煤矿用电动机起动技术应用研究

武华竹

摘要：介绍了直接起动、降压起动、频敏变阻器起动、电阻分级起动、软起动等几种煤矿用电动机的常用起动技术，以及这些起动技术在宁夏煤业集团的使用情况；同时，对变频调速、可控硅软起动、CST等新型起动技术及其在煤矿企业的应用进行了分析说明。

关键词：直接起动；频敏变阻器起动；电阻分级起动；变频调速；可控硅软起动；CSTブ型挤掷嗪牛篢M32

文献标识码：A

文章编号：16723198(2009)19030401

1煤矿用电动机起动技术现状ゾ兔嚎笃笠刀言，电动机的起动方式因电动机形式的不同可分为：鼠笼型电动机的起动和绕线形电动机的起动。鼠笼型电动机的起动方式有直接起动，降压起动，软起动。绕线型电动机的起动方式有电阻分级起动，频敏变阻器起动。下面就这两种形式电动机的起动技术及其在宁煤集团的应用现状进行分析说明。

1.1直接起动ブ苯悠鸲是指电动机在额定电压下直接起动的起动方式。直接起动经济、便捷，仅适用于小型电动机的起动，要求电动机的功率小于电源变压器容量的30%，起动电流的冲击不会对电网造成影响。井下局部扇风机，调度绞车，回柱绞车，辅助排水泵等均采用直接起动方式。

1.2降压起动サ缍机在起动时，其起动电流为额定电流的4—7倍，大功率电动机在起动时如果没有限流措施，冲击电流会影响电网其他设备的正常运行，甚至会造成电网跳闸事故。降压起动是针对鼠笼型电动机所采用的一种起动技术，有自耦变压器降压起动和定子串接电抗器降压起动两种方式，分别通过自耦变压器变压和在电动机的定子线圈中串接电抗器这两种方式来降低定子的起动电压，限制起动电流，避免对电网的冲击影响。自耦变压器降压起动的起动方式主要使用于非防爆鼠笼型电动机的起动，电压等级在1200V以下，煤矿地面选运系统的皮带运输机，压风机，扇风机等采用自耦降压起动。电压等级为6Kv的主扇风机，压风机，主排水泵等可采用串接电抗器降压起动。

1.3频敏变阻器起动及电阻分级起动テ得舯渥杵髌鸲是在绕线型电动机的转子回路串接频敏变阻器，电动机起动时频敏变阻器的阻抗随着电机转速的增加而减小，可实现电动机的平滑起动，这种起动方式主要用于70B2型和2K56、2K58、2K60型主扇风机的起动。电阻分级起动是在绕线型电动机的转子回路串接若干级金属电阻，电动机起动时通过接触器逐级短接电阻，实现电动机的低速、重载拖动及加速；电动机制动时，再逐级串接电阻，使电动机减速，平稳实现微拖动和制动。目前，电阻分级起动方式主要应用于煤矿大型提升机的电力拖动系统，按照给定的速度图及力图配备电阻级数，通过电控系统实现自动控制，尤其近年来通过不断的技术改进，数字化及微处理技术的应用，使该电力拖动系统的自动化及智能化程度不断提高。

