鼠笼电机与绕线式转子电机的区别 点击：9853 | 回复：20
发表于：2010-07-17 08:57:54
19楼
回复内容：
对：a44884z 关于
讲的不详细，可否将原理讲清楚一点。自己发帖与他人讨论吧！
对：a44884z 关于
旋转磁场直流电动机问世－－直流传动将焕发青春的活力－－变频调速技术很快彻底淘汰
我获得今天科技成果，首先要感谢《周易》为我带来的灵感。看见苹果掉在地上是－－-周，看见万有引力是－－-易。看见茶壶烧开是－－-周，看见蒸汽机是－－-易。周是指－－-天下万事万物，易是指－－-变。天下万事万物的变化规律叫周易，而且天下万事万物有相同的变化规律。直流电动机和交流电动机刚发明的时候，都是旋转电枢式，但是在100多年前交流电动机做成旋转磁场式，变的坚固耐用。而直流电动机到100多年后的今天我做成旋转磁场式，一样变的坚固耐用。用周易的原理解释－－-交流电动机实现了阴阳转换，直流电动机也能实现阴阳转换。直流电动机转矩性能和调速性能优良的秘密是－－逐线圈换向。只有用逐线圈换向制造的无刷直流电动机才是真正意义的无刷直流电动机，才会有直流电动机的转矩性能和调速性能。
我用18年找到了直流电动机转矩性能于调速性能优良的原因是逐线圈换向——为证明真实性我首先公布理论－－逐线圈换向的是直流电动机，逐相换向的是交流电动机。在逐线圈换向的前提下，实现旋转磁场在旋转之中，每一个磁极对应定子导体的电流始终向一个方向流动。定子的导体电流方向始终跟踪转子的磁极，就能实现零转速到额定转速恒转矩变压调速，而且没有转矩波动，可彻底淘汰变频调速器，变压调速的斩波器将风行天下。在同步电动机上安装同步换向器不能叫无刷直流电动机，是科学界的指鹿为马，因为它是逐相换向－－是交流电动机，它永远找不到直流电动机的转矩性能和调速性能。旋转磁场直流电动机，具有异步电动机的耐久性能和旋转电枢直流电动机的转矩性能于调速性能，是性能最完美的电动机，直流变压调速不会产生谐波污染电网，调速成本非常的低。它可以把有限的原材料制造成更有市场价值的商品，可成为企业会下金蛋的鹅，在整个工业领域将引发一场电动机革命，旋转磁场直流电动机以当今IEGT的功率容量，单机功率做到50000KW是轻而易举。从事电机研究的工作人员来南召县云阳镇看一看我的科技成果，就知道这一切都是真的。愿管理人员不要把我的技术压在《五行山》下，我是科技领域的《孙悟空》。
此项技术如果让西门子 东芝 等大公司购买，中国的电机制造企业就会遭受毁灭性的打击，成千上万的工人会失去生活来源。这是因为我国大功率IGBT制造几乎是空白，而西门子 东芝 英飞凌－－-具有先天优势。
0377-62035181 13503873417 李佳君
讲的不详细，可否将原理讲清楚一点。自己发帖与他人讨论吧！
发表于：2010-08-29 10:06:22
20楼
绕线电机无刷运行的探索及发展
翟佑华
河南油田南阳石蜡精细化工厂
摘要：本文介绍了人们为实现绕线电机无刷运行，所采取的措施和步骤及每一个步骤所带来的技术进步。指出了无刷自控电机软起动器在生产、使用过程中发现的不足及解决的办法，使读者对绕线电机无刷运行有一个全面的了解和认识，为绕线电机无刷运行的研究和发展提供参考。
关键词：软起动器 起动电流 起动转矩 起动比 无刷自控 绕线电机
0. 背景技术
三相绕线转子交流异步电动机因转子回路可外接电阻、频敏变阻器或反电势，在降低电机启动电流的同时，增加了电机的起动转矩，并使电机起动比接近1（转子串电阻和反电势时，起动比接近1，串频敏变阻器时，起动比最高可以达到0.55，而普通的鼠笼型电机起动比小于0.2；采用降压启动后，因启动力矩与电流平方成正比，启动比会小于0.1）。因此，三相绕线式转子交流异步电动机在大容量、大转矩的机械设备中得到广泛应用。但：A、它需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面控制柜，控制设备复杂，运行维护成本高；B、碳刷、滑环、联接转子回路的电缆及短接装置需消耗大量的电能，降低了电机的效率；C、电刷与滑环间磨下的碳粉会导致电机绝缘的降低，引发电动机故障；D、电刷的磨损、压力弹簧锈蚀，引起电刷与滑环间打火造成拖动系统可靠性降低，运行维护工作量增大。因此，自绕线交流电机诞生开始，人们就一直探索它的无刷运行方案。
