摘要：本文簡述了繞線式異步電動機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀，無刷無環(huán)變阻起動器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理，以及在氧化鋁廠的推廣使用狀況。 　　 關(guān)鍵詞：起動器；無刷起動器；電磁元件；變阻器；轉(zhuǎn)子回路；穩(wěn)速 　　 1、概述 三相繞線式異步電動機(jī)是氧化鋁廠主要的拖動設(shè)備之一，由于它的轉(zhuǎn)子上可以外接電阻或電抗，在啟動時具有較高的功率因數(shù)和較高的啟動轉(zhuǎn)矩以及能改變運(yùn)行速度等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于球磨機(jī)、熟料窯、鼓風(fēng)機(jī)、真空泵等設(shè)備上作為拖動設(shè)備。但是，繞線式異步電動機(jī)在啟動時必須在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接電阻或電抗器以增加電動機(jī)的啟動力矩，降低啟動電流。在啟動過程中，這個電阻或電抗的數(shù)值還要從大到小逐級變化，直到最后為零時，電動機(jī)啟動過程才結(jié)束，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，要借助一個復(fù)雜的輔助啟動裝置才能完成電動機(jī)的啟動過程。它的啟動輔助設(shè)備較為復(fù)雜，主要有接入電阻用的滑環(huán)、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(zhuǎn)子回路的提刷短路裝置和交流接觸器。這套裝置安裝、調(diào)試復(fù)雜、操作麻煩，事故率多、維修困難、備件消耗量大、檢修費(fèi)用高。且由于分段切除電阻，使電動機(jī)的啟動特性曲線成階梯狀，不能平滑啟動和實(shí)現(xiàn)無級變速，特性較差，能耗大。 現(xiàn)在常用的頻敏變阻器，克服了分段切除電阻產(chǎn)生的階梯狀特性曲線的特點(diǎn)，在電動機(jī)啟動過程中實(shí)現(xiàn)了電阻線性變化，無級變速，特性曲線平滑可靠。但它只解決了電動機(jī)的啟動特性問題，沒有解決電動機(jī)復(fù)雜的啟動輔助裝置。 無刷無環(huán)啟動器既解決了金屬電阻及電抗器啟動特性差的特點(diǎn)，又解決了常用頻敏電阻啟動輔助裝置復(fù)雜的問題，把繞線式電動機(jī)原二次回路系統(tǒng)復(fù)雜的啟動輔助裝置組成一個無觸點(diǎn)電磁元件，直接安裝到電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，解決了繞線式電動機(jī)啟動裝置的一大難題，顯示了強(qiáng)大生命力。 　　 2、工作原理 無刷無環(huán)啟動器是利用頻敏變阻器原理研制出來的新型線性變阻啟動器，它是原二次回路系統(tǒng)的多觸點(diǎn)元件組成一個無觸點(diǎn)電磁元件，相當(dāng)于一個等值阻抗串入繞線轉(zhuǎn)子的回路中，作為啟動時可變阻的啟動設(shè)備，它與傳統(tǒng)的頻敏變阻起動器最大的區(qū)別就是：在幫助電動機(jī)完成變阻啟動任務(wù)之后仍參與電動機(jī)拖動全過程，而傳統(tǒng)的頻敏變阻器是不能參與電動機(jī)拖動運(yùn)行的，如果不及時切除頻敏變阻起動器，會造成變阻器過熱，甚至燒毀，異步電動機(jī)不能在正常轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，電流升高，甚至?xí)龤щ姍C(jī)。 無刷無環(huán)起動器采用最佳磁路原理，它由線圈繞組、內(nèi)外鐵芯、軸套、軛板、接線柱等零件組成一個無觸點(diǎn)電磁元件。它安裝在原電動機(jī)轉(zhuǎn)子上的滑環(huán)位置。