無刷變阻起動器在氧化鋁廠的應用
商兆東 孔令娥
（中國鋁業山東分公司 山東淄博255051）
[摘要] 本文簡述了繞線式異步電動機的應用現狀，無刷變阻起動器的產品結構特點，工作原理，以及在氧化鋁廠的推廣使用狀況。
[關鍵詞] 起動器；無刷起動器；電磁元件；變阻器；轉子回路；穩速
[中國分類號]TF821 [文獻標識碼]B [文章編號]1008-5122（2004）04-0003-03
1、概述
三(san)相(xiang)繞(rao)線(xian)式(shi)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)是(shi)氧(yang)化(hua)鋁(lv)廠(chang)主(zhu)要(yao)的(de)拖(tuo)動(dong)設(she)備(bei)之(zhi)一(yi)，由(you)於(yu)它(ta)的(de)轉(zhuan)子(zi)上(shang)可(ke)以(yi)外(wai)接(jie)電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)抗(kang)，在(zai)啟(qi)動(dong)時(shi)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)和(he)較(jiao)高(gao)的(de)啟(qi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju)以(yi)及(ji)能(neng)改(gai)變(bian)運(yun)行(xing)速(su)度(du)等(deng)優(you)點(dian)，被(bei)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)球(qiu)磨(mo)機(ji)、熟料窯、鼓風機、真(zhen)空(kong)泵(beng)等(deng)設(she)備(bei)上(shang)作(zuo)為(wei)拖(tuo)動(dong)設(she)備(bei)。但(dan)是(shi)，繞(rao)線(xian)式(shi)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)啟(qi)動(dong)時(shi)必(bi)須(xu)在(zai)電(dian)動(dong)機(ji)轉(zhuan)子(zi)回(hui)路(lu)中(zhong)串(chuan)接(jie)電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)抗(kang)器(qi)以(yi)增(zeng)加(jia)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)，降(jiang)低(di)啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)。在(zai)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)，這(zhe)個(ge)電(dian)阻(zu)或(huo)電(dian)抗(kang)的(de)數(shu)值(zhi)還(hai)要(yao)從(cong)大(da)到(dao)小(xiao)逐(zhu)級(ji)變(bian)化(hua)，直(zhi)到(dao)最(zui)後(hou)為(wei)零(ling)時(shi)，電(dian)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)才(cai)結(jie)束(shu)，進(jin)入(ru)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)，要(yao)借(jie)助(zhu)一(yi)個(ge)複(fu)雜(za)的(de)輔(fu)助(zhu)啟(qi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi)才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)。它(ta)的(de)啟(qi)動(dong)輔(fu)助(zhu)設(she)備(bei)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)，主(zhu)要(yao)有(you)接(jie)入(ru)電(dian)阻(zu)用(yong)的(de)滑(hua)環(huan)、電刷、分段切除的金屬電阻（或者特性曲線較為平滑的頻敏電阻），短接轉子回路的提刷短路裝置和交流接觸器。這套裝置安裝、調試複雜、操作麻煩，事故率多、維修困難、備件消耗量大、檢修費用高。且由於分段切除電阻，使電動機的啟動特性曲線成階梯狀，不能平滑啟動和實現無級變速，特性較差，能耗大。
