王國(guó)偉（北京華宇工程有限公司，北京 100120）

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選煤廠電機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)和調(diào)速裝置的選擇

王國(guó)偉
（北京華宇工程有限公司，北京 100120）

本文分析了電機(jī)的幾種啟動(dòng)和速度調(diào)節(jié)方式，并闡述了選煤廠常用的電機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)與速度調(diào)節(jié)方式。

電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)；電機(jī)速度調(diào)節(jié)；調(diào)速裝置

1 選煤廠電機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)方式的選擇原則

應(yīng)遵循簡(jiǎn)單可靠，經(jīng)濟(jì)合理的原則；保證傳動(dòng)機(jī)械所要求的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；在配電系統(tǒng)中引起的電壓下降不應(yīng)超過(guò)允許值，不應(yīng)妨礙其他用電設(shè)備正常工作[1]。

（1）鼠籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)：由于鼠籠型電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)電流很大，只要啟動(dòng)時(shí)配電母線的電壓降符合規(guī)范要求，電動(dòng)機(jī)繞組溫度不超過(guò)絕緣材料允許溫度（即熱繼電器或電機(jī)綜合保護(hù)器不動(dòng)作），就應(yīng)優(yōu)先選擇鼠籠電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)，否則就應(yīng)采用降壓?jiǎn)?dòng)，當(dāng)降壓?jiǎn)?dòng)仍有困難時(shí)應(yīng)改選繞線型電動(dòng)機(jī)。鼠籠型電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)：有星——三角、自耦變壓器和軟起運(yùn)器等多種方式[2]。

（2）星——三角降壓?jiǎn)?dòng)：只適用于定子繞組接成三角形的鼠籠型電動(dòng)機(jī)，適用于空載與輕載啟動(dòng)。對(duì)于Y系列電動(dòng)機(jī)，當(dāng)機(jī)械負(fù)荷力矩小于電動(dòng)機(jī)額定力矩的60%就可以考慮。Y-△啟動(dòng)時(shí)，相電壓和相電流降到直接啟動(dòng)的，對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊啟動(dòng)電流降到直接啟動(dòng)1/3，星接啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接啟動(dòng)的1/3。這種啟動(dòng)方式是最經(jīng)濟(jì)、最節(jié)省材料，可以頻繁操作的，應(yīng)優(yōu)先選用。

2 采用自耦降壓?jiǎn)?dòng)

用于降壓?jiǎn)?dòng)的自耦變壓器，二次繞組通常備有三組抽頭供選用。如QJ3型有40%、60%、80%，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別是電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的16%、36% 和64%，對(duì)Y系列電動(dòng)機(jī)，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩平均值是額定輸出轉(zhuǎn)矩的1.96倍，則其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)額轉(zhuǎn)矩的31.36%、70%和125%?？梢娖鋯?dòng)力矩明顯大于星——三角啟動(dòng)方式，而且可以改接自耦變壓器的抽頭改變啟動(dòng)電流和啟動(dòng)力矩的大小，適應(yīng)能力比較強(qiáng)，但設(shè)備體積大，成本高，需經(jīng)常維護(hù)檢修，不允許頻繁啟動(dòng)。只有星——三角啟動(dòng)不能滿足要求時(shí)才予考慮。

3 在定子繞組串電阻或電抗減壓?jiǎn)?dòng)

在定子繞組串電阻減壓?jiǎn)?dòng)適用于小功率的低壓籠型電動(dòng)機(jī)，當(dāng)為高壓籠型電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)選用定子回路串電抗器啟動(dòng)方式，這類降壓?jiǎn)?dòng)在選煤廠中實(shí)際應(yīng)用很少。

4 軟啟動(dòng)

軟啟動(dòng)的基本原理是在電源與電動(dòng)機(jī)定子繞組之間串接晶閘管，利用電子控制電路控制晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)際上也有類似降壓?jiǎn)?dòng)的性質(zhì)，但它是連續(xù)控制的，啟動(dòng)非常平穩(wěn)，其有多種啟動(dòng)方式可以選擇，適用范圍較廣，但當(dāng)晶閘管的導(dǎo)通角還很小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸出力矩非常小，用于大傾角提升帶式輸送機(jī)時(shí)必須注意這一點(diǎn)；其缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)供給電機(jī)的電流是非正弦波，存在高次諧波，對(duì)電網(wǎng)和周圍電氣設(shè)備造成電磁干擾。

