新型电机。一种新型无滑环碳刷电机(以下简称新型电机)的诞生,为解决大马拉小车的问题提供了可能。该型电机由于转子回路无滑环碳刷而且转子绕组线圈又是一个完全闭合的回路,因此它的机械特性硬,抗冲击和过负荷能力强,它的起动转矩是额定转矩的1.8倍,起动电流是额定电流的4倍,最大转矩是额定转矩的 3.5倍,根据用户要求可以设计成4倍于额定转矩,这是完全可以满足锤式破碎机的技术要求的。选用这种新型电机既解决了设备的起动问题,也解决了在破碎机最坏工况时对电机最大转矩的要求。
新型电机同传统绕线电机相比有以下几个特点:⑴新型电机在结构上是对传统电机的一次革新,它无滑环碳刷、也不需要起动电阻柜、不需要进相机等无功补偿装置,仅用一个开关柜即可完成电机的起动过程。由于省掉了两个配套装置,因此用户既减少了一次投资,又节省了常年的维修费用。⑵新型电机基本处于常规的维护状态,不会像传统绕线电机那样,每月都要停机维护,因此新型电机可使破碎机增加了生产时间,增加破碎机的产能。⑶新型电机的机械特性硬,最大转矩是额定转矩的3.5~4倍,因此在负荷突然增加的情况下,电机的转速基本不变,抗冲击能力强,他同传统电机比较,在相同负荷的情况下,每分钟转速快1.4%左右,这不但使破碎机的产量增加,而且由于电机转差率减小,转差损耗减少,有利于电机效率的提高,同时也使电机的温升降低。在锤式破碎机选用电机时,新型电机的这一特点是考虑的重要因素,对于240kw~250kw的破碎机负荷来说,我们选用355kw或400kw的新型电机就能满足要求。这时电机的负荷率在 70%左右,处于经济运行状态,效率可在94%以上,功率因数也在0.85以上。但若用户考虑极端工况选用630kw的新型电机,也比选用800kw的传统绕线电机的效率、功率因数都有所提高,电机效率也可提高5个百分点,节约电能250×5%=12.5kw。⑷传统绕线电机的转子感应电流有数百安培,虽然电机起动时,转子的感应电压又1千伏左右,但电机起动完毕转入正常运行时,转子电压很低,而且处于超低频状态(接近直流),此时虽然起动电阻柜中电阻已被交流接触器短接,但由于滑环碳刷和连接起动柜的电缆还串接在转子回路中,强大的转子电流在这些阻性元件上流过就必然产生电能损耗。据估算滑环与碳刷之间的接触电阻约0.025欧姆,而电缆的电阻值可根据其长度和横截面积进行计算,R=0.0217×60/120×3=0.033Ώ(电缆长60米,电缆面积120平方毫米)在转子回路中外串的电阻约0.06Ώ。456安培电流在这个电阻上流动产生的损耗为:P=I2R=456×456×0.06=13KW。而相对新型电机仅此一项就节电13KW。⑸如前所述,新型电机的功率因数大于0.9,因此该电机不需要进相机进行无功补偿,而传统绕线电机则需要进相机,但进相机以消耗有功功率的代价来提供无功功率补偿的,对于800kw的传统电机来说,其进相机至少消耗有功电能8kw左右,这对于无刷新型电机来说则是节电8kw。
若将800kw,6极的传统绕线电机更换无滑环碳刷的630kw新型电机其综合节电效果明显,它由以下几部分组成:
① 电机效率提高5%,节电为250kw×5%=12.5kw
② 电机由于无滑环碳刷节电13kw
③ 电机不用进相机节电8kw
④ 减少转差损耗,电机效率也有所提高
总计节电12.5+13+8=33.5kw
节电率:33.5÷250=13.4%
若考虑传统电机低负荷运行时,转子感应电流也减少,因此节电率达到10%是没问题的。
高压绕线式电动机取消滑环——碳刷系统,是一项具有重大实际意义而过去又没有很好解决的课题。“变极起动无滑环绕线转子感应电动机”项目在此领域内取得了创造性成果,提出了变极起动无滑环绕线转子的新结构。变极起动无滑环电刷绕线转子感应电动机,无需串入起动电阻,具有低起动电流和高起动转矩,同时有着更高的可靠性。该技术取消了转子滑环碳刷结构,消除了因此带来的故障隐患,为此类电动机的设计奠定了基础。样机运行稳定可靠,具有节能效果。
1、 该技术路线明确,思路新颖,有创新。专家评审组认为:应用该技术研制出了246kw/380v(8极、10极)380kw/6kv、10kv(6极、8极)变极起动无滑环电刷绕线转子感应电动机,并应用于实际。
2、 该型变极起动无滑环电刷绕线转子感应电动机具有成本低、可靠性高、维护方便等优点,在建材、冶金、矿山、电力等行业中有广泛的应用前景。
综上所述,专家组认为在无刷绕线型感应电动机领域内,该成果填补了国内空白,值得作为经济型电力传动节能技术推广。建议在具有国家资质的实验检验中心进行全面考核以确认该新型电机的性能和节能效果。希望探索在高压大容量绕线式感应电动机上应用该技术。