現(xian)在(zai)常(chang)用(yong)的(de)頻(pin)敏(min)變(bian)阻(zu)器(qi)，克(ke)服(fu)了(le)分(fen)段(duan)切(qie)除(chu)電(dian)阻(zu)產(chan)生(sheng)的(de)階(jie)梯(ti)狀(zhuang)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)的(de)特(te)點(dian)，在(zai)電(dian)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)實(shi)現(xian)了(le)電(dian)阻(zu)線(xian)性(xing)變(bian)化(hua)，無(wu)級(ji)變(bian)速(su)，特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)平(ping)滑(hua)可(ke)靠(kao)。但(dan)它(ta)隻(zhi)解(jie)決(jue)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)特(te)性(xing)問(wen)題(ti)，沒(mei)有(you)解(jie)決(jue)電(dian)動(dong)機(ji)複(fu)雜(za)的(de)啟(qi)動(dong)輔(fu)助(zhu)裝(zhuang)置(zhi)。
無wu刷shua變bian阻zu起qi動dong器qi既ji解jie決jue了le金jin屬shu電dian阻zu及ji電dian抗kang器qi啟qi動dong特te性xing差cha的de特te點dian，又you解jie決jue了le常chang用yong頻pin敏min電dian阻zu啟qi動dong輔fu助zhu裝zhuang置zhi複fu雜za的de問wen題ti，把ba繞rao線xian式shi電dian動dong機ji原yuan二er次ci回hui路lu係xi統tong複fu雜za的de啟qi動dong輔fu助zhu裝zhuang置zhi組zu成cheng一yi個ge無wu觸chu點dian電dian磁ci元yuan件jian，直zhi接jie安an裝zhuang到dao電dian動dong機ji轉zhuan子zi軸zhou上shang，解jie決jue了le繞rao線xian式shi電dian動dong機ji啟qi動dong裝zhuang置zhi的de一yi大da難nan題ti，顯xian示shi了le強qiang大da生sheng命ming力li。
2、工作原理
wushuabianzuqidongqishiliyongpinminbianzuqiyuanliyanzhichulaidexinxingxianxingbianzuqidongqi，tashiyuanercihuiluxitongdeduochudianyuanjianzuchengyigewuchudiandianciyuanjian，xiangdangyuyigedengzhizukangchuanruraoxianzhuanzidehuiluzhong，zuoweiqidongshikebianzudeqidongshebei，tayuchuantongdepinminbianzuqidongqizuidadequbiejiushi：在zai幫bang助zhu電dian動dong機ji完wan成cheng變bian阻zu啟qi動dong任ren務wu之zhi後hou仍reng參can與yu電dian動dong機ji拖tuo動dong全quan過guo程cheng，而er傳chuan統tong的de頻pin敏min變bian阻zu器qi是shi不bu能neng參can與yu電dian動dong機ji拖tuo動dong運yun行xing的de，如ru果guo不bu及ji時shi切qie除chu頻pin敏min變bian阻zu起qi動dong器qi，會hui造zao成cheng變bian阻zu器qi過guo熱re，甚shen至zhi燒shao毀hui，異yi步bu電dian動dong機ji不bu能neng在zai正zheng常chang轉zhuan速su下xia進jin行xing，電dian流liu升sheng高gao，甚shen至zhi會hui燒shao毀hui電dian機ji。
無刷變阻起動器采用最佳磁路原理，它由線圈繞組、內外鐵芯、軸套、軛板、jiexianzhudenglingjianzuchengyigewuchudiandianciyuanjian。taanzhuangzaiyuandiandongjizhuanzishangdehuahuanweizhi。tadedutejiegoutedianshiwushuaqidongqizaiqidongkaishishijuyoujiaodadezukangzhi，erzaiyunxingzhuangtaishizukangzhijihuweiling。zhenggeqidongguochengzukangzhixianxingbianhua，quxianpinghua，shixianlediandongjideqidongwujibiansu，pingwenkekao，qieqidonglijuda，qidongdianliuxiao。dangdiandongjidingzihuilugangjietongdianyuandeshunjian，ganyingdaozhuanziraozuhuiludedianyapinlvwei50Hz，作zuo用yong到dao啟qi動dong器qi線xian圈quan上shang就jiu成cheng為wei一yi個ge較jiao大da阻zu抗kang的de負fu載zai帶dai到dao轉zhuan子zi回hui路lu裏li，因yin此ci轉zhuan子zi回hui路lu電dian流liu變bian小xiao，而er對dui應ying定ding子zi回hui路lu中zhong電dian流liu值zhi也ye變bian小xiao了le，隨sui著zhe轉zhuan速su由you慢man到dao快kuai變bian化hua，轉zhuan子zi回hui路lu感gan應ying電dian壓ya的de頻pin率lv也ye由you高gao到dao低di變bian化hua，當dang轉zhuan子zi達da到dao額e定ding轉zhuan速su時shi，轉zhuan子zi回hui路lu的de感gan應ying頻pin率lv也ye接jie近jin零ling值zhi，啟qi動dong器qi的de阻zu抗kang也ye接jie近jin零ling值zhi，完wan成cheng了le繞rao線xian電dian動dong機ji的de啟qi動dong任ren務wu，此ci時shi，啟qi動dong器qi仍reng參can與yu電dian動dong機ji的de運yun行xing。