煤礦用電動機起動技術應用研究

武華竹

摘要：介紹了直接起動、降壓起動、頻敏變阻器起動、電阻分級起動、軟起動等幾種煤礦用電動機的常用起動技術，以及這些起動技術在寧夏煤業集團的使用情況；同時，對變頻調速、可控硅軟起動、CST等新型起動技術及其在煤礦企業的應用進行了分析說明。

關鍵詞：直接起動；頻敏變阻器起動；電阻分級起動；變頻調速；可控硅軟起動；CSTブ型擠擲嗪牛篢M32

文獻標識碼：A

文章編號：16723198(2009)19030401

1煤礦用電動機起動技術現狀ゾ兔嚎篤笠刀言，電動機的起動方式因電動機形式的不同可分為：鼠籠型電動機的起動和繞線形電動機的起動。鼠籠型電動機的起動方式有直接起動，降壓起動，軟起動。繞線型電動機的起動方式有電阻分級起動，頻敏變阻器起動。下面就這兩種形式電動機的起動技術及其在寧煤集團的應用現狀進行分析說明。

1.1直接起動ブ苯悠鴝是指電動機在額定電壓下直接起動的起動方式。直接起動經濟、便捷，僅適用于小型電動機的起動，要求電動機的功率小于電源變壓器容量的30%，起動電流的沖擊不會對電網造成影響。井下局部扇風機，調度絞車，回柱絞車，輔助排水泵等均采用直接起動方式。

1.2降壓起動サ綞機在起動時，其起動電流為額定電流的4—7倍，大功率電動機在起動時如果沒有限流措施，沖擊電流會影響電網其他設備的正常運行，甚至會造成電網跳閘事故。降壓起動是針對鼠籠型電動機所采用的一種起動技術，有自耦變壓器降壓起動和定子串接電抗器降壓起動兩種方式，分別通過自耦變壓器變壓和在電動機的定子線圈中串接電抗器這兩種方式來降低定子的起動電壓，限制起動電流，避免對電網的沖擊影響。自耦變壓器降壓起動的起動方式主要使用于非防爆鼠籠型電動機的起動，電壓等級在1200V以下，煤礦地面選運系統的皮帶運輸機，壓風機，扇風機等采用自耦降壓起動。電壓等級為6Kv的主扇風機，壓風機，主排水泵等可采用串接電抗器降壓起動。

1.3頻敏變阻器起動及電阻分級起動テ得舯渥杵髕鴝是在繞線型電動機的轉子回路串接頻敏變阻器，電動機起動時頻敏變阻器的阻抗隨著電機轉速的增加而減小，可實現電動機的平滑起動，這種起動方式主要用于70B2型和2K56、2K58、2K60型主扇風機的起動。電阻分級起動是在繞線型電動機的轉子回路串接若干級金屬電阻，電動機起動時通過接觸器逐級短接電阻，實現電動機的低速、重載拖動及加速；電動機制動時，再逐級串接電阻，使電動機減速，平穩實現微拖動和制動。目前，電阻分級起動方式主要應用于煤礦大型提升機的電力拖動系統，按照給定的速度圖及力圖配備電阻級數，通過電控系統實現自動控制，尤其近年來通過不斷的技術改進，數字化及微處理技術的應用，使該電力拖動系統的自動化及智能化程度不斷提高。