1． 深槽或双鼠笼电机
从三相异步电动机的运行特性可以知道，适当增加转子电阻，可以改善电动机的启动性能。在普通鼠笼电机中，转子电流回路是闭合的，无法串入电阻。人们从改变转子槽形或转子绕组电阻率入手，提高电机的启动性能。如：利用转子电流，在电机启动时，频率较高，深槽部分漏磁通多，阻抗大，出现启动电流较小的“集肤效应”现象，制成深槽或双鼠笼电机，来达到改善电机启动性能的目的。由于它人为地增加了电机转子漏抗或转子电阻，电机的最大启动转矩、正常运行的功率因素和效率（效率降低3—7%）均有所降低。深槽或双鼠笼电机是靠牺牲电机的效率来换取电机的启动性能，正因如此，它一般只用在对电气可靠性要求较高、不计较电机效率、单机容量较少的场合，如油田用抽油机电机。
2． 无刷绕线式三相异步电动机电机
申请号为99115551.3、名为“无刷绕线式三相异步电动机电机”的发明专利采用在电机转子上安装一个频敏变阻器的方法，改善电动机的启动性能。它虽能增加电机启动转矩，减少启动电流；根除绕线电机碳粉、电火花引起的绕组匝间短路、击穿和集电环烧损等故障。但由于电机正常运转时，转子电流要通过频敏电阻，从而降低了电机的效率。频敏变阻器是一个电感，起动比较小，同时，为减少频敏变阻器发热量，和照顾电机的起动力矩，电机的起动电流一般均大于额定电流的4倍以上。它的主要性能同深槽或双鼠笼电机相当，所不同的只是一个利用“集肤效应”且在转子内部减少启动电流，另一个是增加一套频敏变阻器且安装在电机的转轴上，它们均以牺牲电机的效率为前提，不能在实际生产中广泛地应用。
3． 无刷自控绕线式异步电动机
2001年，作者申请了无刷自控绕线式异步电动机（专利号：ZL01277402.2）实用新型专利。它的目的是提高电机的启动比和运行时的效率。无刷自控电机的组成如图1所示，它的基本结构与无刷电机相同；不同之处，只是增加了离心开关，且启动电阻可以是纯电阻，通过多级离心开关短接。其主要优点是：A、因电阻是纯阻性的，提高了电机的启动比：B、在电机启动结束后，离心开关自动短接，减少了电机在转子启动电阻上的功率消耗，提高电机的效率。
但它存在以下不足：1、起动电阻需多级短接才能保证电动机的启动性能；2、大容量电机的离心开关制造成本高，体积大；3、金属电阻的热容量小。因此，无法在大容量电机上应用。
5. 无刷自控电机软启动器
2003年，作者申请了无刷自控电机软启动器发明专利（专利号为：ZL031128092）。无刷自控电机软启动器的结构如图2所示。它主要由机壳、电解液、动极板、施密特接触装置、弹簧、接线柱、安全阀、排气阀等构成。它第一次将水电阻安装在电机的转轴上，利用电机旋转时产生的离心力作为动力，控制起动电阻的大小，达到减少电机起动电流、增加起动转矩，使绕线式异步电动机实现无刷自控运行。第一次提出了离心排气阀的概念，并给出了离心排气阀的具体结构，实现了水电阻密封和排气的目的，使水电阻安装在电机转轴上得以实现。
它的启动控制原理是：当电机起动时，随着电机转速的升高，动极板在离心力的作用下，逐步靠近机壳，极板间的水电阻成反比地减少，并在达到额定转速时，与外壳短接，电阻降为零，完成电机的启动过程。
它的液体密封及排气原理是：电机静止时，阀门在阀簧的作用下，处于关闭状态，防止水电阻流失；电机启动后，水电阻在离心力作用下，远离轴套，形成轴套中心无水状态；同时，排气阀在离心力的作用下，克服阀簧阻力而打开，将产生的气体排出。