由you於yu此ci時shi啟qi動dong器qi的de阻zu抗kang值zhi接jie近jin零ling值zhi，相xiang當dang於yu碳tan刷shua滑hua環huan的de運yun行xing狀zhuang態tai。故gu無wu刷shua變bian阻zu動dong器qi不bu會hui影ying響xiang電dian動dong機ji的de正zheng常chang運yun行xing，是shi一yi種zhong理li想xiang的de啟qi動dong裝zhuang置zhi。
3、應用實例
3.1 無刷變阻起動器在真空泵上的應用
1999年4月份，首先對四車間3#真空泵電機進行了改造，真空泵電機是廣州電機廠生產的JR127-6 185kW電dian動dong機ji，它ta采cai用yong二er次ci回hui路lu串chuan頻pin敏min電dian阻zu器qi啟qi動dong方fang式shi，采cai用yong提ti刷shua短duan路lu機ji構gou和he交jiao流liu接jie觸chu器qi配pei合he短duan接jie轉zhuan子zi回hui路lu。操cao作zuo極ji為wei不bu便bian，常chang因yin短duan路lu啟qi動dong燒shao壞huai短duan路lu接jie點dian和he電dian動dong機ji轉zhuan子zi線xian圈quan，有you時shi因yin短duan路lu機ji構gou不bu靈ling活huo燒shao壞huai短duan路lu接jie點dian，電dian機ji滑hua環huan及ji碳tan刷shua經jing常chang發fa生sheng故gu障zhang。備bei件jian消xiao耗hao量liang大da，檢jian修xiu費fei用yong高gao，滿man足zu不bu了le生sheng產chan要yao求qiu。改gai造zao後hou，去qu掉diao了le繞rao線xian式shi電dian動dong機ji的de啟qi動dong輔fu助zhu裝zhuang置zhi、頻pin敏min變bian阻zu器qi及ji二er次ci線xian路lu，操cao作zuo簡jian便bian，操cao作zuo工gong再zai也ye不bu用yong為wei短duan路lu啟qi動dong犯fan愁chou了le，且qie檢jian修xiu十shi分fen方fang便bian，運yun行xing六liu個ge多duo月yue來lai，未wei發fa生sheng一yi次ci故gu障zhang，且qie操cao作zuo簡jian單dan，運yun行xing平ping穩wen，深shen受shou操cao作zuo工gong人ren喜xi愛ai，改gai造zao前qian後hou見jian表biao1所示。
表1 真空泵電動機改造前後技術數據對比
啟動電 啟動時 功率 運行電 工作溫 年節電
流(A) 間(S) 因數 流(A) 度(℃) 效果(元)
改造前 560 12 0.86 220 55
改造後 540 8 0.87 210 40 20148
注：電價0.46元/kWh
從改造前後技術數據對照表可看出：改造後電動機的啟動電流減小了，啟動性能改變了，且運行電流下降，功率因數提高了。在環境溫度為30℃的情況下，啟動器的運行溫度小於40℃，啟動性能良好，是一種理想的啟動元件。
3.2無刷變阻起動器在球磨機上的應用
在對全廠十幾台真空泵成功改造的基礎上，我們對四車間2#濕磨進行了改造。2#濕磨是一台球磨機，配用電機JR128-8 155kW繞(rao)線(xian)式(shi)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)，采(cai)用(yong)頻(pin)敏(min)變(bian)阻(zu)器(qi)啟(qi)動(dong)。由(you)於(yu)球(qiu)磨(mo)機(ji)停(ting)車(che)時(shi)，鋼(gang)球(qiu)堆(dui)積(ji)在(zai)磨(mo)子(zi)底(di)部(bu)，且(qie)磨(mo)子(zi)底(di)部(bu)殘(can)留(liu)許(xu)多(duo)積(ji)料(liao)，啟(qi)動(dong)相(xiang)當(dang)困(kun)難(nan)，有(you)時(shi)不(bu)得(de)不(bu)在(zai)原(yuan)頻(pin)敏(min)電(dian)阻(zu)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)串(chuan)聯(lian)一(yi)段(duan)金(jin)屬(shu)電(dian)阻(zu)來(lai)改(gai)變(bian)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)特(te)性(xing)。