摘要：本文簡述了繞線式異步電動機的應用現(xiàn)狀，無刷無環(huán)變阻起動器的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，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是氧化鋁廠主要的拖動設備之一，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)矩以及能改變運行速度等優(yōu)點，被廣泛應用于球磨機、熟料窯、鼓風機、真空泵等設備上作為拖動設備。但是，繞線式異步電動機在啟動時必須在電動機轉(zhuǎn)子回路中串接電阻或電抗器以增加電動機的啟動力矩，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，電動機啟動過程才結(jié)束，進入運行狀態(tài)，要借助一個復雜的輔助啟動裝置才能完成電動機的啟動過程。它的啟動輔助設備較為復雜，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。且由于分段切除電阻，使電動機的啟動特性曲線成階梯狀，不能平滑啟動和實現(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，在電動機啟動過程中實現(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的啟動特性問題，沒有解決電動機復雜的啟動輔助裝置。 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，又解決了常用頻敏電阻啟動輔助裝置復雜的問題，把繞線式電動機原二次回路系統(tǒng)復雜的啟動輔助裝置組成一個無觸點電磁元件，直接安裝到電動機轉(zhuǎn)子軸上，解決了繞線式電動機啟動裝置的一大難題，顯示了強大生命力。 　　 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)的多觸點元件組成一個無觸點電磁元件，相當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：在幫助電動機完成變阻啟動任務之后仍參與電動機拖動全過程，而傳統(tǒng)的頻敏變阻器是不能參與電動機拖動運行的，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，異步電動機不能在正常轉(zhuǎn)速下進行，電流升高，甚至會燒毀電機。 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電磁元件。它安裝在原電動機轉(zhuǎn)子上的滑環(huán)位置。它的獨特結(jié)構(gòu)特點使無刷起動器在啟動開始時具有較大的阻抗值，而在運行狀態(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，實現(xiàn)了電動機的啟動無級變速，平穩(wěn)可靠，且啟動力矩大，啟動電流小。當電動機定子回路剛接通電源的瞬間，感應到轉(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載帶到轉(zhuǎn)子回路里，因此轉(zhuǎn)子回路電流變小，而對應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)子回路感應電壓的頻率也由高到低變化，當轉(zhuǎn)子達到額定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子回路的感應頻率也接近零值，啟動器的阻抗也接近零值，完成了繞線電動機的啟動任務，此時，啟動器仍參與電動機的運行。由于此時啟動器的阻抗值接近零值，相當于碳刷滑環(huán)的運行狀態(tài)。故無刷無環(huán)啟動器不會影響電動機的正常運行，是一種理想的啟動裝置。 　　 3、應用實例 　　3.1 無刷無環(huán)啟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(chǎn)的JR127-6 185kW電動機，它采用二次回路串頻敏電阻器啟動方式，采用提刷短路機構(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和電動機轉(zhuǎn)子線圈，有時因短路機構(gòu)不靈活燒壞短路接點，電機滑環(huán)及碳刷經(jīng)常發(fā)生故障。備件消耗量大，檢修費用高，滿足不了生產(chǎn)要求。改造后，去掉了繞線式電動機的啟動輔助裝置、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，運行六個多月來，未發(fā)生一次故障，且操作簡單，運行平穩(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(shù)提高了。在環(huán)境溫度為30℃的情況下，啟動器的運行溫度小于40℃，啟動性能良好，是一種理想的啟動元件。 　　 3.2無刷無環(huán)啟動器在球磨機上的應用 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#濕磨進行了改造。2#濕磨是一臺球磨機，配用電機JR128-8 155kW繞線式異步電動機，采用頻敏變阻器啟動。由于球磨機停車時，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的啟動特性。采用無刷無環(huán)啟動器后，電動機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，為其它球磨機的改造奠定了基礎(chǔ)。由于球磨機進料量的變化及生產(chǎn)工藝條件的改變，電動機會過載使電流升高，以至過流動作使電動機停止運行。由于負載電流大，電動機的滑環(huán)碳刷就會發(fā)熱，刺火，甚至燒紅碳刷，灼傷滑環(huán)，以至燒毀電動機轉(zhuǎn)子線圈。采用無刷無環(huán)啟動器后，當電動機由于過載而減速運行時，轉(zhuǎn)子回路的感應頻率隨轉(zhuǎn)速下降而升高，啟動器的阻抗值相應增大，從而既增大了電動機的拖動力矩，還可使電動機的電流減小，避免了球磨機因過流而跳閘。實際運行中，當負載發(fā)生變化時，電動機電流發(fā)生波動后，電動機的轉(zhuǎn)速能迅速恢復正常，電動機的轉(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)啟動器在高壓電機上的應用 煤粉磨電機是磨制煤粉的高壓電機，電機為JR157-8 320kW繞線式異步電動機，額定電壓為6KV，轉(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，繞線式異步電動機的啟動裝置較為復雜，且存在安全隱患。煤粉磨屬于球磨機，具有球磨機的所有特性，由于磨制干煤粉，負荷相對濕磨較低，因此我們在對濕磨電機成功改造經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對煤粉磨電機進行了無刷無環(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 高壓電動機改造前后技術(shù)數(shù)據(jù)對比 注：電價0.46元/kWh 　　 4、應用過程中注意的幾個問題 （1） 無刷無環(huán)啟動器應選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，否則會造成啟動困難。 　?。?） 應用于球磨機上應充分考慮負荷情況，合理選定過負荷系數(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，不能應用于調(diào)速設備上。 　　 　　5、結(jié)束語 無刷無環(huán)啟動器的應用去掉了滑環(huán)、碳刷、刷盒、短路環(huán)二次回路等復雜的啟動系統(tǒng)，不但可以直接啟動，而且還保持了繞線電動機的優(yōu)良性能，同時在負載過載時具有穩(wěn)速功能。是操作簡便，免維修，運行無事故，節(jié)能高效的繞線電動機啟動設備。無刷無環(huán)起動器的應用，大大簡化了操作工人的操作程序，每年可節(jié)約大量的檢修費用，每臺無刷無環(huán)啟動器每年節(jié)約備件費（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啟動，運行的全過程，不參與電動機的調(diào)速，不適用于需要調(diào)速的設備上，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、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(zhuǎn)窯排風機電機（高壓）已全部應用無刷起動器，節(jié)能效果較為明顯。