该装置通过数年的生产和运行后，逐步发现以下不足：A、未考虑液体转速滞后电机转速现象，当排气阀打开时，液体还未形成中心空的状态，造成喷液现象的发生；B、未设置防爆膜片，当电机堵转或其它故障时，排气阀无法及时排出产生的气体，会发生爆炸，威胁用户人身及设备安全；C、接线柱与动极板间采用软联接，接线柱螺栓无法定位，装拆联接导线时易造成螺栓联轴旋转，内部软联接导线定位变化，并使接线柱处出现漏液现象；D、软联接的导线因位置不确定，且是带电的，易与外壳间或相邻软导线间出现放电现象；E、极板是金属的，在水电阻中易出现电腐蚀现象；F、动极板及惯性块受到的离心力与电机转速平方成正比，极板间的距离与转速平方成反比(L=K1(K2-n2)其中：L是极板间距离、K1和K是常数，n是电机转速)，而转子电压与转速之间的关系是：U=K(n0-n) (其中U表示转子电压，n0表示电机的同步转速)。再，拉伸弹簧有初拉力，造成电机启动初期，随电机转速升高，启动电流及力矩明显下降，出现一个谷值(最低下降到启动初始电流50%以下)电流，电机启动性能明显变劣，失去了恒电流、恒转矩启动电机的目的；G、只考虑设置维修用的盖板，而未考虑其具体密封方案，造成启动器轴套、盖板和外圆环全部电焊联接，内部元件无法维修。
6. 无刷自控电机软起动器
2008年，作者申请了无刷自控电机软起动器实用新型专利（专利号为：ZL200820172688.7）。它的结构如图3所示，它由圆柱型外壳、弹簧、动极板、静极板、接线柱、离心排气阀、防爆膜片和极板移动短接装置等构成。动极板盘滑配在外壳的中心立柱上，动极板与静极板相邻面均设有(柔性)石墨板；静极板与接线柱硬联接，并通过绝缘子固定安装在外壳上。
无刷自控电机软起动器中的短接装置，由双轮、轴承和导轨构成。双轮和轴承联成一体，轴承外侧与导轨滚动联接，双轮与动极板滚动联接。导轨由一个近似于直角三角形的钢板构成，在靠近圆心的位置较低，随半径的增加逐步增高，并在靠近外壳的外圆柱处，角度忽然变小。极板短接过程是：电机启动时，随着电机转速的升高，双轮和轴承在离心力作用下，逐步升高，通过导轨、轴承和双轮传递给动极板盘，使动极板盘逐步向静极板靠近，并在接近额定转速时，与静极板快速短接，完成电机的启动过程。
离心排气阀由阀门、阀簧、杠杆、波纹座、波纹管等组成。静止时，通过阀簧使阀门关闭；当启动器内部压力高于设定压力，波纹管被压缩，通过杠杆使阀芯向上运动，打开阀门，完成泄压工作；同时，随着电机转速的升高，在离心力的作用下，电解液外圆侧的压力会升高，因波纹管安装在电解液外圆侧，当电机转速达到设定值时，也会被压缩，通过杠杆使阀门打开。因排气阀由液体压力控制，避免了因液体转速滞后电机转速发生的喷液现象。
设置了防爆膜片，当起动器内部压力高于防爆膜片设定压力时，膜片会破裂，将起动器内的水电阻迅速排出体外，保证了起动器安全可靠运行。同时，由于电解液的流失，动静极板间没有水电阻，使电机转子回路处于断路状态，转子电流降到零，通过电机的电流只有定子空载电流，电机会自动停止运行，保护了电机及其设备的安全。
本发明的技术贡献是：解决了启动器(专利号：ZL03112809.2)喷液、爆炸、极板易腐蚀、接线柱定位及软铜线与外壳放电等技术难题。但该装置仍存在：A、极板移动接触装置结构复杂，动静极板接触转速调试不方便；B、动极板盘受到的动力仍与转速的平方成正比，没有改善无刷自控电机软起动器的启动性能；C、因柔性石墨板的变形量很小，很难补偿动静极板的距离误差，会造成部分极板无法接触；D、石墨板提高了极板的使用寿命，但增加了接触电阻，使启动器发热，从而造成能源的浪费和水电阻的损失。
7. 防腐型水电阻二次短接极板
2009年，作者申请了防腐型水电阻二次短接极板（专利号为：ZL200920267713.9）实用新型专利。它在无刷自控电机软起动器上应用的结构如图4所示。它由动极板、动触头、静极板、静触头、动极板盘、联接螺杆、软铜带以及弹簧等组成；特征在于：动极板、动触头均通过弹簧和联接螺杆滑配在动极板盘上，且动触头比动极板低1mm左右；极板的材质是石墨的，触头的材质是金属的。因动触头比动极板低，使极板接触顺序是：先石墨极板接触后金属触头接触；断开的顺序是：先金属触头后石墨极板。
