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)。
wushuabianzuqidongqijijiejuelejinshudianzujidiankangqiqidongtexingchadetedian，youjiejuelechangyongpinmindianzuqidongfuzhuzhuangzhifuzadewenti，baraoxianshidiandongjiyuanercihuiluxitongfuzadeqidongfuzhuzhuangzhizuchengyigewuchudiandianciyuanjian，zhijieanzhuangdaodiandongjizhuanzizhoushang，jiejueleraoxianshidiandongjiqidongzhuangzhideyidananti，xianshileqiangdashengmingli。
2、工作原理
無(wu)刷(shua)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)是(shi)利(li)用(yong)頻(pin)敏(min)變(bian)阻(zu)器(qi)原(yuan)理(li)研(yan)製(zhi)出(chu)來(lai)的(de)新(xin)型(xing)線(xian)性(xing)變(bian)阻(zu)啟(qi)動(dong)器(qi)，它(ta)是(shi)原(yuan)二(er)次(ci)回(hui)路(lu)係(xi)統(tong)的(de)多(duo)觸(chu)點(dian)元(yuan)件(jian)組(zu)成(cheng)一(yi)個(ge)無(wu)觸(chu)點(dian)電(dian)磁(ci)元(yuan)件(jian)，相(xiang)當(dang)於(yu)一(yi)個(ge)等(deng)值(zhi)阻(zu)抗(kang)串(chuan)入(ru)繞(rao)線(xian)轉(zhuan)子(zi)的(de)回(hui)路(lu)中(zhong)，作(zuo)為(wei)啟(qi)動(dong)時(shi)可(ke)變(bian)阻(zu)的(de)啟(qi)動(dong)設(she)備(bei)，它(ta)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)頻(pin)敏(min)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)最(zui)大(da)的(de)區(qu)別(bie)就(jiu)是(shi)：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 185kWdiandongji，tacaiyongercihuiluchuanpinmindianzuqiqidongfangshi，caiyongtishuaduanlujigouhejiaoliujiechuqipeiheduanjiezhuanzihuilu。caozuojiweibubian，changyinduanluqidongshaohuaiduanlujiedianhediandongjizhuanzixianquan，youshiyinduanlujigoubulinghuoshaohuaiduanlujiedian，dianjihuahuanjitanshuajingchangfashengguzhang。beijianxiaohaoliangda，jianxiufeiyonggao，manzubuleshengchanyaoqiu。gaizaohou，qudiaoleraoxianshidiandongjideqidongfuzhuzhuangzhi、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(biao)1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、短(duan)路(lu)環(huan)二(er)次(ci)回(hui)路(lu)等(deng)複(fu)雜(za)的(de)啟(qi)動(dong)係(xi)統(tong)，不(bu)但(dan)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)啟(qi)動(dong)，而(er)且(qie)還(hai)保(bao)持(chi)了(le)繞(rao)線(xian)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)優(you)良(liang)性(xing)能(neng)，同(tong)時(shi)在(zai)負(fu)載(zai)過(guo)載(zai)時(shi)具(ju)有(you)穩(wen)速(su)功(gong)能(neng)。是(shi)操(cao)作(zuo)簡(jian)便(bian)，免(mian)維(wei)修(xiu)，運(yun)行(xing)無(wu)事(shi)故(gu)，節(jie)能(neng)高(gao)效(xiao)的(de)繞(rao)線(xian)電(dian)動(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)設(she)備(bei)。無(wu)刷(shua)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)，大(da)大(da)簡(jian)化(hua)了(le)操(cao)作(zuo)工(gong)人(ren)的(de)操(cao)作(zuo)程(cheng)序(xu)，每(mei)年(nian)可(ke)節(jie)約(yue)大(da)量(liang)的(de)檢(jian)修(xiu)費(fei)用(yong)，每(mei)台(tai)無(wu)刷(shua)變(bian)阻(zu)起(qi)動(dong)器(qi)每(mei)年(nian)節(jie)約(yue)備(bei)件(jian)費(fei)（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20000-50000yuanzuoyou，zhidezaiquanchangfanweituiguang。wushuaqidongqicanyudiandongjiqidong，yunxingdequanguocheng，bucanyudiandongjidetiaosu，bushiyongyuxuyaotiaosudeshebeishang，dantazaiyanghualvshengchanzhongrengyouzheguangkuodefazhanqianjing。muqian，yanghualvchangquanbudezhenkongbengdianji、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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