無刷變阻起動器在冶金行業中的應用

    由四川大學核科學技術研究所和成都聚能達起動器制造有限公司（原成都時達儀器廠）共同生產推向市場的新產品——-無刷變阻起動器，是繞線工式轉子電動機的專用起動器。JR、YR、YZR、JZR三相繞線式轉子交流異步電動機（又稱滑環電動機），由于在它的轉子上可以外接電阻或者電抗，在起動時具有較高的功率因數和較大的起動轉矩及改變轉速等優點。因此，在冶金工業中，大多數的設備廣泛采用這類電動機來作為拖動電機。但由于在這種電動機的轉子上裝有短路環，刷桿，刷盒，碳刷，滑環等易損零件，它們由控制箱中的時間繼電器，中間繼電器，交流接觸器，頻敏變阻器或者電阻器等電器元件組成一個完整的上次回路系統，作為這種電動機的起動或者短裝置。但這種電動機也有它的不足之處，主要是在運行中容易出現下列故障：
（1）    碳刷易磨損，消耗量大，增加維修工時；
（2）    碳刷與滑環之間的摩擦產生火花，有些場所不能使用；
（3）    碳刷與滑環之間的摩擦增大接觸電阻；
（4）    碳刷與滑環摩擦的導電粉末被吸入電機內部，是燒毀電機的一大隱患；
（5）    時間繼電器失控容易燒毀其它電器元件；
（6）    短路環由于頻繁起動產生的大電流容易燒壞；
（7）    增大維修、備件的費用。
無刷變阻起動器目前屬國內領先技術，用它替換傳統的繁瑣的多元組成的起動裝置，省去了短路環、滑環、刷架、刷盆、碳刷及二次回咱控制系統中的交流接觸器，頻繁變阻器等電器元件，仍保持電動機原來的運行特性，其優點是安全可靠，不用備件，減少維修量，操作簡單，而且安裝拆卸方便，可直接把它安裝在電動機轉子上原來安裝滑環的位置外（附圖）。將電動機轉子上的6根出頭線（小功率電動機3根出頭線）與它的接線柱相連便可起動運行。
凡原采用BP型頻敏變阻器起動的JR、YR、JZR、YZR三相繞線式轉子交流異步電動機（變速的除外）均可采用無刷變阻起動器來更新換代。適用電機容量11——-245KW，拖動的設備如球磨機，空壓機，風機，水泵，輸送機，提升機，制氧機，冷拔機，剪切機及不變速的吊車等均可選用。
 
無刷變阻起動器的工作原理與設計依據主要是在頻感變阻器的設計基礎上演變過來的。
這種起動器的阻值是一個變量，它是隨著電動機轉子電流頻率大小成比例增減，屬于非線性器件，其基本工作原理是把二次回路系統的多觸點元件改成一種無觸點電磁元件，采用最佳磁路原旦和最新導磁材料，由軛板、繞圈繞組，內外磁芯，軸套、接線柱等零件線成一個整體（見附圖）。相當于一個等值阻抗串入轉子的回路中，利用異步電動機在起動過程中轉子頻率fz是隨轉子轉速高而降低的關系而變化的；當轉子轉速由0升到ne，轉子電流的頻率則由50HZ平滑地降低1——3HZ，這時起動器鐵芯損耗則由最大變到幾科接近于零，等效于轉子電路外接的電阻由最大（起動初瞬）平滑地變到最小（正常運行），即電動機起動過程中轉子回路外接的起動變阻器自動地隨轉子頻率變化作平滑調節，故起動時轉矩較大，起動電流較小。運行時，變阻器鐵芯損耗已降到接近于零，等效于轉子回路短接。
近幾年來，無刷變阻起動器已在冶金工業中推廣使用。如上海梅山冶金公司鐵礦選廠用于115KW水泵、155KW翻斗機；石家莊鋼鐵廠用于95KW球磨機；云錫公司大屯選廠用于115KW球磨機；武鋼烏龍泉礦用于130KW球磨機等。走訪調查結果，普遍反映較好，昆鋼總公司機動處根據該公司三軋廠在剪切機、冷拔機上長期使用考察結果，確認無刷變阻起動器有較高的使用價值，并于今年初組織現場會在全公司范圍全面推廣應用。無刷變阻起動器的購置費，電機運行1—1.5年所節省的維修費一項即可得到補償。