新型電機。一種新型無滑環(huán)碳刷電機(以下簡稱新型電機)的誕生,為解決大馬拉小車的問題提供了可能。該型電機由于轉(zhuǎn)子回路無滑環(huán)碳刷而且轉(zhuǎn)子繞組線圈又是一個完全閉合的回路,因此它的機械特性硬,抗沖擊和過負荷能力強,它的起動轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的1.8倍,起動電流是額定電流的4倍,最大轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的 3.5倍,根據(jù)用戶要求可以設(shè)計成4倍于額定轉(zhuǎn)矩,這是完全可以滿足錘式破碎機的技術(shù)要求的。選用這種新型電機既解決了設(shè)備的起動問題,也解決了在破碎機最壞工況時對電機最大轉(zhuǎn)矩的要求。
新型電機同傳統(tǒng)繞線電機相比有以下幾個特點:⑴新型電機在結(jié)構(gòu)上是對傳統(tǒng)電機的一次革新,它無滑環(huán)碳刷、也不需要起動電阻柜、不需要進相機等無功補償裝置,僅用一個開關(guān)柜即可完成電機的起動過程。由于省掉了兩個配套裝置,因此用戶既減少了一次投資,又節(jié)省了常年的維修費用。⑵新型電機基本處于常規(guī)的維護狀態(tài),不會像傳統(tǒng)繞線電機那樣,每月都要停機維護,因此新型電機可使破碎機增加了生產(chǎn)時間,增加破碎機的產(chǎn)能。⑶新型電機的機械特性硬,最大轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的3.5~4倍,因此在負荷突然增加的情況下,電機的轉(zhuǎn)速基本不變,抗沖擊能力強,他同傳統(tǒng)電機比較,在相同負荷的情況下,每分鐘轉(zhuǎn)速快1.4%左右,這不但使破碎機的產(chǎn)量增加,而且由于電機轉(zhuǎn)差率減小,轉(zhuǎn)差損耗減少,有利于電機效率的提高,同時也使電機的溫升降低。在錘式破碎機選用電機時,新型電機的這一特點是考慮的重要因素,對于240kw~250kw的破碎機負荷來說,我們選用355kw或400kw的新型電機就能滿足要求。這時電機的負荷率在 70%左右,處于經(jīng)濟運行狀態(tài),效率可在94%以上,功率因數(shù)也在0.85以上。但若用戶考慮極端工況選用630kw的新型電機,也比選用800kw的傳統(tǒng)繞線電機的效率、功率因數(shù)都有所提高,電機效率也可提高5個百分點,節(jié)約電能250×5%=12.5kw。⑷傳統(tǒng)繞線電機的轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流有數(shù)百安培,雖然電機起動時,轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電壓又1千伏左右,但電機起動完畢轉(zhuǎn)入正常運行時,轉(zhuǎn)子電壓很低,而且處于超低頻狀態(tài)(接近直流),此時雖然起動電阻柜中電阻已被交流接觸器短接,但由于滑環(huán)碳刷和連接起動柜的電纜還串接在轉(zhuǎn)子回路中,強大的轉(zhuǎn)子電流在這些阻性元件上流過就必然產(chǎn)生電能損耗。據(jù)估算滑環(huán)與碳刷之間的接觸電阻約0.025歐姆,而電纜的電阻值可根據(jù)其長度和橫截面積進行計算,R=0.0217×60/120×3=0.033Ώ(電纜長60米,電纜面積120平方毫米)在轉(zhuǎn)子回路中外串的電阻約0.06Ώ。456安培電流在這個電阻上流動產(chǎn)生的損耗為:P=I2R=456×456×0.06=13KW。而相對新型電機僅此一項就節(jié)電13KW。⑸如前所述,新型電機的功率因數(shù)大于0.9,因此該電機不需要進相機進行無功補償,而傳統(tǒng)繞線電機則需要進相機,但進相機以消耗有功功率的代價來提供無功功率補償?shù),對?00kw的傳統(tǒng)電機來說,其進相機至少消耗有功電能8kw左右,這對于無刷新型電機來說則是節(jié)電8kw。
若將800kw,6極的傳統(tǒng)繞線電機更換無滑環(huán)碳刷的630kw新型電機其綜合節(jié)電效果明顯,它由以下幾部分組成:
① 電機效率提高5%,節(jié)電為250kw×5%=12.5kw
② 電機由于無滑環(huán)碳刷節(jié)電13kw
③ 電機不用進相機節(jié)電8kw
④ 減少轉(zhuǎn)差損耗,電機效率也有所提高
總計節(jié)電12.5+13+8=33.5kw
節(jié)電率:33.5÷250=13.4%
若考慮傳統(tǒng)電機低負荷運行時,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流也減少,因此節(jié)電率達到10%是沒問題的。
高壓繞線式電動機取消滑環(huán)——碳刷系統(tǒng),是一項具有重大實際意義而過去又沒有很好解決的課題。“變極起動無滑環(huán)繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機”項目在此領(lǐng)域內(nèi)取得了創(chuàng)造性成果,提出了變極起動無滑環(huán)繞線轉(zhuǎn)子的新結(jié)構(gòu)。變極起動無滑環(huán)電刷繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機,無需串入起動電阻,具有低起動電流和高起動轉(zhuǎn)矩,同時有著更高的可靠性。該技術(shù)取消了轉(zhuǎn)子滑環(huán)碳刷結(jié)構(gòu),消除了因此帶來的故障隱患,為此類電動機的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。樣機運行穩(wěn)定可靠,具有節(jié)能效果。
1、 該技術(shù)路線明確,思路新穎,有創(chuàng)新。專家評審組認為:應(yīng)用該技術(shù)研制出了246kw/380v(8極、10極)380kw/6kv、10kv(6極、8極)變極起動無滑環(huán)電刷繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機,并應(yīng)用于實際。
2、 該型變極起動無滑環(huán)電刷繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機具有成本低、可靠性高、維護方便等優(yōu)點,在建材、冶金、礦山、電力等行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用前景。
綜上所述,專家組認為在無刷繞線型感應(yīng)電動機領(lǐng)域內(nèi),該成果填補了國內(nèi)空白,值得作為經(jīng)濟型電力傳動節(jié)能技術(shù)推廣。建議在具有國家資質(zhì)的實驗檢驗中心進行全面考核以確認該新型電機的性能和節(jié)能效果。希望探索在高壓大容量繞線式感應(yīng)電動機上應(yīng)用該技術(shù)。