防腐型水电阻二次短接极具有防止极板及触头电腐蚀和熔焊的作用，同时具有接触电阻小、使用寿命长等优点。但该专利仅解决了无刷自控电机软起动器石墨极板接触电阻大和触头不同步接触问题，而未解决启动器的维修和极板移动装置的优化问题。
8．易修无刷自控电机软起动器
2010年，为克服现有无刷水电阻启动器的不足，即：A、为防止漏液，将启动器外壳全部电焊死，无法更换维修内部元件；B、现有无刷水电阻启动器，在电机启动初期，启动电流随电机转速升高而显著下降，无法达到恒电流恒转矩启动电机的目的。作者申请了易修无刷自控电机软起动器实用新型专利。
易修无刷自控电机软起动器的结构如图5所示，它由轴套、前盖板、接线柱、外圆环、后盖板、静极板、动极板、安全排气阀、防爆膜片、密封环和极板移动接触装置等构成。它的联接关系是：轴套与前盖板可通过螺母联接；前盖板与外圆环可通过螺栓联接；后盖板与外圆环可通过螺栓联接；后盖板与轴套间可通过螺母联接；在四个联接处分别设有密封环及安放密封环的凹槽；为降低生产成本，可将四个联接处中的一个或两个密封面进行电焊联接；还可只安装联接螺母或螺栓。当盖板设置四个轴向圆柱形密封面、并增设四个橡胶或其它弹性材料制成的密封环后，就有效解决了启动器密封与拆盖维修的矛盾。
易修无刷自控电机软起动器中的极板移动装置，由上支座、联接杆、联接轴、下支座、惯性块及弹簧构成；其联接关系是：上支座、下支座分别与前盖板和极板盘固定联接；中间通过杆和联接轴联接；杆上还安装有惯性块；盖板和极板盘间设有阻止滑动极板盘向静极板移动的弹簧。电机静止时，极板盘在弹簧和杆的作用下，远离静极板；当电机启动时，惯性块在离心力的作用下，拉动杆沿径向方向移动，杆拉动极板盘沿轴向向静极板移动。易修无刷自控电机软起动器中的极板移动装置，为保证与静极板间的绝缘距离，所述的上支座、杆、联接轴、下支座、惯性块及弹簧均设置在相邻动静极板间的空隙内成轴对称分布。
易修无刷自控电机软起动器中的惯性块，其特征在于：通过调整惯性块的质量和在杆上的安装位置，可以方便调整动极板与静极板接触时的转速。本装置中，惯性块受到的离心力与电机转速的平方成正比；极板盘受到的拉力与惯性块的离心力成正比；与杆和极板盘间夹角正切成正比；与惯性块的质量和在杆上的安装位置相关。这样，极板盘受到的拉力可通过调整惯性块的质量和在杆上的安装位置进行调整，且与电机转速成近似反比(L=K1(K-n))的关系，使之与电机转子电压U=K(n0-n)相适应，并使电机启动电流及转矩基本恒定，避免了电机启动时出现谷电流现象，达到了恒电流恒转矩启动电机的目的。
易修无刷自控电机软起动器的技术优势是：A、解决了启动器喷液和爆炸的技术难题；B、解决了接线柱联接螺栓定位及软铜线与外壳放电等技术难题；C、解决了极板易电化学腐蚀和石墨极板接触电阻大技术难题；D、解决了密封与拆盖维修的技术难题；E、通过改进极板移动接触装置，使电机启动力矩及电流基本恒定，改善了启动性能；F、简化了极板移动装置，节约了制造成本。
9. 后记
无刷自控电机软启动器于2003年通过了江西电机产品鉴定站性能鉴定，2004年通过了浙江省2004年度首批高新产品鉴定，已获得了一项发明专利、多项实用新型专利。目前已有万余台产品在全国使用，受到了用户的好评。但作为一个集电气、机械和电化学技术于一身的原创产品，随着近八年的使用，各种问题和缺陷逐步显现。这些问题大部分都得到了及时解决，但仍存在以下一些问题：
A、目前无刷自控电机软起动器只与用户配套，互换性差，没有形成自己的技术标准，不能规模化生产，造成生产成本驻高不下；B、水电阻通电后出现极板电化学腐蚀及产生气体，尽管采用石墨二次接触极板等技术后，有所改善，但它仍是影响本产品寿命的一个主要因素，迫切希望能得到电化学专家的帮助和指导；C、个别仿冒厂家，为逃避专利侵权责任，以改劣设计的方法生产类似产品，扰乱了无刷自控电机软起动器的市场秩序，危害了用户的切身利益。并使部分用户错误认为，仿冒产品就是无刷自控软启动器的全部，从而造成部分用户对无刷自控软启动器的安全性、可靠性、启动性能及寿命失去信心。