它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使無刷起動器在啟動開始時具有較大的阻抗值，而在運(yùn)行狀態(tài)時阻抗值幾乎為零。整個啟動過程阻抗值線性變化，曲線平滑，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)的啟動無級變速，平穩(wěn)可靠，且啟動力矩大，啟動電流小。當(dāng)電動機(jī)定子回路剛接通電源的瞬間，感應(yīng)到轉(zhuǎn)子繞組回路的電壓頻率為50Hz，作用到啟動器線圈上就成為一個較大阻抗的負(fù)載帶到轉(zhuǎn)子回路里，因此轉(zhuǎn)子回路電流變小，而對應(yīng)定子回路中電流值也變小了，隨著轉(zhuǎn)速由慢到快變化，轉(zhuǎn)子回路感應(yīng)電壓的頻率也由高到低變化，當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)頻率也接近零值，啟動器的阻抗也接近零值，完成了繞線電動機(jī)的啟動任務(wù)，此時，啟動器仍參與電動機(jī)的運(yùn)行。由于此時啟動器的阻抗值接近零值，相當(dāng)于碳刷滑環(huán)的運(yùn)行狀態(tài)。故無刷無環(huán)啟動器不會影響電動機(jī)的正常運(yùn)行，是一種理想的啟動裝置。 　　 3、應(yīng)用實(shí)例 　　3.1 無刷無環(huán)啟動器在真空泵上的應(yīng)用 1999年4月份，首先對四車間3#真空泵電機(jī)進(jìn)行了改造，真空泵電機(jī)是廣州電機(jī)廠生產(chǎn)的JR127-6 185kW電動機(jī)，它采用二次回路串頻敏電阻器啟動方式，采用提刷短路機(jī)構(gòu)和交流接觸器配合短接轉(zhuǎn)子回路。操作極為不便，常因短路啟動燒壞短路接點(diǎn)和電動機(jī)轉(zhuǎn)子線圈，有時因短路機(jī)構(gòu)不靈活燒壞短路接點(diǎn)，電機(jī)滑環(huán)及碳刷經(jīng)常發(fā)生故障。備件消耗量大，檢修費(fèi)用高，滿足不了生產(chǎn)要求。改造后，去掉了繞線式電動機(jī)的啟動輔助裝置、頻敏變阻器及二次線路，操作簡便，操作工再也不用為短路啟動犯愁了，且檢修十分方便，運(yùn)行六個多月來，未發(fā)生一次故障，且操作簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，深受操作工人喜愛，改造前后見表1所示。 表1 真空泵電動機(jī)改造前后技術(shù)數(shù)據(jù)對比 注：電價0.46元/kWh 從改造前后技術(shù)數(shù)據(jù)對照表可看出：改造后電動機(jī)的啟動電流減小了，啟動性能改變了，且運(yùn)行電流下降，功率因數(shù)提高了。在環(huán)境溫度為30℃的情況下，啟動器的運(yùn)行溫度小于40℃，啟動性能良好，是一種理想的啟動元件。 　　 3.2無刷無環(huán)啟動器在球磨機(jī)上的應(yīng)用 在對全廠十幾臺真空泵成功改造的基礎(chǔ)上，我們對四車間2#濕磨進(jìn)行了改造。2#濕磨是一臺球磨機(jī)，配用電機(jī)JR128-8 155kW繞線式異步電動機(jī)，采用頻敏變阻器啟動。由于球磨機(jī)停車時，鋼球堆積在磨子底部，且磨子底部殘留許多積料，啟動相當(dāng)困難，有時不得不在原頻敏電阻的基礎(chǔ)上串聯(lián)一段金屬電阻來改變電動機(jī)的啟動特性。采用無刷無環(huán)啟動器后，電動機(jī)的啟動性能大大改善，啟動轉(zhuǎn)矩大大提高，啟動電流降低，啟動時間短，完全滿足了電動機(jī)的啟動要求，解決了長期困擾我們的難題，減少了大量的檢修時間，為其它球磨機(jī)的改造奠定了基礎(chǔ)。由于球磨機(jī)進(jìn)料量的變化及生產(chǎn)工藝條件的改變，電動機(jī)會過載使電流升高，以至過流動作使電動機(jī)停止運(yùn)行。