選煤廠電機(jī)設(shè)備的啟動和調(diào)速裝置的選擇

王國偉（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)備的啟動和調(diào)速裝置的選擇

王國偉
（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)備的啟動與速度調(diào)節(jié)方式。

電機(jī)降壓啟動；電機(jī)速度調(diào)節(jié)；調(diào)速裝置

1 選煤廠電機(jī)設(shè)備的啟動方式的選擇原則

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

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

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

2 采用自耦降壓啟動

用于降壓啟動的自耦變壓器，二次繞組通常備有三組抽頭供選用。如QJ3型有40%、60%、80%，其啟動轉(zhuǎn)矩分別是電動機(jī)直接啟動的啟動轉(zhuǎn)矩的16%、36% 和64%，對Y系列電動機(jī)，其啟動轉(zhuǎn)矩平均值是額定輸出轉(zhuǎn)矩的1.96倍，則其啟動轉(zhuǎn)矩是電動機(jī)額轉(zhuǎn)矩的31.36%、70%和125%?？梢娖鋯恿孛黠@大于星——三角啟動方式，而且可以改接自耦變壓器的抽頭改變啟動電流和啟動力矩的大小，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。只有星——三角啟動不能滿足要求時才予考慮。

3 在定子繞組串電阻或電抗減壓啟動

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

4 軟啟動

軟啟動的基本原理是在電源與電動機(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)際上也有類似降壓啟動的性質(zhì)，但它是連續(xù)控制的，啟動非常平穩(wěn)，其有多種啟動方式可以選擇，適用范圍較廣，但當(dāng)晶閘管的導(dǎo)通角還很小時，電動機(jī)的輸出力矩非常小，用于大傾角提升帶式輸送機(jī)時必須注意這一點(diǎn)；其缺點(diǎn)是啟動時供給電機(jī)的電流是非正弦波，存在高次諧波，對電網(wǎng)和周圍電氣設(shè)備造成電磁干擾。

4.1 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的啟動

在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入三相對稱阻抗，可以降低一次繞組的啟動電流同時提高啟動力矩，最理想的情況可以使電動機(jī)的啟動力矩接近最大力矩而一次繞組的啟動電流不超過額定電流的三倍，與鼠籠型電機(jī)相比可以在差不多一樣大的啟動力矩下進(jìn)行啟動，而允許的啟動時間可以比鼠籠型電機(jī)延長二倍以上，因此繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)適用于鼠籠型電動機(jī)無法承擔(dān)的重載長時間啟動的機(jī)械。其主要有如下兩種啟動方式。

4.1.1轉(zhuǎn)子回路中串入三相對稱電阻分級啟動

根據(jù)負(fù)荷的輕重和電動機(jī)功率的大小，串入多級電阻器，啟動過程是將電阻器逐級切除至最后全部被短級，啟動即完成。其優(yōu)點(diǎn)是：可獲得最大的啟動轉(zhuǎn)矩，啟動時功率因數(shù)高，啟動電阻可兼做調(diào)速電阻。但如要求平均啟動轉(zhuǎn)矩盡量大，則啟動級數(shù)就多，使啟動設(shè)備增多，投資增大，維修不便，啟動過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。

4.1.2轉(zhuǎn)子回路中串入頻敏變阻器啟動

原理仍然是在轉(zhuǎn)子回路上串電阻啟動，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，直至啟動完成時，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，這種啟動方式是很平穩(wěn)的。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、無需經(jīng)常維護(hù)，價格便宜；但功率因數(shù)低，與轉(zhuǎn)子串電阻啟動相比，啟動轉(zhuǎn)矩小，最大轉(zhuǎn)矩略有下降，適用于頻繁啟動不需要調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械。其是繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)最常使用的一般啟動方式。

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時間穩(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)效益較好時或調(diào)速范圍大非用它不可時宜采用，采用后應(yīng)適當(dāng)考慮諧波干擾的防護(hù)，并應(yīng)配用變頻電動機(jī)。隨著國內(nèi)變頻器技術(shù)水平的不斷提高和成熟，變頻器的價格更趨于合理，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，電動機(jī)功率比較?。ú淮笥?0 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

鼠籠型電動機(jī)的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速決定于其極數(shù)，利用改變電動機(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），是一種比較簡單的有級變速系統(tǒng)，適用于要求多級標(biāo)稱轉(zhuǎn)速的小功率機(jī)械設(shè)備。

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

[2] 中國航空工業(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（第三版）[M].中國電力出版社，2005.

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