1.4液壓軟起動ッ嚎缶下運輸機均采用鼠籠型電動機驅動，其起動方式為電動機直接起動，通過液力聯軸器調節其特性曲線，從而實現一定程度的軟起動。所使用的液力聯軸器主要有兩種形式：限矩型液力聯軸器和調速型液力聯軸器。所謂的液壓軟起動專指這兩種形式的液力聯軸器。限矩型液力聯軸器在設計上采取結構措施來限制重載低轉速起動工況時的力矩升高，起動性能比普通型液力聯軸器優越，1980年起在全國煤礦開始推廣使用，其主要作用是：(1)改善電動機的起動性能；(2)在雙機傳動的運輸機中有利于電動機均衡負荷；(3)對電動機及機械系統能起到保護作用，尤其是限矩型液力聯軸器的使用在一定程度上減少了電動機的燒毀事故。現在寧夏煤業集團多數礦井在55KW以下的運輸機的傳動中不再使用限矩型液力聯軸器。調速型液力聯軸器是在輸入轉速不變的情況下通過調節工作腔充滿度來改變輸出轉速及力矩，它已廣泛應用于煤礦大功率多點驅動強力帶式輸送機的驅動控制上，其主要作用是：(1)能實現強力皮帶的軟起動，以緩解起動電流對電網的沖擊。(2)在多點驅動系統中，便于實現各電機功率的平衡。調速型液力聯軸器屬于機械耗能設備，長期工作發熱量大、能耗大，需要附屬散熱設備，傳遞效率較低。調速型液力聯軸器在原太西集團使用比較多，主要使用于主提升強力帶式輸送機的驅動控制系統。2幾種新型起動技術的應用分析2.1可控硅軟起動器タ煽毓樅砥舳器是2000年開始在我國煤礦企業推廣使用，用于煤礦運輸機的驅動控制，以及其它鼠籠型電動機的起動控制，可作成防爆型的以適應井下環境。可控硅主回路是采用三對反并聯可控硅，利用全數字控制技術來完成電機端的電壓、電流的控制，從而實現電機的軟啟動。其優點是：(1)采用了先進的電力電子器件和全數字控制技術，具有軟啟動、軟停止、泵停止、突跳啟動脈沖、啟動檢測、直流制動、通信等功能，能滿足不同負載對象的控制要求。同時，啟動時間，啟動電壓，限流，停止時間均連續可調，用戶也可根據負荷情況按預先設定的曲線進行啟動停止。(2)軟啟動器自診斷和保護功能齊全，主要有電源故障保護、溫度保護、線路保護、電壓保護、過載保護等。(3)結構簡單，安裝、操作、維護方便，價格比較合理。2.2CSTCST軟啟動傳動裝置是美國Dodge公司生產的“連續啟動傳動裝置”，(CST)在液體粘性傳動中，利用電液控制的方法，通過改變摩擦片之間的油膜厚度(間隙)，能夠對輸出軸的速度和所傳遞的扭矩進行控制，從而實現?對輸出軸的無級調速。CST是專門為煤礦大功率強力帶式輸送機軟啟動、軟停止而設計的驅動系統，集機械、電氣、液壓、微電子為一體，能比較理想地滿足輸送機的起停控制要求，是長距離大運量輸送機啟動的最佳選擇，其優點是：(1)根據啟動要求實現對啟動和停止的加速度控制，啟動平穩；(2)設有速度、應力及功率的反饋系統，能精確控制輸送機的速度、應力及功率平衡等；(3)輸出轉速大范圍可調(10%—100%之間任意調節)；(4)保護功能齊全，CST提供了對減速器及負載的雙向保護，既保護減速器免受膠帶沖擊負載的影響，又因限制了最大傳遞力矩而保護了帶式輸送機免受過大力矩的損害；從而延長了運輸機的使用壽命。寧夏煤業集團新建的年生產能力為800萬噸的棗泉煤礦東、西主斜井提升皮帶運輸機選用CST啟動器。由于CST是非國產設備，其價格非常昂貴，用它代替現有的主提升皮帶運輸機的調速型液力偶合器是不現實的，目前，國內生產廠家和科研單位正在研發新的軟起動設備以替代進口的CST。

2.3變頻調速ケ淦檔魎偈怯糜誑刂剖罅型異步電動機和同步電動機的。煤礦用鼠籠型異步電動機的變頻調速采用交—交變頻調速系統，交—交變頻調速系統是將恒頻恒壓的交流電通過電力電子的開關作用，變換為頻率和電壓均可調的交流電，從而實現對異步電動機的平滑調速，交—交變頻調速系統的頻率調節范圍在0—50Hz。 變頻調速系統是一種比較理想的高效率，高性能的傳動系統。目前變頻調速系統在煤礦企業應用比較成功的領域為：礦井提升機交—交變頻調速控制系統，礦井膠帶運輸機交—交變頻調速系統，電牽引采煤機變頻調速系統，主扇風機，主排水泵變頻調速系統等。對寧夏煤業集團而言，新開拓的現代化礦井可考慮在副井絞車提升系統，主井強力膠帶運輸機系統采用變頻調速。礦井主排水泵的起動為空載起動方式，采用一般的降壓起動即可，無須變頻調速系統；主扇風機為連續運轉設備，負荷相對恒定，也不宜采用變頻調速系統。

3結語ピ諉嚎缶下運輸系統中，傳遞功率在55KW以下的刮板輸送機，在堅持使用電動機綜合保護器的條件下，可采用對輪直聯直接起動的傳動方式。不必堅持使用液力偶合器。傳遞功率在75KW以上的膠帶輸送機和90KW以上的刮板輸送機可采用可控硅軟起動器進行傳動控制，以逐步替代限矩型及調速型液力偶合器。新開拓的現代化礦井可考慮在副井絞車提升系統，主井強力膠帶運輸機系統采用變頻調速系統及CST軟起動器。