王国伟（北京华宇工程有限公司，北京 100120）



选煤厂电机设备的启动和调速装置的选择

王国伟
（北京华宇工程有限公司，北京 100120）

本文分析了电机的几种启动和速度调节方式，并阐述了选煤厂常用的电机设备的启动与速度调节方式。

电机降压启动；电机速度调节；调速装置

1 选煤厂电机设备的启动方式的选择原则

应遵循简单可靠，经济合理的原则；保证传动机械所要求的启动转矩；在配电系统中引起的电压下降不应超过允许值，不应妨碍其他用电设备正常工作[1]。

（1）鼠笼型电动机的启动：由于鼠笼型电动机全压启动电流很大，只要启动时配电母线的电压降符合规范要求，电动机绕组温度不超过绝缘材料允许温度（即热继电器或电机综合保护器不动作），就应优先选择鼠笼电动机全压启动，否则就应采用降压启动，当降压启动仍有困难时应改选绕线型电动机。鼠笼型电动机的降压启动：有星——三角、自耦变压器和软起运器等多种方式[2]。

（2）星——三角降压启动：只适用于定子绕组接成三角形的鼠笼型电动机，适用于空载与轻载启动。对于Y系列电动机，当机械负荷力矩小于电动机额定力矩的60%就可以考虑。Y-△启动时，相电压和相电流降到直接启动的，对电网造成的冲击启动电流降到直接启动1/3，星接启动的启动转矩为直接启动的1/3。这种启动方式是最经济、最节省材料，可以频繁操作的，应优先选用。

2 采用自耦降压启动

用于降压启动的自耦变压器，二次绕组通常备有三组抽头供选用。如QJ3型有40%、60%、80%，其启动转矩分别是电动机直接启动的启动转矩的16%、36% 和64%，对Y系列电动机，其启动转矩平均值是额定输出转矩的1.96倍，则其启动转矩是电动机额转矩的31.36%、70%和125%。可见其启动力矩明显大于星——三角启动方式，而且可以改接自耦变压器的抽头改变启动电流和启动力矩的大小，适应能力比较强，但设备体积大，成本高，需经常维护检修，不允许频繁启动。只有星——三角启动不能满足要求时才予考虑。

3 在定子绕组串电阻或电抗减压启动

在定子绕组串电阻减压启动适用于小功率的低压笼型电动机，当为高压笼型电动机时，应选用定子回路串电抗器启动方式，这类降压启动在选煤厂中实际应用很少。

4 软启动

软启动的基本原理是在电源与电动机定子绕组之间串接晶闸管，利用电子控制电路控制晶闸管的导通角，调节输出电压，实际上也有类似降压启动的性质，但它是连续控制的，启动非常平稳，其有多种启动方式可以选择，适用范围较广，但当晶闸管的导通角还很小时，电动机的输出力矩非常小，用于大倾角提升带式输送机时必须注意这一点；其缺点是启动时供给电机的电流是非正弦波，存在高次谐波，对电网和周围电气设备造成电磁干扰。

4.1 绕线转子异步电动机的启动

在绕线转子异步电动机的转子回路中串入三相对称阻抗，可以降低一次绕组的启动电流同时提高启动力矩，最理想的情况可以使电动机的启动力矩接近最大力矩而一次绕组的启动电流不超过额定电流的三倍，与鼠笼型电机相比可以在差不多一样大的启动力矩下进行启动，而允许的启动时间可以比鼠笼型电机延长二倍以上，因此绕线转子异步电动机适用于鼠笼型电动机无法承担的重载长时间启动的机械。其主要有如下两种启动方式。

4.1.1转子回路中串入三相对称电阻分级启动

根据负荷的轻重和电动机功率的大小，串入多级电阻器，启动过程是将电阻器逐级切除至最后全部被短级，启动即完成。其优点是：可获得最大的启动转矩，启动时功率因数高，启动电阻可兼做调速电阻。但如要求平均启动转矩尽量大，则启动级数就多，使启动设备增多，投资增大，维修不便，启动过程中有大量的能量消耗在串接电阻上。现在已很少使用，选煤厂的矸石山绞车曾经使用过。

4.1.2转子回路中串入频敏变阻器启动

原理仍然是在转子回路上串电阻启动，这里利用转子电流的频率几乎与转速成反比变化的机理，在转子回路中串入三相频敏变阻器，在启动初始阶段，转子电流频率最高，频敏变阻器的等效电阻最大，随着电机转速的加快，转子电流的频率逐渐降低，频敏变阻器的等效电阻也逐渐变小，直至启动完成时，频敏变阻器的等效电阻为最小，最终被短接。只要频敏变阻器的参数设计合理，这种启动方式是很平稳的。频敏变阻器结构简单、运行可靠、无需经常维护，价格便宜；但功率因数低，与转子串电阻启动相比，启动转矩小，最大转矩略有下降，适用于频繁启动不需要调速的生产机械。其是绕线转子异步电动机最常使用的一般启动方式。

4.2 选煤厂电机设备的速度调节

选煤厂工艺设备对调速的要求可分为两大类，一类是工艺要求工作在较宽的速度范围内的设备，如煤质波动较大需要按质量要求配煤的给料设备；另一类是只需要在较小的速度范围内调节，一旦设定某一速度，就要求在该速度下较长时间稳定运行，很少进行速度调节的，如重介旋流器的入料泵。

4.3 变频器的调速：适用于鼠笼型变频电动机宽范围调速

调速范围宽，性能稳定，易于控制，但一次投资高，适用于负载变化范围大的机械设备，当节能效果明显经济效益较好时或调速范围大非用它不可时宜采用，采用后应适当考虑谐波干扰的防护，并应配用变频电动机。随着国内变频器技术水平的不断提高和成熟，变频器的价格更趋于合理，现阶段选煤厂大部分的调速装置都是选用变频器的方式。

4.4 电磁滑差电机调速

稳定调速范围比较小，效率比较低，电动机功率比较小（不大于90 kW），适用于小功率，调速范围不大的给料设备机和泵类的速度调节。

4.5 变极调速

鼠笼型电动机的标称转速决定于其极数，利用改变电动机定子绕组接线以改变其极数从而改变其标称转速（和功率），是一种比较简单的有级变速系统，适用于要求多级标称转速的小功率机械设备。

[1] 中国建筑学会建筑电气分会. 建筑供配电新技术[M]. 中国建筑工业出版社，2010

[2] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册（第三版）[M].中国电力出版社，2005.

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