无刷自控电机软启动器的是一个新颖产品，它没有最好，只有更好。无刷自控电机软启动器只有在实际使用和制造过程中，不但发现它的不足并加以改进，才能使其充满活力，最大限度地满足用户的需要。同时，作者希望与有志于绕线电机无刷运行研究的朋友进行交流和合作，更希望有更多的朋友申请更多的相关专利，共同为该技术的进一步发展贡献一份力量。对改劣设计的仿冒产品，作者必将追究其侵权责任，以维护广大用户的切身利益，保证无刷自控电机软启动器健康有序地改进和发展。
作者简介
翟佑华：高级电气工程师，河南油田南阳石蜡精细化工厂设计所主任工程师，中国石油化工装备协会电气专业委员会电气专家委员，已申请专利八项，发表论文十余篇。
联系方式
通讯地址：河南油田南阳精蜡厂设计所 邮编：473132 手机：13137080750 无刷自控电机软启动器博客：http://zuh806-63.blog.163.com 电子信箱：zuh806-63＠163.com。
翟佑华
河南油田南阳石蜡精细化工厂
摘要：本文介绍了人们为实现绕线电机无刷运行，所采取的措施和步骤及每一个步骤所带来的技术进步。指出了无刷自控电机软起动器在生产、使用过程中发现的不足及解决的办法，使读者对绕线电机无刷运行有一个全面的了解和认识，为绕线电机无刷运行的研究和发展提供参考。
关键词：软起动器 起动电流 起动转矩 起动比 无刷自控 绕线电机
0. 背景技术
三相绕线转子交流异步电动机因转子回路可外接电阻、频敏变阻器或反电势，在降低电机启动电流的同时，增加了电机的起动转矩，并使电机起动比接近1（转子串电阻和反电势时，起动比接近1，串频敏变阻器时，起动比最高可以达到0.55，而普通的鼠笼型电机起动比小于0.2；采用降压启动后，因启动力矩与电流平方成正比，启动比会小于0.1）。因此，三相绕线式转子交流异步电动机在大容量、大转矩的机械设备中得到广泛应用。但：A、它需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面控制柜，控制设备复杂，运行维护成本高；B、碳刷、滑环、联接转子回路的电缆及短接装置需消耗大量的电能，降低了电机的效率；C、电刷与滑环间磨下的碳粉会导致电机绝缘的降低，引发电动机故障；D、电刷的磨损、压力弹簧锈蚀，引起电刷与滑环间打火造成拖动系统可靠性降低，运行维护工作量增大。因此，自绕线交流电机诞生开始，人们就一直探索它的无刷运行方案。
1． 深槽或双鼠笼电机
从三相异步电动机的运行特性可以知道，适当增加转子电阻，可以改善电动机的启动性能。在普通鼠笼电机中，转子电流回路是闭合的，无法串入电阻。人们从改变转子槽形或转子绕组电阻率入手，提高电机的启动性能。如：利用转子电流，在电机启动时，频率较高，深槽部分漏磁通多，阻抗大，出现启动电流较小的“集肤效应”现象，制成深槽或双鼠笼电机，来达到改善电机启动性能的目的。由于它人为地增加了电机转子漏抗或转子电阻，电机的最大启动转矩、正常运行的功率因素和效率（效率降低3—7%）均有所降低。深槽或双鼠笼电机是靠牺牲电机的效率来换取电机的启动性能，正因如此，它一般只用在对电气可靠性要求较高、不计较电机效率、单机容量较少的场合，如油田用抽油机电机。
2． 无刷绕线式三相异步电动机电机
申请号为99115551.3、名为“无刷绕线式三相异步电动机电机”的发明专利采用在电机转子上安装一个频敏变阻器的方法，改善电动机的启动性能。它虽能增加电机启动转矩，减少启动电流；根除绕线电机碳粉、电火花引起的绕组匝间短路、击穿和集电环烧损等故障。但由于电机正常运转时，转子电流要通过频敏电阻，从而降低了电机的效率。频敏变阻器是一个电感，起动比较小，同时，为减少频敏变阻器发热量，和照顾电机的起动力矩，电机的起动电流一般均大于额定电流的4倍以上。它的主要性能同深槽或双鼠笼电机相当，所不同的只是一个利用“集肤效应”且在转子内部减少启动电流，另一个是增加一套频敏变阻器且安装在电机的转轴上，它们均以牺牲电机的效率为前提，不能在实际生产中广泛地应用。
