王忠明

（大冶有色金屬股份有限公司銅山口銅礦機(jī)動(dòng)能源部，湖北 黃石 435122）

一、無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器的工作原理

無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器是利用頻敏變阻器原理研制出來(lái)的新型線性變阻啟動(dòng)器，是由原二次回路系統(tǒng)的多觸點(diǎn)元件組成一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)電磁元件，相當(dāng)于一個(gè)等值阻抗串入繞線轉(zhuǎn)子的回路中，作為啟動(dòng)時(shí)可變阻的啟動(dòng)設(shè)備。它與傳統(tǒng)的頻敏變阻啟動(dòng)器最大的區(qū)別就是在幫助電動(dòng)機(jī)完成變阻啟動(dòng)任務(wù)之后仍參與電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)全過(guò)程。無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器可以解決金屬電阻及電抗器啟動(dòng)特性差，以及常用頻敏電阻啟動(dòng)輔助裝置復(fù)雜的問(wèn)題，即解決了繞線式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置復(fù)雜的難題。

無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器采用最佳磁路原理和最新導(dǎo)磁材料，它由線圈繞組、內(nèi)外鐵芯、軸套、軛板、接線柱等組成一個(gè)無(wú)觸點(diǎn)電磁元件。安裝在原電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的滑環(huán)位置。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使無(wú)刷啟動(dòng)器在啟動(dòng)開(kāi)始時(shí)具有較大的阻抗值，而在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)阻抗值幾乎為零。整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程阻抗值呈線性變化，曲線平滑，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)無(wú)級(jí)變速，平穩(wěn)可靠，且啟動(dòng)力矩大，啟動(dòng)電流小。當(dāng)電動(dòng)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(dòng)器線圈上就成為一個(gè)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(duì)應(yīng)定子回路中的電流值變小。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(shí)，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)頻率接近零值，啟動(dòng)器的阻抗也接近零值，完成了繞線電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，此時(shí)，啟動(dòng)器仍參與電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。由于此時(shí)啟動(dòng)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(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器不會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，是一種理想的啟動(dòng)裝置。同時(shí)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免除維護(hù)、過(guò)載穩(wěn)速、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能耐用、產(chǎn)品性價(jià)比高等性能特點(diǎn)。

二、應(yīng)用實(shí)例

1.無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器在鄂式破碎機(jī)上的應(yīng)用

2008年6月，對(duì)選礦車間鄂式破碎機(jī)電機(jī)進(jìn)行了改造，沈陽(yáng)電機(jī)廠生產(chǎn)的JR136-8180kW電動(dòng)機(jī)，采用二次回路串頻敏電阻器啟動(dòng)方式，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。特別是礦石粉塵大，由于粉塵堆積，經(jīng)常燒壞電機(jī)滑環(huán)及碳刷，使備件消耗量大，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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)輔助裝置、頻敏變阻器及二次線路，操作簡(jiǎn)便，檢修方便，運(yùn)行兩年多來(lái)，未發(fā)生一次故障，改造前后技術(shù)及成本對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 鄂式破碎機(jī)電動(dòng)機(jī)（180kW）改造前后技術(shù)及費(fèi)用對(duì)比（1年）

由表1可看出改造后電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流減小，啟動(dòng)性能改變，功率因數(shù)提高，節(jié)約了能源，維修保養(yǎng)費(fèi)用大幅下降，是一種理想的啟動(dòng)元件。

2.無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器在球磨機(jī)上的應(yīng)用

2010年4～5月，對(duì)選礦二車間1#、2#球磨電機(jī)、勞動(dòng)公司選廠1#、2#球磨電機(jī)進(jìn)行了改造，配用電機(jī)分別是JR117-880kW、JR137-8210kW、JR116-695kW、JR126-6155kW繞線式異步電動(dòng)機(jī)，采用頻敏變阻器啟動(dòng)。由于球磨機(jī)停車時(shí)鋼球堆積在磨子底部，且磨子底部殘留許多積料，啟動(dòng)困難。采用無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器后，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大提高，啟動(dòng)電流降低，啟動(dòng)時(shí)間短，完全滿足了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求，減少了大量的檢修時(shí)間。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(dòng)機(jī)會(huì)因過(guò)載使電流升高而停止運(yùn)行。由于負(fù)載電流大，電動(dòng)機(jī)的滑環(huán)碳刷發(fā)熱、刺火，甚至燒毀電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子線圈。采用無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器后，當(dāng)電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載而減速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)頻率隨轉(zhuǎn)速下降而升高，啟動(dòng)器的阻抗值相應(yīng)增大，從而既增大了電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力矩，還可使電動(dòng)機(jī)的電流減小，避免了球磨機(jī)因過(guò)流而跳閘。實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流發(fā)生波動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能迅速恢復(fù)正常，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本保持不變，即無(wú)刷無(wú)環(huán)啟動(dòng)器具有穩(wěn)速功能。同時(shí)，球磨機(jī)給礦均勻時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流比采用頻敏變阻器時(shí)下降5%左右，功率因數(shù)由0.8提高到0.87，達(dá)到了顯著的節(jié)能效果。