1.4液压软起动ッ嚎缶下运输机均采用鼠笼型电动机驱动，其起动方式为电动机直接起动，通过液力联轴器调节其特性曲线，从而实现一定程度的软起动。所使用的液力联轴器主要有两种形式：限矩型液力联轴器和调速型液力联轴器。所谓的液压软起动专指这两种形式的液力联轴器。限矩型液力联轴器在设计上采取结构措施来限制重载低转速起动工况时的力矩升高，起动性能比普通型液力联轴器优越，1980年起在全国煤矿开始推广使用，其主要作用是：(1)改善电动机的起动性能；(2)在双机传动的运输机中有利于电动机均衡负荷；(3)对电动机及机械系统能起到保护作用，尤其是限矩型液力联轴器的使用在一定程度上减少了电动机的烧毁事故。现在宁夏煤业集团多数矿井在55KW以下的运输机的传动中不再使用限矩型液力联轴器。调速型液力联轴器是在输入转速不变的情况下通过调节工作腔充满度来改变输出转速及力矩，它已广泛应用于煤矿大功率多点驱动强力带式输送机的驱动控制上，其主要作用是：(1)能实现强力皮带的软起动，以缓解起动电流对电网的冲击。(2)在多点驱动系统中，便于实现各电机功率的平衡。调速型液力联轴器属于机械耗能设备，长期工作发热量大、能耗大，需要附属散热设备，传递效率较低。调速型液力联轴器在原太西集团使用比较多，主要使用于主提升强力带式输送机的驱动控制系统。2几种新型起动技术的应用分析2.1可控硅软起动器タ煽毓枞砥舳器是2000年开始在我国煤矿企业推广使用，用于煤矿运输机的驱动控制，以及其它鼠笼型电动机的起动控制，可作成防爆型的以适应井下环境。可控硅主回路是采用三对反并联可控硅，利用全数字控制技术来完成电机端的电压、电流的控制，从而实现电机的软启动。其优点是：(1)采用了先进的电力电子器件和全数字控制技术，具有软启动、软停止、泵停止、突跳启动脉冲、启动检测、直流制动、通信等功能，能满足不同负载对象的控制要求。同时，启动时间，启动电压，限流，停止时间均连续可调，用户也可根据负荷情况按预先设定的曲线进行启动停止。(2)软启动器自诊断和保护功能齐全，主要有电源故障保护、温度保护、线路保护、电压保护、过载保护等。(3)结构简单，安装、操作、维护方便，价格比较合理。2.2CSTCST软启动传动装置是美国Dodge公司生产的“连续启动传动装置”，(CST)在液体粘性传动中，利用电液控制的方法，通过改变摩擦片之间的油膜厚度(间隙)，能够对输出轴的速度和所传递的扭矩进行控制，从而实现?对输出轴的无级调速。CST是专门为煤矿大功率强力带式输送机软启动、软停止而设计的驱动系统，集机械、电气、液压、微电子为一体，能比较理想地满足输送机的起停控制要求，是长距离大运量输送机启动的最佳选择，其优点是：(1)根据启动要求实现对启动和停止的加速度控制，启动平稳；(2)设有速度、应力及功率的反馈系统，能精确控制输送机的速度、应力及功率平衡等；(3)输出转速大范围可调(10%—100%之间任意调节)；(4)保护功能齐全，CST提供了对减速器及负载的双向保护，既保护减速器免受胶带冲击负载的影响，又因限制了最大传递力矩而保护了带式输送机免受过大力矩的损害；从而延长了运输机的使用寿命。宁夏煤业集团新建的年生产能力为800万吨的枣泉煤矿东、西主斜井提升皮带运输机选用CST启动器。由于CST是非国产设备，其价格非常昂贵，用它代替现有的主提升皮带运输机的调速型液力偶合器是不现实的，目前，国内生产厂家和科研单位正在研发新的软起动设备以替代进口的CST。

2.3变频调速ケ淦档魉偈怯糜诳刂剖罅型异步电动机和同步电动机的。煤矿用鼠笼型异步电动机的变频调速采用交—交变频调速系统，交—交变频调速系统是将恒频恒压的交流电通过电力电子的开关作用，变换为频率和电压均可调的交流电，从而实现对异步电动机的平滑调速，交—交变频调速系统的频率调节范围在0—50Hz。 变频调速系统是一种比较理想的高效率，高性能的传动系统。目前变频调速系统在煤矿企业应用比较成功的领域为：矿井提升机交—交变频调速控制系统，矿井胶带运输机交—交变频调速系统，电牵引采煤机变频调速系统，主扇风机，主排水泵变频调速系统等。对宁夏煤业集团而言，新开拓的现代化矿井可考虑在副井绞车提升系统，主井强力胶带运输机系统采用变频调速。矿井主排水泵的起动为空载起动方式，采用一般的降压起动即可，无须变频调速系统；主扇风机为连续运转设备，负荷相对恒定，也不宜采用变频调速系统。

3结语ピ诿嚎缶下运输系统中，传递功率在55KW以下的刮板输送机，在坚持使用电动机综合保护器的条件下，可采用对轮直联直接起动的传动方式。不必坚持使用液力偶合器。传递功率在75KW以上的胶带输送机和90KW以上的刮板输送机可采用可控硅软起动器进行传动控制，以逐步替代限矩型及调速型液力偶合器。新开拓的现代化矿井可考虑在副井绞车提升系统，主井强力胶带运输机系统采用变频调速系统及CST软起动器。