開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的使用維護(hù)研究與探討

楊茂符，郭新玲，石際云（龍礦集團(tuán)望田煤業(yè) 龍礦集團(tuán)機(jī)電維修中心，山東 龍口 265700）

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開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的使用維護(hù)研究與探討

楊茂符，郭新玲，石際云
（龍礦集團(tuán)望田煤業(yè) 龍礦集團(tuán)機(jī)電維修中心，山東 龍口 265700）

摘 要：開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是最新一代調(diào)速系統(tǒng)，自在望田煤業(yè)使用該型采煤機(jī)以來，根據(jù)現(xiàn)場使用存在的問題，通過加工電控試驗(yàn)平臺和改進(jìn)傳感元件，解決了處理事故時間長和事故多發(fā)問題，實(shí)踐證明，開關(guān)磁阻電動機(jī)性能的優(yōu)異及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電動機(jī)；維護(hù)和保養(yǎng)；應(yīng)用研究

0　引言

開關(guān)磁阻電動機(jī)（簡稱SRD）是一種新型調(diào)速電機(jī)，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡單堅固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高。開關(guān)磁阻電動機(jī)（SRD）是一種新型的調(diào)速電機(jī)，兼具直流和交流調(diào)速系統(tǒng)兩種調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，該變頻調(diào)速系統(tǒng)，是最新一代的無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)無極調(diào)速系統(tǒng)。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)大、寬調(diào)速和速度控制性能很好，其優(yōu)點(diǎn)是在整個速度范圍寬、效率及系統(tǒng)可靠性高。MWG200/500-CD型開關(guān)磁阻式電牽引采煤機(jī)就是采用“SRD”調(diào)速系統(tǒng)，其特點(diǎn)是起動扭矩大，過載能力強(qiáng)，效率高，能重載頻繁啟動和換向，電機(jī)不怕悶車等優(yōu)點(diǎn)。

1　開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理

開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電機(jī)（SR），電源轉(zhuǎn)換器，控制器， 轉(zhuǎn)子位置檢測器四個主要部分組成。控制器包含控制電路和電源轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)子位置傳感器安裝在電機(jī)的一端。整流電路將380 v交流電變成直流電（dc）電源。電源轉(zhuǎn)換器SR電機(jī)提供能量所需的操作。中央系統(tǒng)，控制器SR電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制系統(tǒng)。控制器是系統(tǒng)中樞，實(shí)現(xiàn)對SR電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的控制，控制器必須借助從位置傳感器獲得的轉(zhuǎn)子位置信息控制器從位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置信息，以確保在正確的時刻打開或關(guān)閉相應(yīng)的相繞組。開關(guān)磁阻電機(jī)（SR）是SRD實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換組件， 也是SRD不同于其他電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的主要標(biāo)志。

SR電動機(jī)的工作原理遵循“磁阻最小原理”——“總是沿著磁封閉的阻力最小的路徑，并有一定的形狀在移動最小核心位置時， 必使主軸線與磁場的軸線重合。SR電動機(jī)轉(zhuǎn)向無關(guān)相繞組的電流方向，但只取決于相繞組電流的秩序。SR電機(jī)驅(qū)動的共同特點(diǎn)是有再生的效果，系統(tǒng)效率高。

通過控制SR電機(jī)繞組電流脈沖幅度，寬度和轉(zhuǎn)子的相對位置（即導(dǎo)通角，斷開角），可以控制SR電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小和方向，這是SR電機(jī)驅(qū)動控制的基本原理。

2　開關(guān)磁阻電機(jī)在使用過程中存在的問題與改進(jìn)措施

2.1受煤礦井下條件影響，電機(jī)時常出現(xiàn)報警停機(jī)

在井下生產(chǎn)運(yùn)行一段時間以后，采煤機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)開關(guān)磁阻牽引電機(jī)報警停機(jī)現(xiàn)象。通過井下現(xiàn)場分析與判斷，問題的主要來源是在牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器。通過轉(zhuǎn)子位置信號的檢測，判斷出是位置誤差信號，直接導(dǎo)致電動機(jī)不工作。容易使光電盤被粉塵遮蓋，影響信號傳輸，造成報警停機(jī)或啟動后電機(jī)不轉(zhuǎn)；另外由于采煤機(jī)截割原煤過程中有振動，牽引電機(jī)內(nèi)位置檢測元件容易跑位，都能引起報警停機(jī)或電機(jī)負(fù)載能力不夠。為解決上述問題，我們經(jīng)在位置傳感器板上采用磁信號代替光信號，同時定期開蓋檢查，及時調(diào)整和加固位置傳感器板，解決了上述問題。