采(cai)用(yong)無(wu)刷(shua)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)後(hou)，電(dian)動(dong)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)性(xing)能(neng)大(da)大(da)改(gai)善(shan)，啟(qi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju)大(da)大(da)提(ti)高(gao)，啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)降(jiang)低(di)，啟(qi)動(dong)時(shi)間(jian)短(duan)，完(wan)全(quan)滿(man)足(zu)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)啟(qi)動(dong)要(yao)求(qiu)，解(jie)決(jue)了(le)長(chang)期(qi)困(kun)擾(rao)我(wo)們(men)的(de)難(nan)題(ti)，減(jian)少(shao)了(le)大(da)量(liang)的(de)檢(jian)修(xiu)時(shi)間(jian)，為(wei)其(qi)它(ta)球(qiu)磨(mo)機(ji)的(de)改(gai)造(zao)奠(dian)定(ding)了(le)基(ji)礎(chu)。由(you)於(yu)球(qiu)磨(mo)機(ji)進(jin)料(liao)量(liang)的(de)變(bian)化(hua)及(ji)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)的(de)改(gai)變(bian)，電(dian)動(dong)機(ji)會(hui)過(guo)載(zai)使(shi)電(dian)流(liu)升(sheng)高(gao)，以(yi)至(zhi)過(guo)流(liu)動(dong)作(zuo)使(shi)電(dian)動(dong)機(ji)停(ting)止(zhi)運(yun)行(xing)。由(you)於(yu)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)大(da)，電(dian)動(dong)機(ji)的(de)滑(hua)環(huan)碳(tan)刷(shua)就(jiu)會(hui)發(fa)熱(re)，刺(ci)火(huo)，甚(shen)至(zhi)燒(shao)紅(hong)碳(tan)刷(shua)，灼(zhuo)傷(shang)滑(hua)環(huan)，以(yi)至(zhi)燒(shao)毀(hui)電(dian)動(dong)機(ji)轉(zhuan)子(zi)線(xian)圈(quan)。采(cai)用(yong)無(wu)刷(shua)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)後(hou)，當(dang)電(dian)動(dong)機(ji)由(you)於(yu)過(guo)載(zai)而(er)減(jian)速(su)運(yun)行(xing)時(shi)，轉(zhuan)子(zi)回(hui)路(lu)的(de)感(gan)應(ying)頻(pin)率(lv)隨(sui)轉(zhuan)速(su)下(xia)降(jiang)而(er)升(sheng)高(gao)，啟(qi)動(dong)器(qi)的(de)阻(zu)抗(kang)值(zhi)相(xiang)應(ying)增(zeng)大(da)，從(cong)而(er)既(ji)增(zeng)大(da)了(le)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)拖(tuo)動(dong)力(li)矩(ju)，還(hai)可(ke)使(shi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)電(dian)流(liu)減(jian)小(xiao)，避(bi)免(mian)了(le)球(qiu)磨(mo)機(ji)因(yin)過(guo)流(liu)而(er)跳(tiao)閘(zha)。實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)中(zhong)，當(dang)負(fu)載(zai)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)，電(dian)動(dong)機(ji)電(dian)流(liu)發(fa)生(sheng)波(bo)動(dong)後(hou)，電(dian)動(dong)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)能(neng)迅(xun)速(su)恢(hui)複(fu)正(zheng)常(chang)，電(dian)動(dong)機(ji)的(de)轉(zhuan)速(su)基(ji)本(ben)保(bao)持(chi)不(bu)變(bian)，所(suo)以(yi)說(shuo)無(wu)刷(shua)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)具(ju)有(you)穩(wen)速(su)功(gong)能(neng)。
3.3無刷變阻起器在高壓電機上的應用
