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翟佑华，吴伟瑶，刘旭良 （河南油田南阳石蜡精细化工厂，河南南阳473132） [摘要]介绍为实现绕线电机无刷运行所采取的措施和步骤。指出了无刷自控电机软起动器在生产、使用过程中的不足及解决办法，为绕线电机无刷运行的研究和发展提供参考。 关键词 软起动器 起动电流 起动转矩 起动比 无刷自控 绕线电机 0引言 三相绕线转子交流异步电动机因转子回路可外接电阻、频敏变阻器或反电势，在降低电机启动电流的同时，增加了电机的起动转矩，并使电机起动比接近1（转子串电阻和反电势时，起动比接近1，串频敏变阻器时，起动比最高可以达到0.55，而普通的鼠笼型电机起动比小于0.2；采用降压启动后，因启动力矩与电流平方成正比，启动比会小于0.1）。因此，三相绕线式转子交流异步电动机在大容量、大转矩的机械设备中得到广泛应用。但同时也存在如下问题：一是它需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面控制柜，控制设备复杂，运行维护成本高；二是碳刷、滑环、联接转子回路的电缆及短接装置需消耗大量的电能，降低了电机的效率；三是电刷与滑环间磨下的碳粉会导致电机绝缘的降低，引发电动机故障；四是电刷的磨损、压力弹簧锈蚀，引起电刷与滑环间打火造成拖动系统可靠性降低，运行维护工作量增大。自绕线交流电机诞生开始，人们就一直探索它的无刷运行方案。更多资讯尽在中国电工网。 1深槽或双鼠笼电机 从三相异步电动机的运行特性可以知道，适当增加转子电阻，可以改善电动机的启动性能。在普通鼠笼电机中，转子电流回路是闭合的，无法串入电阻。于是从改变转子槽形或转子绕组电阻率入手，提高电机的启动性能。如利用转子电流，在电机启动时，频率较高，深槽部分漏磁通多，阻抗大，出现启动电流较小的“集肤效应”现象，制成深槽或双鼠笼电机来达到改善电机启动性能的目的。由于人为地增加了电机转子漏抗或转子电阻，电机的最大启动转矩、正常运行的功率因素和效率均有所降低。因此，深槽或双鼠笼电机是靠牺牲电机的效率来换取电机的启动性能，它一般只用在对电气可靠性要求较高、不计较电机效率、单机容量较少的场合，如油田用抽油机电机。 2无刷绕线式三相异步电动机 无刷绕线式三相异步电动机是采用在电机转子上安装一个频敏变阻器的方法来改善电动机的启动性能。它虽能增加电机启动转矩，减少启动电流，根除绕线电机碳粉、电火花引起的绕组匝间短路、击穿和集电环烧损等故障。但由于电机正常运转时，转子电流要通过频敏电阻，从而降低了电机的效率，同时为减少频敏变阻器发热量和照顾电机的起动力矩，电机的起动电流一般均大于额定电流的4倍以上。它的主要性能同深槽或双鼠笼电机相当，所不同的一个是利用“集肤效应”且在转子内部减少启动电流，另一个是增加一套频敏变阻器且安装在电机的转轴上，它们均以牺牲电机的效率为前提，不能在实际生产中广泛地应用。 3无刷自控绕线式异步电动机 无刷自控绕线式异步电动机（专利号为ZL01277402.2）的目的是提高电机的启动比和运行时的效率。无刷自控电机的组成如图1所示。它的基本结构与无刷电机相同，不同之处是增加了离心开关，且启动电阻是纯电阻，通过多级离心开关短接。无刷自控绕线式异步电动机的主要优点有： （1）因电阻是纯阻性的，提高了电机的启动比。 （2）在电机启动结束后，离心开关自动短接，减少了电机在转子启动电阻上的功率消耗，提高电机的效率。 图1无刷自控电机的组成 无刷自控绕线式异步电动机存在以下不足： （1）起动电阻需多级短接才能保证电动机的启动性能。 （2）大容量电机的离心开关制造成本高，体积大。 （3）金属电阻的热容量小，无法在大容量电机上应用。 4无刷自控电机软启动器 无刷自控电机软启动器（专利号为ZL03112809.2）的结构如图2所示。它主要由机壳、电解液、动极板、施密特接触装置、弹簧、接线柱、安全阀、排气阀等构成。它第一次将水电阻安装在电机的转轴上，利用电机旋转时产生的离心力作为动力，控制起动电阻的大小，达到减少电机起动电流、增加起动转矩，使绕线式异步电动机实现无刷自控运行。第一次提出了离心排气阀的概念，并给出了离心排气阀的具体结构，实现了水电阻密封和排气的目的，使水电阻安装在电机转轴上得以实现。 图2无刷自控电机软启动器结构图 无刷自控电机软启动器的启动控制原理是：当电机起动时，随着电机转速的升高，动极板在离心力的作用下逐步靠近机壳，极板间的水电阻成反比地减少，当电机达到额定转速时，动极板与外壳短接，电阻降为零，完成电机的启动过程。液体密封及排气原理是：电机静止时，阀门在阀簧的作用下，处于关闭状态，防止水电阻流失；电机启动后，水电阻在离心力作用下，远离轴套，形成轴套中心无水状态；同时，排气阀在离心力的作用下克服阀簧阻力而打开，将产生的气体排出。该装置经实际运行后逐步发现以下不足： |
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