3． 无刷自控绕线式异步电动机
2001年，作者申请了无刷自控绕线式异步电动机（专利号：ZL01277402.2）实用新型专利。它的目的是提高电机的启动比和运行时的效率。无刷自控电机的组成如图1所示，它的基本结构与无刷电机相同；不同之处，只是增加了离心开关，且启动电阻可以是纯电阻，通过多级离心开关短接。其主要优点是：A、因电阻是纯阻性的，提高了电机的启动比：B、在电机启动结束后，离心开关自动短接，减少了电机在转子启动电阻上的功率消耗，提高电机的效率。
但它存在以下不足：1、起动电阻需多级短接才能保证电动机的启动性能；2、大容量电机的离心开关制造成本高，体积大；3、金属电阻的热容量小。因此，无法在大容量电机上应用。
5. 无刷自控电机软启动器
2003年，作者申请了无刷自控电机软启动器发明专利（专利号为：ZL031128092）。无刷自控电机软启动器的结构如图2所示。它主要由机壳、电解液、动极板、施密特接触装置、弹簧、接线柱、安全阀、排气阀等构成。它第一次将水电阻安装在电机的转轴上，利用电机旋转时产生的离心力作为动力，控制起动电阻的大小，达到减少电机起动电流、增加起动转矩，使绕线式异步电动机实现无刷自控运行。第一次提出了离心排气阀的概念，并给出了离心排气阀的具体结构，实现了水电阻密封和排气的目的，使水电阻安装在电机转轴上得以实现。
它的启动控制原理是：当电机起动时，随着电机转速的升高，动极板在离心力的作用下，逐步靠近机壳，极板间的水电阻成反比地减少，并在达到额定转速时，与外壳短接，电阻降为零，完成电机的启动过程。
它的液体密封及排气原理是：电机静止时，阀门在阀簧的作用下，处于关闭状态，防止水电阻流失；电机启动后，水电阻在离心力作用下，远离轴套，形成轴套中心无水状态；同时，排气阀在离心力的作用下，克服阀簧阻力而打开，将产生的气体排出。
该装置通过数年的生产和运行后，逐步发现以下不足：A、未考虑液体转速滞后电机转速现象，当排气阀打开时，液体还未形成中心空的状态，造成喷液现象的发生；B、未设置防爆膜片，当电机堵转或其它故障时，排气阀无法及时排出产生的气体，会发生爆炸，威胁用户人身及设备安全；C、接线柱与动极板间采用软联接，接线柱螺栓无法定位，装拆联接导线时易造成螺栓联轴旋转，内部软联接导线定位变化，并使接线柱处出现漏液现象；D、软联接的导线因位置不确定，且是带电的，易与外壳间或相邻软导线间出现放电现象；E、极板是金属的，在水电阻中易出现电腐蚀现象；F、动极板及惯性块受到的离心力与电机转速平方成正比，极板间的距离与转速平方成反比(L=K1(K2-n2)其中：L是极板间距离、K1和K是常数，n是电机转速)，而转子电压与转速之间的关系是：U=K(n0-n) (其中U表示转子电压，n0表示电机的同步转速)。再，拉伸弹簧有初拉力，造成电机启动初期，随电机转速升高，启动电流及力矩明显下降，出现一个谷值(最低下降到启动初始电流50%以下)电流，电机启动性能明显变劣，失去了恒电流、恒转矩启动电机的目的；G、只考虑设置维修用的盖板，而未考虑其具体密封方案，造成启动器轴套、盖板和外圆环全部电焊联接，内部元件无法维修。
6. 无刷自控电机软起动器
2008年，作者申请了无刷自控电机软起动器实用新型专利（专利号为：ZL200820172688.7）。它的结构如图3所示，它由圆柱型外壳、弹簧、动极板、静极板、接线柱、离心排气阀、防爆膜片和极板移动短接装置等构成。动极板盘滑配在外壳的中心立柱上，动极板与静极板相邻面均设有(柔性)石墨板；静极板与接线柱硬联接，并通过绝缘子固定安装在外壳上。
无刷自控电机软起动器中的短接装置，由双轮、轴承和导轨构成。双轮和轴承联成一体，轴承外侧与导轨滚动联接，双轮与动极板滚动联接。导轨由一个近似于直角三角形的钢板构成，在靠近圆心的位置较低，随半径的增加逐步增高，并在靠近外壳的外圆柱处，角度忽然变小。极板短接过程是：电机启动时，随着电机转速的升高，双轮和轴承在离心力作用下，逐步升高，通过导轨、轴承和双轮传递给动极板盘，使动极板盘逐步向静极板靠近，并在接近额定转速时，与静极板快速短接，完成电机的启动过程。