由于負(fù)載電流大，電動機(jī)的滑環(huán)碳刷就會發(fā)熱，刺火，甚至燒紅碳刷，灼傷滑環(huán)，以至燒毀電動機(jī)轉(zhuǎn)子線圈。采用無刷無環(huán)啟動器后，當(dāng)電動機(jī)由于過載而減速運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)頻率隨轉(zhuǎn)速下降而升高，啟動器的阻抗值相應(yīng)增大，從而既增大了電動機(jī)的拖動力矩，還可使電動機(jī)的電流減小，避免了球磨機(jī)因過流而跳閘。實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時，電動機(jī)電流發(fā)生波動后，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能迅速恢復(fù)正常，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速基本保持不變，所以說無刷無環(huán)啟動器具有穩(wěn)速功能。 　　 3.3無刷無環(huán)啟動器在高壓電機(jī)上的應(yīng)用 煤粉磨電機(jī)是磨制煤粉的高壓電機(jī)，電機(jī)為JR157-8 320kW繞線式異步電動機(jī)，額定電壓為6KV，轉(zhuǎn)子電壓為501V，轉(zhuǎn)子電流為391A，采用頻敏變阻器啟動。煤粉車間防火等級要求較高，繞線式異步電動機(jī)的啟動裝置較為復(fù)雜，且存在安全隱患。煤粉磨屬于球磨機(jī)，具有球磨機(jī)的所有特性，由于磨制干煤粉，負(fù)荷相對濕磨較低，因此我們在對濕磨電機(jī)成功改造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對煤粉磨電機(jī)進(jìn)行了無刷無環(huán)改造，改造后非常成功，效果明顯，改造前后對比見表2所示。 表2 高壓電動機(jī)改造前后技術(shù)數(shù)據(jù)對比 注：電價0.46元/kWh 　　 4、應(yīng)用過程中注意的幾個問題 （1） 無刷無環(huán)啟動器應(yīng)選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，否則會造成啟動困難。 　?。?） 應(yīng)用于球磨機(jī)上應(yīng)充分考慮負(fù)荷情況，合理選定過負(fù)荷系數(shù)。 　?。?） 系統(tǒng)電壓低是無刷無環(huán)啟動器啟動困難的主要原因之一。 　?。?） 無刷無環(huán)啟動器不能參與調(diào)速，不能應(yīng)用于調(diào)速設(shè)備上。 　　 　　5、結(jié)束語 無刷無環(huán)啟動器的應(yīng)用去掉了滑環(huán)、碳刷、刷盒、短路環(huán)二次回路等復(fù)雜的啟動系統(tǒng)，不但可以直接啟動，而且還保持了繞線電動機(jī)的優(yōu)良性能，同時在負(fù)載過載時具有穩(wěn)速功能。是操作簡便，免維修，運(yùn)行無事故，節(jié)能高效的繞線電動機(jī)啟動設(shè)備。無刷無環(huán)起動器的應(yīng)用，大大簡化了操作工人的操作程序，每年可節(jié)約大量的檢修費(fèi)用，每臺無刷無環(huán)啟動器每年節(jié)約備件費(fèi)（滑環(huán)、碳刷、刷盒和短路環(huán)、交流接觸器、繼電器）價值約8000元左右，節(jié)電20000-50000元左右，值得在全廠范圍推廣。無刷啟動器參與電動機(jī)啟動，運(yùn)行的全過程，不參與電動機(jī)的調(diào)速，不適用于需要調(diào)速的設(shè)備上，但它在氧化鋁生產(chǎn)中仍有著廣闊的發(fā)展前景。目前，氧化鋁廠全部的真空泵電機(jī)、四車間球磨機(jī)電機(jī)、煤粉磨電機(jī)（高壓）、煤粉橋吊卷揚(yáng)電機(jī)、大車電機(jī)、8#回轉(zhuǎn)窯排風(fēng)機(jī)電機(jī)（高壓）已全部應(yīng)用無刷起動器，節(jié)能效果較為明顯。