开关磁阻电动机调速系统的使用维护研究与探讨

杨茂符，郭新玲，石际云（龙矿集团望田煤业 龙矿集团机电维修中心，山东 龙口 265700）



开关磁阻电动机调速系统的使用维护研究与探讨

杨茂符，郭新玲，石际云
（龙矿集团望田煤业 龙矿集团机电维修中心，山东 龙口 265700）

摘 要：开关磁阻电动机调速系统是最新一代调速系统，自在望田煤业使用该型采煤机以来，根据现场使用存在的问题，通过加工电控试验平台和改进传感元件，解决了处理事故时间长和事故多发问题，实践证明，开关磁阻电动机性能的优异及特点。

关键词：开关磁阻电动机；维护和保养；应用研究

0　引言

开关磁阻电动机（简称SRD）是一种新型调速电机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。开关磁阻电动机（SRD）是一种新型的调速电机，兼具直流和交流调速系统两种调速系统的优点，该变频调速系统，是最新一代的无刷直流电机调速系统无极调速系统。其特点是结构简单、强大、宽调速和速度控制性能很好，其优点是在整个速度范围宽、效率及系统可靠性高。MWG200/500-CD型开关磁阻式电牵引采煤机就是采用“SRD”调速系统，其特点是起动扭矩大，过载能力强，效率高，能重载频繁启动和换向，电机不怕闷车等优点。

1　开关磁阻电机的工作原理

开关磁阻电动机驱动系统主要由开关磁阻电机（SR），电源转换器，控制器， 转子位置检测器四个主要部分组成。控制器包含控制电路和电源转换器，转子位置传感器安装在电机的一端。整流电路将380 v交流电变成直流电（dc）电源。电源转换器SR电机提供能量所需的操作。中央系统，控制器SR电机运行状态的控制系统。控制器是系统中枢，实现对SR电动机运行状态的控制，控制器必须借助从位置传感器获得的转子位置信息控制器从位置传感器的转子位置信息，以确保在正确的时刻打开或关闭相应的相绕组。开关磁阻电机（SR）是SRD实现机电能量转换组件， 也是SRD不同于其他电机驱动系统的主要标志。

SR电动机的工作原理遵循“磁阻最小原理”——“总是沿着磁封闭的阻力最小的路径，并有一定的形状在移动最小核心位置时， 必使主轴线与磁场的轴线重合。SR电动机转向无关相绕组的电流方向，但只取决于相绕组电流的秩序。SR电机驱动的共同特点是有再生的效果，系统效率高。

通过控制SR电机绕组电流脉冲幅度，宽度和转子的相对位置（即导通角，断开角），可以控制SR电动机转矩的大小和方向，这是SR电机驱动控制的基本原理。

2　开关磁阻电机在使用过程中存在的问题与改进措施

2.1受煤矿井下条件影响，电机时常出现报警停机

在井下生产运行一段时间以后，采煤机经常出现开关磁阻牵引电机报警停机现象。通过井下现场分析与判断，问题的主要来源是在牵引电动机转子位置传感器。通过转子位置信号的检测，判断出是位置误差信号，直接导致电动机不工作。容易使光电盘被粉尘遮盖，影响信号传输，造成报警停机或启动后电机不转；另外由于采煤机截割原煤过程中有振动，牵引电机内位置检测元件容易跑位，都能引起报警停机或电机负载能力不够。为解决上述问题，我们经在位置传感器板上采用磁信号代替光信号，同时定期开盖检查，及时调整和加固位置传感器板，解决了上述问题。

2.2电控部件维修后，不便测试，导致井下处理事故时间长

在生产过程中，其电控系统（磁阻电机、控制单元、整流单元及PLC控制中心等）发生事故或损坏后，在地面维修好后由于开关磁阻电机等部件无法用普通电源测试，下井安装完后发现维修后的电机等部件存在问题，又重新更换，造成处理事故时间延长。为解决上述问题，我们在地面维修车间自行设计加工了电控实验台，开关磁阻电机等电控均可在维修车间试运转正常后在下井待用，既方便又实用、省时，既解决了控制单元、整流单元及PLC控制中心无法自行维修的问题，又保证了电控配件完好下井的问题，为采煤机维修提供了可靠的保证，减少了事故影响时间。

3　使用维护应注意的事项

（1）正确使用冷却水，减少电气事故，延长使用寿命。采煤机开机前必须先通冷却水，以确保电机及功率元件不受损坏甚至烧坏。采煤机停机后，仍需联通冷却水，至少10min以上，以确保功率元件及电机绕组降底温度。

（2）开机间隔时间控制。采煤机开机时间间隔必须在10min以上，给SRD系统的电容器留有充分放电时间，以方便采煤机能顺利启动。

（3）维修或更换电源设备，必须注意静电损伤。在检查的过程中，在控制面板上的电位器必须固定好，否则会引起过电流保护动作值产生误动作，甚至可能失去对牵引电动机的过流保护而损害发动机。

4　使用效果

（1）系统具有较高的可靠性。从电动机的电磁结构上看，线圈绕组与磁路相互独立，各自在轴角范围内产生电磁转矩。从控制结构来说，电路各相绕组供电，各绕组供电是独立的。因此，当电机相绕组或控制器电路发生故障时，就停止该相工作，并不会对其他绕组输出功率产生影响。

（2）大起动转矩，低起动电流。控制器从电源吸收的电流小，起动转矩大是该电机系统的一个重要特征。该电机系统启动电流为额定电流的15%时，起动转矩就可达到额定转矩的100%；当起动电流为额定电流的30%时，起动转矩可实现额定转矩的250%。

（3）可控参数多，调速控制性能好。更多的可控参数，意味着灵活和方便。可以根据发动机和电动机的运行要求，不同的控制方法和参数值的条件，可以让它运行在最佳状态（如最大的和最有效的输出，等等），还可使各种功能实现一个特定的曲线。

（4）高效，低损耗。一方面，电动机绕组无铜损；另一方面电动机有更多可控参数，灵活，方便，容易在不同的负载下实现高效优化控制。

（5）采煤机软启动。井下采煤机软启动，有效避免了启动电机和机械系统的影响，保护了设备，减少了井下设备维护的工作量。

（6）高社会效益。目前，我国中小型电动机所产生的电能占整个发电量的50%以上。在各种各样的电动机中，速度控制操作或必须使用可变速度运行的占1/3。开关磁阻电动机驱动系统比其他调速系统效率至少提高10%，在较低的速度和非定额负载下效率更加明显，可以促进取代现有三相交流异步电动机和变频调速系统。

5　结语

目前开关磁阻电动机调速型采煤机在我矿使用效果较好，安全性、经济性、可靠性均明显优于其它调速型采煤机。经过对在使用维护过程中出现的各种技术难题的逐步解决，开关磁阻电动机调速型采煤机的优良性能得到充分发挥。

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

作者简介：杨茂符（1972-），男，本科，工程师，现任山东能源龙矿集团望田煤业任副总。