無刷液阻真空電機啟動器的原理及應用

劉厚鋼

(廣東金鼎黃金有限公司，廣東 肇慶 526127)

一般情況下，繞線式異步電動機在啟動時須在電動機轉子回路中串接電阻或電抗器以增加電動機的啟動力矩，降低啟動電流。它要借助一個較復雜的輔助啟動裝置才能完成電動機的啟動過程，啟動輔助設備主要有接入電阻用的集電環、電刷、分段切除的金屬電阻(或者特性曲線較為平滑的頻敏電阻)，以及啟動轉換的電氣控制回路，這套裝置因啟動電流沖擊大，使得事故率高、維修困難、備件損耗量大、檢修費用高。使用無刷液阻真空電機起動器，直接安裝在電機轉子軸上（原電機集電環位置上）接上轉子引出的六根線頭即可。如圖1

圖1 無刷液阻真空電機起動器

1 無刷液阻真空電機起動器的構造、工作原理

（1）無刷液阻真空電機起動器的構造主要由機殼、起動液、動極板、彈簧、接線柱、安全閥、排氣閥等構成。

（2）無刷液阻真空電機起動器的工作原理是將起動電阻直接安裝在電動機的轉軸上，利用電機旋轉時產生的離心力作為動力，控制起動電阻的大小，達到減少電機起動電流、增加起動轉矩，使繞線式異步電動機實現無刷自控運行。它與傳統的頻敏電阻啟動器主要區別于：無刷液阻真空電機起動器在完成電機變阻啟動后仍參加電機拖動全過程，而傳統的頻敏電阻啟動器是不參與電動機拖動的，電動機啟動后，如不及時切除頻敏電阻啟動器，會造成變阻器過熱，甚至燒毀，電動機不能造成工作，甚至燒毀電動機。

2 使用無刷液阻真空電機起動器的優點

（1）無刷液阻真空電機起動器徹底根除使用滑環、碳刷時所造成的各種危害。去掉傳統、復雜的起動裝置，操作方便。并可大大減少維修費用。

（2）節省安裝空間和二次回路電纜，減少起動裝置的功率消耗，節約了電能。

（3）起動控制由起動器根據電機的轉矩自動完成。徹底避免了其它起動裝置不能根據負載的大小，自動跟蹤，電機起動過程而造成電機或起動器損壞等不良現象。

（4）電機運轉過程中，如出現堵轉現象。隨著電機轉速的降低，起動器會自動投入運行，達到增加電機轉矩，減少起動電流的目的。

（5）克服了定子控制式電機軟起動器的起動轉矩與起動電流的平方成正比這一缺陷，在降低電機起動電流的同時增加電機起動轉矩，并能以最大轉矩起動電機，采用無刷運行，去掉了傳統、繁瑣、多觸點元件組成的起動裝置，基起動裝置的功率損耗及電機的起動時間比定子控制式電機軟起動器減少10倍以上，但起動器的綜合價格不及其它軟起動器的1/3。

（6)起動電阻直接安裝在電動機的轉軸上，利用電機旋轉時產生的離心力作為動力，控制電阻的大 小，達到減少電機起動電流、增加起動轉矩，實現無刷自控運行的目的。

3 無刷液阻真空電機起動器的應用

3.1 安裝及接線

（1）先拆下電動機的護罩、滑環、碳刷、刷盒、刷盒支架及短路環裝置(有的電機無短路環裝置)等全部零件。

（2）拆卸滑環時，為防止后來接線時發生差錯，應將同一相的兩根導線捆在一起。

（3）用游標卡尺，分別測量電機的軸徑和起動器的孔徑、鍵寬、鍵高等尺寸是否相同。

（4）在軸上涂少許潤滑脂或機油，將起動器鍵槽對準軸上的鍵 位置，然后用銅棒將起動器輕輕地敲擊到裝配位置，并用鋼絲擋圈卡住，防止起動器軸向串動。

（5）裝配時，切忌亂敲亂打，以免造成內部零件損壞或漏液。起動器裝配完成后，將轉子的出線接在起動器接線柱對應位置 (對于有六根出線的電動機，應將同一相的兩根導線，接在同一色的兩個接線柱上)即可。

3.2 運行與維護

（1）無刷自控電機軟起動器內的元件除電阻在起動時會發熱外，其它均不會發熱，本裝置按免維護設計，請不要自行將外蓋打開，以免損壞起動器內的元件。

（2）當起動器內的液體低于規定液面時，應補充起動液至規定的液面。

（3）安全排氣閥是保證電機起動過程中，不向外噴液的重要部件，它在電機轉速達到額定轉速時，會自動打開，保證起動器內的壓力與大氣壓一致，因此，請不要自行調整。

3.3 工程實例

近年來，我們礦井下水泵電機（JR138-4，300kW，6000v高壓電機）經常出現定子繞組燒斷，轉子散熱片開路。經分析：A、電機使用年限長，繞組絕緣強度下降；B、電機啟動電流過大。同時轉子集電環經常出現冒火，碳刷更換頻繁等現象，總的來說，電動機轉子回路及其控制回路故障頻頻，影響水泵的正常運行。2011年我礦把井下0米中段泵站3臺高壓電機進行改造，由原來頻敏電阻啟動器改為無刷液阻真空電機起動器。無刷液阻真空電機起動器的起動電阻是液體的，它的電氣工作原理如圖2所示，主要電氣機械性能類似于繞線式異步電動機軟起動器，只是串入的電阻在離心力作用下，其阻值與速度的平方成反比，具有恒電流、恒轉矩起動電機的功能。經過改造后，電機起動電流從7Le降到1.6Le，水泵的機械特性也得到一定改善，主要是電機起動瞬間的沖擊，同時，刪除了二次回路，既節約材料和維修成本又為水泵房節約了空間。

圖2 無刷液阻真空電機起動器的電氣工作原理

結束語

無刷液阻真空電機起動器采用無刷無環運行，操作簡單，安裝拆卸方便，維修費用少。并可根據機械負載的特性，自動改變起動電阻的大小，調節起動轉矩和起動電流，使電動機處于最佳起動狀態。能在保持電機起動轉矩不變的情況下，使起動電流從7Le降到1.6Le，并能以最大轉矩起動電機。如我礦井下水泵及選冶廠破碎機、球磨機等電機采用無刷液阻真空電機起動器，在經濟和生產有重要意義。

[1] 朱福奶，馬國奶，屠永平.無刷液阻真空電機啟動器[P].中國專利：201020100991，2010-10-20.