煤粉磨電機是磨製煤粉的高壓電機，電機為JR157-8 320kW繞線式異步電動機，額定電壓為6KV，轉子電壓為501V，轉子電流為391A，采cai用yong頻pin敏min變bian阻zu器qi啟qi動dong。煤mei粉fen車che間jian防fang火huo等deng級ji要yao求qiu較jiao高gao，繞rao線xian式shi異yi步bu電dian動dong機ji的de啟qi動dong裝zhuang置zhi較jiao為wei複fu雜za，且qie存cun在zai安an全quan隱yin患huan。煤mei粉fen磨mo屬shu於yu球qiu磨mo機ji，具ju有you球qiu磨mo機ji的de所suo有you特te性xing，由you於yu磨mo製zhi幹gan煤mei粉fen，負fu荷he相xiang對dui濕shi磨mo較jiao低di，因yin此ci我wo們men在zai對dui濕shi磨mo電dian機ji成cheng功gong改gai造zao經jing驗yan的de基ji礎chu上shang，對dui煤mei粉fen磨mo電dian機ji進jin行xing了le無wu刷shua無wu環huan改gai造zao，改gai造zao後hou非fei常chang成cheng功gong，效xiao果guo明ming顯xian，改gai造zao前qian後hou對dui比bi見jian表biao2所示。
表2 高壓電動機改造前後技術數據對比
啟動電 啟動時 功率 運行電 工作溫 年節電
流(A) 間(S) 因數 流(A) 度(℃) 效果(元)
改造前 82 15 0.85 36 43
改造後 80 13 0.86 35.2 38 44326
注：電價0.46元/kWh 4、應用過程中注意的幾個問題
（1） 無刷變阻起動器應選用專業廠家生產的產品，否則會造成啟動困難。
（2） 應用於球磨機上應充分考慮負荷情況，合理選定過負荷係數。
（3） 係統電壓低是無刷無環啟動器啟動困難的主要原因之一。
（4） 無刷變阻起動器不能參與調速，不能應用於調速設備上。
5、結束語
無刷變阻起動器的應用去掉了滑環、碳刷、刷盒、duanluhuanercihuiludengfuzadeqidongxitong，budankeyizhijieqidong，erqiehaibaochileraoxiandiandongjideyouliangxingneng，tongshizaifuzaiguozaishijuyouwensugongneng。shicaozuojianbian，mianweixiu，yunxingwushigu，jienenggaoxiaoderaoxiandiandongjiqidongshebei。wushuabianzuqidongqideyingyong，dadajianhualecaozuogongrendecaozuochengxu，meiniankejieyuedaliangdejianxiufeiyong，meitaiwushuabianzuqidongqimeinianjieyuebeijianfei（滑環、碳刷、刷盒和短路環、交流接觸器、繼電器）價值約8000元左右，節電20000-50000元(yuan)左(zuo)右(you)，值(zhi)得(de)在(zai)全(quan)廠(chang)範(fan)圍(wei)推(tui)廣(guang)。無(wu)刷(shua)啟(qi)動(dong)器(qi)參(can)與(yu)電(dian)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)，運(yun)行(xing)的(de)全(quan)過(guo)程(cheng)，不(bu)參(can)與(yu)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)調(tiao)速(su)，不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)需(xu)要(yao)調(tiao)速(su)的(de)設(she)備(bei)上(shang)，但(dan)它(ta)在(zai)氧(yang)化(hua)鋁(lv)生(sheng)產(chan)中(zhong)仍(reng)有(you)著(zhe)廣(guang)闊(kuo)的(de)發(fa)展(zhan)前(qian)景(jing)。目(mu)前(qian)，氧(yang)化(hua)鋁(lv)廠(chang)全(quan)部(bu)的(de)真(zhen)空(kong)泵(beng)電(dian)機(ji)、四車間球磨機電機、煤粉磨電機（高壓）、煤粉橋吊卷揚電機、大車電機、8#回轉窯排風機電機（高壓）已全部應用無刷起動器，節能效果較為明顯。 -----選自《有色冶金節能》 2004年8月 第4期
本文中無刷變阻起動器生產廠家是：
成都聚能達起動器製造有限公司（原成都時達電子儀器廠）
地 址：成都市九眼橋 四川大學720研究所 郵 編：610064
電 話： 傳 真：
聯係人：劉彩霞
 http://www.cdjnd.com<;/a> E-mail:318@cdjnd.com 成都聚能達起動器製造有限公司於1988年研製出我國第一台無刷變阻起動器，WSBQ係列無刷變阻起動器廣泛用於冶金、水泥、化工等工礦企業的電機起動。產品具有如下優點：
1、結構簡單：省去滑環、碳刷及二次回路所有電器元件。
2、起動平穩：無級變速，平穩可靠，啟動力矩大，啟動電流小。
3、運行可靠：實現交流繞線式電動機的無刷無環運行，杜絕運行事故的發生。
4、免除維護：沒有維修、備件費用的產生。
5、過載穩速：電機負載過載時起動器具有穩速功能。
6、提高開機率：電機運行更加可靠，大大提高設備的開機率。
7、產品經濟耐用，質保期限五年以上。
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