纯碱系统煅烧炉主传电机及控制回路改造研究

赵以军 刘强

摘 要 因我厂用煅烧炉电机原设计为水阻降压绕线式电机，绕线式电机在运行中碳刷磨损、碳粉进入定子堂内，使电机绕组绝缘性能下降，造成绕组烧毁，从而影响正常生产。为了解决定子绕组烧毁问题，彻底消除碳刷碳粉对定、转子绕组的影响。我车间拟将 原设计中的绕线式电动机更改为鼠笼式电机。在控制方面利用更先进的变频调速启动来代替繁琐的水阻柜启动，在控制方面也得到了大大提高和改善，运行稳定，维护更便捷。

关键词 水阻降壓;电动机;变频器;改造

1水阻降压的优点与缺点

电机的启动和停止动作以及在电机的正常运转过程中都会对系统产生很大的影响，交流异步电机由于其工作原理决定了电机在直接起动时，起动电流会超出电动机额定电流，可达额定电流的4～7倍，而且电机绕组由于在短时间内有大电流通过，绕组本身会产生较高的温度，在这种状况下，如果频繁的对电机进行启动操作，则很有可能造成绕组温度超出绝缘涂层最大耐受温度而造成绕组间绝缘系数的降低甚至短路，从而损坏电机;而且电机属于感性负载，在启动的瞬间会使线路及变压器等载流元件的损耗增加而造成电网电压下降。所以，对一些大功率电机，一般采用减小启动电流小、延长启动时间及通过串接电阻等来控制启动电流大的问题，即降压起动方式。

优点;相同材质的电阻取决于材料的横截面积和长度，而水阻降压设备正是利用了改变其长度而控制电阻变化的原理，如图1所示，在水阻降压系统中，电机的绕组与水阻柜极板串联而成，当电机启动时由于极板间的距离较远，此时电阻非常大，电机绕组无法产生大电流，因此对电网影响很小。极板之间的距离会随着时间逐渐减小，此时电阻也会逐渐减小，而电机绕组的电流会逐渐增大。最终两极板直接接触，水阻降压系统内部电阻无效趋近于0，此时电机绕组电流才会达到最大值。这个过程可以根据实际需要设定为10-40秒。这种利用电阻控制绕组电流大小的方式对电动机、电网等方面有很好的保护作用。这种控制方法下，电机的启动电流一般只为额定电流的1.3倍，而且绕线式电机是纯电阻性的，不会在分、合闸的时产生高电压而损坏电机的绝缘。

缺点;水阻柜装置的机械传动机构、二次回路有点复杂和烦琐。在纯碱行业里因环境等诸多问题造成触点接触不良停车。频繁启动使水阻液体温度升高、绕线式电机碳刷磨损、检修维护量过大等问题。用此装置时基本每个月都会有时段需停机维护，从而降低了运行效率、提高了检修成本。在二次回路方面传动机构及控制系统结构复杂，机构元器件多样化，电气及机械故障率明显较高，给电工人员带来了频繁性的维护和保养，增加了各方面的成本。而且在设备运行过程中液体长时间带电，对维护人员自身带来了安全隐患。

2三相异步绕线式电动机

三相异步电机在化工企业普遍采用，它是通过电磁感应原理，在定子和转子绕组通过正弦交流电流以后，产生磁场。因为定子和转子在同一时刻磁场存在夹角，由同性相斥，异性相吸的作用产生力矩而推动转自转动。三相异步电机主要由定子铁芯、绕组、冷却风扇和基座等部件组成[1]。按结构分为鼠笼式和绕线式两种电动机。第一种是鼠笼式异步电机，它的转子是由3～5㎜的硅钢片组成的铁芯组成，结构简单、维修方便、适用场合普遍。第二种是我们这次牵扯到的电机说的是绕线式三相异步电机，他的转子是铜线绕制的线圈，线圈后面是通过滑环引到控制设备上，它具有启动电流小且可以控制和启动转矩大等特性，在功率较大的电机上得到了使用。缺点是它的调速性能较差，在运行时从配电电网吸收无功功率，使电网的功率因数变差，从而还要加装补偿装置来补偿功率因数，因我厂从设计方面考虑节能要素，而这一点并不妨碍绕线式异步电动机的广泛使用。绕线式异步电动机的种类按各种需求、环境的不同之分，从不同的使用场所有不同的类别法分很多种，本文不做论述。

3变频器控制

变频器是应用变频技术与电子技术，采用独特的控制方式来实现高转矩、高精度的设备。它能满足各种环境温度差、现场粉尘大的恶劣场所，大大提高了运行的可靠性。一般情况下，市电的频率为50Hz，变频器的作用就是改变对电机绕组供电时的频率，当这个频率低于50Hz时称为变频运行，当频率等于50Hz时称为工频运行，此时变频器退出变频状态，使得电机在工频下运行。而改变对电机绕组供电频率的这一控制状态能够有效调节电动机的转速从而达到节能、调速的目的。另外，变频器还提供了丰富多样的外置接口，包括过流、过压、过载保护等，通过利用这些接口能够更好地保护电动机免受损坏。在PI、简易PLC还有灵活的端子控制方面也大大提升了空间。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的使用。我厂用变频器是高性能开环适量变频器，可用来控制交流异步电动机和永磁同步电机，具有防跳闸和适应恶劣电网、温度和粉尘的性能，提高了运行的可靠性。它采用多重化PWM方式控制技术和电磁兼容性整体设计，应对了场所的噪音、低电磁干扰的环保要求输出电压波形接近正弦波。而且变频器都采用了模块化设计，结构更紧凑，维护更方便，增强了产品的互换性[2]。而且我公司对变频器控制回路加装了光电耦合模块，能够抵抗电磁干扰，粉尘等不利因素，使得系统运行更可靠、更稳定。

4结束语

经过将水阻降压系统更换为变频器，改变电动机的选型切实能够提高生产效益，减少了对电机的维护量，安全性能方面也得到了提高，运行更稳定，真正实现了集中控制一体化，对降低设备成本，提高设备可靠性具有极大的价值。

参考文献

[1] 文孟莉.电气技术基础与应用[M].北京：国防工业出版社，2009：55.

[2] 刘红安.变频器应用中存在的干扰问题及对策[J].中外企业家， 2020（5）：23-24.