离心排气阀由阀门、阀簧、杠杆、波纹座、波纹管等组成。静止时，通过阀簧使阀门关闭；当启动器内部压力高于设定压力，波纹管被压缩，通过杠杆使阀芯向上运动，打开阀门，完成泄压工作；同时，随着电机转速的升高，在离心力的作用下，电解液外圆侧的压力会升高，因波纹管安装在电解液外圆侧，当电机转速达到设定值时，也会被压缩，通过杠杆使阀门打开。因排气阀由液体压力控制，避免了因液体转速滞后电机转速发生的喷液现象。
设置了防爆膜片，当起动器内部压力高于防爆膜片设定压力时，膜片会破裂，将起动器内的水电阻迅速排出体外，保证了起动器安全可靠运行。同时，由于电解液的流失，动静极板间没有水电阻，使电机转子回路处于断路状态，转子电流降到零，通过电机的电流只有定子空载电流，电机会自动停止运行，保护了电机及其设备的安全。
本发明的技术贡献是：解决了启动器(专利号：ZL03112809.2)喷液、爆炸、极板易腐蚀、接线柱定位及软铜线与外壳放电等技术难题。但该装置仍存在：A、极板移动接触装置结构复杂，动静极板接触转速调试不方便；B、动极板盘受到的动力仍与转速的平方成正比，没有改善无刷自控电机软起动器的启动性能；C、因柔性石墨板的变形量很小，很难补偿动静极板的距离误差，会造成部分极板无法接触；D、石墨板提高了极板的使用寿命，但增加了接触电阻，使启动器发热，从而造成能源的浪费和水电阻的损失。
7. 防腐型水电阻二次短接极板
2009年，作者申请了防腐型水电阻二次短接极板（专利号为：ZL200920267713.9）实用新型专利。它在无刷自控电机软起动器上应用的结构如图4所示。它由动极板、动触头、静极板、静触头、动极板盘、联接螺杆、软铜带以及弹簧等组成；特征在于：动极板、动触头均通过弹簧和联接螺杆滑配在动极板盘上，且动触头比动极板低1mm左右；极板的材质是石墨的，触头的材质是金属的。因动触头比动极板低，使极板接触顺序是：先石墨极板接触后金属触头接触；断开的顺序是：先金属触头后石墨极板。
防腐型水电阻二次短接极具有防止极板及触头电腐蚀和熔焊的作用，同时具有接触电阻小、使用寿命长等优点。但该专利仅解决了无刷自控电机软起动器石墨极板接触电阻大和触头不同步接触问题，而未解决启动器的维修和极板移动装置的优化问题。
8．易修无刷自控电机软起动器
2010年，为克服现有无刷水电阻启动器的不足，即：A、为防止漏液，将启动器外壳全部电焊死，无法更换维修内部元件；B、现有无刷水电阻启动器，在电机启动初期，启动电流随电机转速升高而显著下降，无法达到恒电流恒转矩启动电机的目的。作者申请了易修无刷自控电机软起动器实用新型专利。
易修无刷自控电机软起动器的结构如图5所示，它由轴套、前盖板、接线柱、外圆环、后盖板、静极板、动极板、安全排气阀、防爆膜片、密封环和极板移动接触装置等构成。它的联接关系是：轴套与前盖板可通过螺母联接；前盖板与外圆环可通过螺栓联接；后盖板与外圆环可通过螺栓联接；后盖板与轴套间可通过螺母联接；在四个联接处分别设有密封环及安放密封环的凹槽；为降低生产成本，可将四个联接处中的一个或两个密封面进行电焊联接；还可只安装联接螺母或螺栓。当盖板设置四个轴向圆柱形密封面、并增设四个橡胶或其它弹性材料制成的密封环后，就有效解决了启动器密封与拆盖维修的矛盾。
易修无刷自控电机软起动器中的极板移动装置，由上支座、联接杆、联接轴、下支座、惯性块及弹簧构成；其联接关系是：上支座、下支座分别与前盖板和极板盘固定联接；中间通过杆和联接轴联接；杆上还安装有惯性块；盖板和极板盘间设有阻止滑动极板盘向静极板移动的弹簧。电机静止时，极板盘在弹簧和杆的作用下，远离静极板；当电机启动时，惯性块在离心力的作用下，拉动杆沿径向方向移动，杆拉动极板盘沿轴向向静极板移动。易修无刷自控电机软起动器中的极板移动装置，为保证与静极板间的绝缘距离，所述的上支座、杆、联接轴、下支座、惯性块及弹簧均设置在相邻动静极板间的空隙内成轴对称分布。
