最火自动电液起动变阻器的试制与应用

自动电液起动变阻器的试制与应用

大型绕线式异步电动机在水泥厂应用广泛。这种电机起动时要求在转子回路中串入起动变阻设备。起动变阻设备是决定电机及机组起动特性的重要因素。

国内原来采用的变阻器主要有两类：

1.多级电阻器。通电后随着转速的提高以手动或自动将其分段切除。手动的为油冷，体积较小，但只用于500千瓦以下的电机。自动的为电阻片式，空气冷却，可以得到大功率，但无定型产品供应，用户只得以非标准件自行设计制造。

多级电阻器能很方便地控制起动时间。但因分级切除，便带来以下缺点：

(1)在分段切除的每一瞬间，都产生一次较强的电流冲击和机械应力冲击，对整个机组和电源变压器的运行极为不利。

(2)对空气冷却的分段电阻而言，级数多、体积大，需要多个继电器和由于绝大多数机械零件都工作在循环变化的载荷下,致使疲劳破坏成为机械零件的主要破坏情势接触器。因此线路复杂、运行可靠性差、维修不便，造价也高。

2.频敏变阻器。这是目前大量采用的起动设备，起动过程中转子回路电频率逐渐降低，铁芯内涡流随之减小，当量电阻也逐渐减小，最后以接触器切除。

理论上，这个过程是自动进行的，起动过程应该是平稳的。又因不需多级切除，还应有结构简单维护方便的优点。但实际使用中频敏变阻器也有相当大的缺点。主要是：

(1)转子回路cosψ2很低，起动力矩也低，不适于大功率电机的重载起动。

(2)起动时间短促，且不易调整。加之cosψ在国家的大力支持下2低，便造成起动电流大，有时竞达额定电流的3.5～4倍。

(3)短路前的转速远达不到额定值，因此它也规定分级切除。这使它应具有的“结构简单、起动平稳”无法实现。

(4)起动电流大，线路电压降也大。电机的端电压因此降低，其程度取决于变压器的容量和线路截面，严重时无法起动。

为了改善大型绕线电机的起动特性，并解决我厂水泥磨用电机的起动问题，我们自行研制了新型变阻设备——自动电液变阻器。投产使用逐渐建立集农产品、海产品批发、集散、冷藏、加工、包装、检测和信息于1体近两年，效果良好，已于1988年底通过了技术鉴定。

1 电液起动变阻器的构造及牲能特点(见图1)

电液变阻器是利用导电液体的电阻来起动电机的。它分两部分：变阻器柜和控制柜。

变阻器柜是设备的主体。内有装液体的绝缘箱、固定电极和活动电极。通过传动装置驱使活动极运动，完成减阻。为了工作可靠，其中还装有温度及液位检测元件。

图 1

控制箱内集中了各种电器，其任务在于控制变阻箱内活动电极的运动。电机主回路通电之后，活动电极随之动作，电阻逐渐减小至0，接触器动作，将液体变阻器切除，同时控制活动电极反向运动复位，为下次起动作好准备。控制箱内还有温度仪表，除指示温度外，还与电液变阻箱内的液位元件、限位元件一起，在各自不正常的情况下发出禁止起动信号并阻止起动，以确保安全。

减阻过程是由机电装置自动完成的。按电阻定律

L

R＝ρ ── (1)

F

式中：R──液体电阻；

ρ──液体比电阻；

L──导电距离；

F──导电面积。

减小导电距离L便可减小R。最后L=0、R=0，即可完成减阻过程。

从以上所述，可知电液起动变阻器有以下特点：

1.容易通过合理地设计L、F、ρ来满足对本同初始电阻R0的需要。

2.可按需要得到要求的起动时间，而不象频敏变阻器那样难以调整。

3.电阻R随L逐渐减小，不存在突变，起动过程可达到接近理想状态──恒转矩起动，克服了频敏变阻器和多级电阻器的应力冲击。

4.它没有线圈，不存在电感作用而造成的cosψ2降低。相反，其电极间形成了电容器结构，能提高cosψ2。这使电机的起动转矩明显增大，便于解决大功率电机的重载起动问题。

2 自动电液变阻器的起动过程及起始相电阻R0的确定

用自动电液变阻器时电机的起动过程如图2所示。其中曲线1和2分别代表转子内不串外电阻(即外电阻R=0)时电机的固有特性曲线和通电前转子内串有外电阻R0的人工特性曲线。可以想象，在曲线1、2之间存在无限多条通过n0的曲线束，起动过程的每一瞬间对应其中一条。起动开始，n=0，电机状态处于a点。起动过程为aKj折线。K点为外电阻完全切除那一瞬间的运行状态。随着电机加速，沿曲线1至j点达到稳定运行为止。

图 2

从图2可见，起始外电阻R0必须使电机的起始转矩Mq介于额定转矩Me和最大转矩Mmax之间，即

Me＜Mq＜Mmax (2)

而Mmax=λMM。

λM为电机的最大转矩倍数，可由电机样本或随机文件查得，一般为1.8～2.5。

由电力拖动理论知，在a点和K点之间有如下关系：

r2 Sk

── ＝ ── (3)

R Sa

式中：R=R0+r2

R0──电液变阻器的初始电阻；

r2──转子内阻。可从电