4.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入三相對(duì)稱阻抗，可以降低一次繞組的啟動(dòng)電流同時(shí)提高啟動(dòng)力矩，最理想的情況可以使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩接近最大力矩而一次繞組的啟動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的三倍，與鼠籠型電機(jī)相比可以在差不多一樣大的啟動(dòng)力矩下進(jìn)行啟動(dòng)，而允許的啟動(dòng)時(shí)間可以比鼠籠型電機(jī)延長(zhǎng)二倍以上，因此繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)適用于鼠籠型電動(dòng)機(jī)無(wú)法承擔(dān)的重載長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)的機(jī)械。其主要有如下兩種啟動(dòng)方式。

4.1.1轉(zhuǎn)子回路中串入三相對(duì)稱電阻分級(jí)啟動(dòng)

根據(jù)負(fù)荷的輕重和電動(dòng)機(jī)功率的大小，串入多級(jí)電阻器，啟動(dòng)過(guò)程是將電阻器逐級(jí)切除至最后全部被短級(jí)，啟動(dòng)即完成。其優(yōu)點(diǎn)是：可獲得最大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)功率因數(shù)高，啟動(dòng)電阻可兼做調(diào)速電阻。但如要求平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩盡量大，則啟動(dòng)級(jí)數(shù)就多，使啟動(dòng)設(shè)備增多，投資增大，維修不便，啟動(dòng)過(guò)程中有大量的能量消耗在串接電阻上。現(xiàn)在已很少使用，選煤廠的矸石山絞車曾經(jīng)使用過(guò)。

4.1.2轉(zhuǎn)子回路中串入頻敏變阻器啟動(dòng)

原理仍然是在轉(zhuǎn)子回路上串電阻啟動(dòng)，這里利用轉(zhuǎn)子電流的頻率幾乎與轉(zhuǎn)速成反比變化的機(jī)理，在轉(zhuǎn)子回路中串入三相頻敏變阻器，在啟動(dòng)初始階段，轉(zhuǎn)子電流頻率最高，頻敏變阻器的等效電阻最大，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的加快，轉(zhuǎn)子電流的頻率逐漸降低，頻敏變阻器的等效電阻也逐漸變小，直至啟動(dòng)完成時(shí)，頻敏變阻器的等效電阻為最小，最終被短接。只要頻敏變阻器的參數(shù)設(shè)計(jì)合理，這種啟動(dòng)方式是很平穩(wěn)的。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、無(wú)需經(jīng)常維護(hù)，價(jià)格便宜；但功率因數(shù)低，與轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)相比，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，最大轉(zhuǎn)矩略有下降，適用于頻繁啟動(dòng)不需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械。其是繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)最常使用的一般啟動(dòng)方式。

4.2 選煤廠電機(jī)設(shè)備的速度調(diào)節(jié)

選煤廠工藝設(shè)備對(duì)調(diào)速的要求可分為兩大類，一類是工藝要求工作在較寬的速度范圍內(nèi)的設(shè)備，如煤質(zhì)波動(dòng)較大需要按質(zhì)量要求配煤的給料設(shè)備；另一類是只需要在較小的速度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，一旦設(shè)定某一速度，就要求在該速度下較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，很少進(jìn)行速度調(diào)節(jié)的，如重介旋流器的入料泵。

4.3 變頻器的調(diào)速：適用于鼠籠型變頻電動(dòng)機(jī)寬范圍調(diào)速

調(diào)速范圍寬，性能穩(wěn)定，易于控制，但一次投資高，適用于負(fù)載變化范圍大的機(jī)械設(shè)備，當(dāng)節(jié)能效果明顯經(jīng)濟(jì)效益較好時(shí)或調(diào)速范圍大非用它不可時(shí)宜采用，采用后應(yīng)適當(dāng)考慮諧波干擾的防護(hù)，并應(yīng)配用變頻電動(dòng)機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)變頻器技術(shù)水平的不斷提高和成熟，變頻器的價(jià)格更趨于合理，現(xiàn)階段選煤廠大部分的調(diào)速裝置都是選用變頻器的方式。

4.4 電磁滑差電機(jī)調(diào)速

穩(wěn)定調(diào)速范圍比較小，效率比較低，電動(dòng)機(jī)功率比較小（不大于90 kW），適用于小功率，調(diào)速范圍不大的給料設(shè)備機(jī)和泵類的速度調(diào)節(jié)。

4.5 變極調(diào)速

鼠籠型電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于其極數(shù)，利用改變電動(dòng)機(jī)定子繞組接線以改變其極數(shù)從而改變其標(biāo)稱轉(zhuǎn)速（和功率），是一種比較簡(jiǎn)單的有級(jí)變速系統(tǒng)，適用于要求多級(jí)標(biāo)稱轉(zhuǎn)速的小功率機(jī)械設(shè)備。

[1] 中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑電氣分會(huì). 建筑供配電新技術(shù)[M]. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010

[2] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）[M].中國(guó)電力出版社，2005.

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