易修无刷自控电机软起动器中的惯性块，其特征在于：通过调整惯性块的质量和在杆上的安装位置，可以方便调整动极板与静极板接触时的转速。本装置中，惯性块受到的离心力与电机转速的平方成正比；极板盘受到的拉力与惯性块的离心力成正比；与杆和极板盘间夹角正切成正比；与惯性块的质量和在杆上的安装位置相关。这样，极板盘受到的拉力可通过调整惯性块的质量和在杆上的安装位置进行调整，且与电机转速成近似反比(L=K1(K-n))的关系，使之与电机转子电压U=K(n0-n)相适应，并使电机启动电流及转矩基本恒定，避免了电机启动时出现谷电流现象，达到了恒电流恒转矩启动电机的目的。
易修无刷自控电机软起动器的技术优势是：A、解决了启动器喷液和爆炸的技术难题；B、解决了接线柱联接螺栓定位及软铜线与外壳放电等技术难题；C、解决了极板易电化学腐蚀和石墨极板接触电阻大技术难题；D、解决了密封与拆盖维修的技术难题；E、通过改进极板移动接触装置，使电机启动力矩及电流基本恒定，改善了启动性能；F、简化了极板移动装置，节约了制造成本。
9. 后记
无刷自控电机软启动器于2003年通过了江西电机产品鉴定站性能鉴定，2004年通过了浙江省2004年度首批高新产品鉴定，已获得了一项发明专利、多项实用新型专利。目前已有万余台产品在全国使用，受到了用户的好评。但作为一个集电气、机械和电化学技术于一身的原创产品，随着近八年的使用，各种问题和缺陷逐步显现。这些问题大部分都得到了及时解决，但仍存在以下一些问题：
A、目前无刷自控电机软起动器只与用户配套，互换性差，没有形成自己的技术标准，不能规模化生产，造成生产成本驻高不下；B、水电阻通电后出现极板电化学腐蚀及产生气体，尽管采用石墨二次接触极板等技术后，有所改善，但它仍是影响本产品寿命的一个主要因素，迫切希望能得到电化学专家的帮助和指导；C、个别仿冒厂家，为逃避专利侵权责任，以改劣设计的方法生产类似产品，扰乱了无刷自控电机软起动器的市场秩序，危害了用户的切身利益。并使部分用户错误认为，仿冒产品就是无刷自控软启动器的全部，从而造成部分用户对无刷自控软启动器的安全性、可靠性、启动性能及寿命失去信心。
无刷自控电机软启动器的是一个新颖产品，它没有最好，只有更好。无刷自控电机软启动器只有在实际使用和制造过程中，不但发现它的不足并加以改进，才能使其充满活力，最大限度地满足用户的需要。同时，作者希望与有志于绕线电机无刷运行研究的朋友进行交流和合作，更希望有更多的朋友申请更多的相关专利，共同为该技术的进一步发展贡献一份力量。对改劣设计的仿冒产品，作者必将追究其侵权责任，以维护广大用户的切身利益，保证无刷自控电机软启动器健康有序地改进和发展。
作者简介
翟佑华：高级电气工程师，河南油田南阳石蜡精细化工厂设计所主任工程师，中国石油化工装备协会电气专业委员会电气专家委员，已申请专利八项，发表论文十余篇。
联系方式
通讯地址：河南油田南阳精蜡厂设计所 邮编：473132 手机：13137080750 无刷自控电机软启动器博客：http://zuh806-63.blog.163.com 电子信箱：zuh806-63＠163.com。
热门招聘
相关主题
- 电机星三角降压启动怎么配热...
[10469] - 求助：电感式接近开关原理图（...[11211]
- 奇怪的电机转不动现象[11292]
- 求助：什么叫电机扫堂？[13047]
- 为什么三相四线电度表反转？[22459]
- 软起和变频是骗局吗?回某贴谬...[11977]
- 晶闸管软启动是个骗局？[51485]
- 电工证年审多少钱[12961]
- 电工同行--最好的电气绘图软...[10545]
- 如何判定三相异步电机的好坏...[25815]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