2.2電控部件維修后，不便測試，導(dǎo)致井下處理事故時間長

在生產(chǎn)過程中，其電控系統(tǒng)（磁阻電機(jī)、控制單元、整流單元及PLC控制中心等）發(fā)生事故或損壞后，在地面維修好后由于開關(guān)磁阻電機(jī)等部件無法用普通電源測試，下井安裝完后發(fā)現(xiàn)維修后的電機(jī)等部件存在問題，又重新更換，造成處理事故時間延長。為解決上述問題，我們在地面維修車間自行設(shè)計加工了電控實(shí)驗(yàn)臺，開關(guān)磁阻電機(jī)等電控均可在維修車間試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后在下井待用，既方便又實(shí)用、省時，既解決了控制單元、整流單元及PLC控制中心無法自行維修的問題，又保證了電控配件完好下井的問題，為采煤機(jī)維修提供了可靠的保證，減少了事故影響時間。

3　使用維護(hù)應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）正確使用冷卻水，減少電氣事故，延長使用壽命。采煤機(jī)開機(jī)前必須先通冷卻水，以確保電機(jī)及功率元件不受損壞甚至燒壞。采煤機(jī)停機(jī)后，仍需聯(lián)通冷卻水，至少10min以上，以確保功率元件及電機(jī)繞組降底溫度。

（2）開機(jī)間隔時間控制。采煤機(jī)開機(jī)時間間隔必須在10min以上，給SRD系統(tǒng)的電容器留有充分放電時間，以方便采煤機(jī)能順利啟動。

（3）維修或更換電源設(shè)備，必須注意靜電損傷。在檢查的過程中，在控制面板上的電位器必須固定好，否則會引起過電流保護(hù)動作值產(chǎn)生誤動作，甚至可能失去對牽引電動機(jī)的過流保護(hù)而損害發(fā)動機(jī)。

4　使用效果

（1）系統(tǒng)具有較高的可靠性。從電動機(jī)的電磁結(jié)構(gòu)上看，線圈繞組與磁路相互獨(dú)立，各自在軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。從控制結(jié)構(gòu)來說，電路各相繞組供電，各繞組供電是獨(dú)立的。因此，當(dāng)電機(jī)相繞組或控制器電路發(fā)生故障時，就停止該相工作，并不會對其他繞組輸出功率產(chǎn)生影響。

（2）大起動轉(zhuǎn)矩，低起動電流。控制器從電源吸收的電流小，起動轉(zhuǎn)矩大是該電機(jī)系統(tǒng)的一個重要特征。該電機(jī)系統(tǒng)啟動電流為額定電流的15%時，起動轉(zhuǎn)矩就可達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的100%；當(dāng)起動電流為額定電流的30%時，起動轉(zhuǎn)矩可實(shí)現(xiàn)額定轉(zhuǎn)矩的250%。

（3）可控參數(shù)多，調(diào)速控制性能好。更多的可控參數(shù)，意味著靈活和方便。可以根據(jù)發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的運(yùn)行要求，不同的控制方法和參數(shù)值的條件，可以讓它運(yùn)行在最佳狀態(tài)（如最大的和最有效的輸出，等等），還可使各種功能實(shí)現(xiàn)一個特定的曲線。

（4）高效，低損耗。一方面，電動機(jī)繞組無銅損；另一方面電動機(jī)有更多可控參數(shù)，靈活，方便，容易在不同的負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效優(yōu)化控制。

（5）采煤機(jī)軟啟動。井下采煤機(jī)軟啟動，有效避免了啟動電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)的影響，保護(hù)了設(shè)備，減少了井下設(shè)備維護(hù)的工作量。

（6）高社會效益。目前，我國中小型電動機(jī)所產(chǎn)生的電能占整個發(fā)電量的50%以上。在各種各樣的電動機(jī)中，速度控制操作或必須使用可變速度運(yùn)行的占1/3。開關(guān)磁阻電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)比其他調(diào)速系統(tǒng)效率至少提高10%，在較低的速度和非定額負(fù)載下效率更加明顯，可以促進(jìn)取代現(xiàn)有三相交流異步電動機(jī)和變頻調(diào)速系統(tǒng)。

5　結(jié)語

目前開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速型采煤機(jī)在我礦使用效果較好，安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性均明顯優(yōu)于其它調(diào)速型采煤機(jī)。經(jīng)過對在使用維護(hù)過程中出現(xiàn)的各種技術(shù)難題的逐步解決，開關(guān)磁阻電動機(jī)調(diào)速型采煤機(jī)的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.13.175

作者簡介：楊茂符（1972-），男，本科，工程師，現(xiàn)任山東能源龍礦集團(tuán)望田煤業(yè)任副總。