(yīng)用。無刷變阻起動器的購置費，電機(jī)運行1—1.5年所節(jié)省的維修費一項即可得到補償。
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