開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的使用維護研究與探討

楊茂符，郭新玲，石際云（龍礦集團望田煤業(yè) 龍礦集團機電維修中心，山東 龍口 265700）

?

開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的使用維護研究與探討

楊茂符，郭新玲，石際云
（龍礦集團望田煤業(yè) 龍礦集團機電維修中心，山東 龍口 265700）

摘 要：開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)是最新一代調(diào)速系統(tǒng)，自在望田煤業(yè)使用該型采煤機以來，根據(jù)現(xiàn)場使用存在的問題，通過加工電控試驗平臺和改進傳感元件，解決了處理事故時間長和事故多發(fā)問題，實踐證明，開關(guān)磁阻電動機性能的優(yōu)異及特點。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電動機；維護和保養(yǎng)；應用研究

0　引言

開關(guān)磁阻電動機（簡稱SRD）是一種新型調(diào)速電機，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡單堅固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高。開關(guān)磁阻電動機（SRD）是一種新型的調(diào)速電機，兼具直流和交流調(diào)速系統(tǒng)兩種調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，該變頻調(diào)速系統(tǒng)，是最新一代的無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)無極調(diào)速系統(tǒng)。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、強大、寬調(diào)速和速度控制性能很好，其優(yōu)點是在整個速度范圍寬、效率及系統(tǒng)可靠性高。MWG200/500-CD型開關(guān)磁阻式電牽引采煤機就是采用“SRD”調(diào)速系統(tǒng)，其特點是起動扭矩大，過載能力強，效率高，能重載頻繁啟動和換向，電機不怕悶車等優(yōu)點。

1　開關(guān)磁阻電機的工作原理

開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)主要由開關(guān)磁阻電機（SR），電源轉(zhuǎn)換器，控制器， 轉(zhuǎn)子位置檢測器四個主要部分組成?？刂破靼刂齐娐泛碗娫崔D(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)子位置傳感器安裝在電機的一端。整流電路將380 v交流電變成直流電（dc）電源。電源轉(zhuǎn)換器SR電機提供能量所需的操作。中央系統(tǒng)，控制器SR電機運行狀態(tài)的控制系統(tǒng)。控制器是系統(tǒng)中樞，實現(xiàn)對SR電動機運行狀態(tài)的控制，控制器必須借助從位置傳感器獲得的轉(zhuǎn)子位置信息控制器從位置傳感器的轉(zhuǎn)子位置信息，以確保在正確的時刻打開或關(guān)閉相應的相繞組。開關(guān)磁阻電機（SR）是SRD實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換組件， 也是SRD不同于其他電機驅(qū)動系統(tǒng)的主要標志。

SR電動機的工作原理遵循“磁阻最小原理”——“總是沿著磁封閉的阻力最小的路徑，并有一定的形狀在移動最小核心位置時， 必使主軸線與磁場的軸線重合。SR電動機轉(zhuǎn)向無關(guān)相繞組的電流方向，但只取決于相繞組電流的秩序。SR電機驅(qū)動的共同特點是有再生的效果，系統(tǒng)效率高。

通過控制SR電機繞組電流脈沖幅度，寬度和轉(zhuǎn)子的相對位置（即導通角，斷開角），可以控制SR電動機轉(zhuǎn)矩的大小和方向，這是SR電機驅(qū)動控制的基本原理。

2　開關(guān)磁阻電機在使用過程中存在的問題與改進措施

2.1受煤礦井下條件影響，電機時常出現(xiàn)報警停機

在井下生產(chǎn)運行一段時間以后，采煤機經(jīng)常出現(xiàn)開關(guān)磁阻牽引電機報警停機現(xiàn)象。通過井下現(xiàn)場分析與判斷，問題的主要來源是在牽引電動機轉(zhuǎn)子位置傳感器。通過轉(zhuǎn)子位置信號的檢測，判斷出是位置誤差信號，直接導致電動機不工作。容易使光電盤被粉塵遮蓋，影響信號傳輸，造成報警停機或啟動后電機不轉(zhuǎn)；另外由于采煤機截割原煤過程中有振動，牽引電機內(nèi)位置檢測元件容易跑位，都能引起報警停機或電機負載能力不夠。為解決上述問題，我們經(jīng)在位置傳感器板上采用磁信號代替光信號，同時定期開蓋檢查，及時調(diào)整和加固位置傳感器板，解決了上述問題。

2.2電控部件維修后，不便測試，導致井下處理事故時間長

在生產(chǎn)過程中，其電控系統(tǒng)（磁阻電機、控制單元、整流單元及PLC控制中心等）發(fā)生事故或損壞后，在地面維修好后由于開關(guān)磁阻電機等部件無法用普通電源測試，下井安裝完后發(fā)現(xiàn)維修后的電機等部件存在問題，又重新更換，造成處理事故時間延長。為解決上述問題，我們在地面維修車間自行設計加工了電控實驗臺，開關(guān)磁阻電機等電控均可在維修車間試運轉(zhuǎn)正常后在下井待用，既方便又實用、省時，既解決了控制單元、整流單元及PLC控制中心無法自行維修的問題，又保證了電控配件完好下井的問題，為采煤機維修提供了可靠的保證，減少了事故影響時間。

3　使用維護應注意的事項

（1）正確使用冷卻水，減少電氣事故，延長使用壽命。采煤機開機前必須先通冷卻水，以確保電機及功率元件不受損壞甚至燒壞。采煤機停機后，仍需聯(lián)通冷卻水，至少10min以上，以確保功率元件及電機繞組降底溫度。

（2）開機間隔時間控制。采煤機開機時間間隔必須在10min以上，給SRD系統(tǒng)的電容器留有充分放電時間，以方便采煤機能順利啟動。

（3）維修或更換電源設備，必須注意靜電損傷。在檢查的過程中，在控制面板上的電位器必須固定好，否則會引起過電流保護動作值產(chǎn)生誤動作，甚至可能失去對牽引電動機的過流保護而損害發(fā)動機。

4　使用效果

（1）系統(tǒng)具有較高的可靠性。從電動機的電磁結(jié)構(gòu)上看，線圈繞組與磁路相互獨立，各自在軸角范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。從控制結(jié)構(gòu)來說，電路各相繞組供電，各繞組供電是獨立的。因此，當電機相繞組或控制器電路發(fā)生故障時，就停止該相工作，并不會對其他繞組輸出功率產(chǎn)生影響。

（2）大起動轉(zhuǎn)矩，低起動電流?？刂破鲝碾娫次盏碾娏餍?，起動轉(zhuǎn)矩大是該電機系統(tǒng)的一個重要特征。該電機系統(tǒng)啟動電流為額定電流的15%時，起動轉(zhuǎn)矩就可達到額定轉(zhuǎn)矩的100%；當起動電流為額定電流的30%時，起動轉(zhuǎn)矩可實現(xiàn)額定轉(zhuǎn)矩的250%。

（3）可控參數(shù)多，調(diào)速控制性能好。更多的可控參數(shù)，意味著靈活和方便?？梢愿鶕?jù)發(fā)動機和電動機的運行要求，不同的控制方法和參數(shù)值的條件，可以讓它運行在最佳狀態(tài)（如最大的和最有效的輸出，等等），還可使各種功能實現(xiàn)一個特定的曲線。

（4）高效，低損耗。一方面，電動機繞組無銅損；另一方面電動機有更多可控參數(shù)，靈活，方便，容易在不同的負載下實現(xiàn)高效優(yōu)化控制。

（5）采煤機軟啟動。井下采煤機軟啟動，有效避免了啟動電機和機械系統(tǒng)的影響，保護了設備，減少了井下設備維護的工作量。

（6）高社會效益。目前，我國中小型電動機所產(chǎn)生的電能占整個發(fā)電量的50%以上。在各種各樣的電動機中，速度控制操作或必須使用可變速度運行的占1/3。開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動系統(tǒng)比其他調(diào)速系統(tǒng)效率至少提高10%，在較低的速度和非定額負載下效率更加明顯，可以促進取代現(xiàn)有三相交流異步電動機和變頻調(diào)速系統(tǒng)。

5　結(jié)語

目前開關(guān)磁阻電動機調(diào)速型采煤機在我礦使用效果較好，安全性、經(jīng)濟性、可靠性均明顯優(yōu)于其它調(diào)速型采煤機。經(jīng)過對在使用維護過程中出現(xiàn)的各種技術(shù)難題的逐步解決，開關(guān)磁阻電動機調(diào)速型采煤機的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮。

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

作者簡介：楊茂符（1972-），男，本科，工程師，現(xiàn)任山東能源龍礦集團望田煤業(yè)任副總。