无刷自控电机软起动器原理与应用
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摘要: 1背景 鼠笼式三相异步电动机直接起动，起动电流达到电机额定电流的5-8倍，起动转矩只有电机额定转矩的0.6-1.2倍（随着电机容量的增大,起动转矩越来越小），电机的起动比小于0.2。如采用降压起动，不但起动设备复杂， ...
&&&&鼠笼式三相异步直接起动，起动电流达到电机额定电流的5-8倍，起动转矩只有电机额定转矩的0.6-1.2倍（随着电机容量的增大,起动转矩越来越小），电机的起动比小于0.2。如采用降压起动，不但起动设备复杂，成本高，还由于起动转矩与起动电流的平方成正比，电机的起动比成正比地减少,因此,&鼠笼式三相+起动装置,只能用在起动转矩小的风机、水泵等电机上，而不能用在球磨机、破碎机、轧钢机等设备中。
&&&&三相绕线式转子交流异步电动机因转子可外接电阻、频敏变阻器和反电势。它不但能限制电机的起动电流，还能增加电机的起动转矩和起动时的功率因素，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）。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。但三相绕线式转子交流异步电动机因需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面且常用起动设备存在以下不足：
&&&&A、频敏变阻起动柜：它是将绕线式电机转子回路通过滑环、碳刷引入地面的频敏变阻起动柜内，在电机起动时，串入频敏变阻器，随着电机转速的增加，转子电流频率的降低，频敏变阻器阻抗逐步减少，达到连续限制电机起动电流的目的。电机起动结束后、还需通过或短路环将频敏变阻短接（部分中小型电机在转子上装有短路环）。串频敏变阻器起动，由于频敏变阻器实际上是一个电感元件，它降低了电机的功率因数，电机的起动比小于0.55。因此，它一般用在对起动转矩要求不太高的风机、水泵、空压机和球磨机电机上。它的变形产品：无刷无环起动器是将频敏变阻器直接安装在电机转子上，实现电机无刷运行。无刷无环起动器存在：（1）起动电流一经出厂，就无法调整。（2）重量是无刷自控电机软起动器的2倍以上，且起动器最大功率无法越过500KW。（3）电机正常运行时，频敏变阻器不短接，会产生一定的功率消耗，降低了拖动系统的效率。
&&&&B、绕线式异步电机串电阻多级起动柜，它也是将电机转子电流引入起动柜内，通过时间、电流或凸轮控制器改变电阻的大小，达到增加电机起动转矩、减少起动电流的目的。它的最大优点是：由于串入转子回路是纯电阻，功率因数高，起动比接近1。但起动控制装置复杂，且起动过程中需频繁切换起动电阻，造成多次冲击电流，因此，它只用在对起动转矩要求特高的起重机，轧钢机等设备上。它的变型产品是：绕线式异步电动机液态电阻起动柜，它是将液体电阻串入电机的转子回路，通过改变极板的距离，从而改变液体电阻的大小，达到无级连续调整电机起动转矩和起动电流的目的。它与凸轮控制器改变电阻相比，最大的优点是：1）无级连续调整电机电流，2）可以通过改变电解液的浓度，方便地改变起动电阻的大小，达到改变起动电机电流的目的；缺点是：1）常见的绕线式异步电动机液态电阻起动柜，没有考虑液体电阻对极板及其传动设备的腐蚀作用；2）没有考虑装置的密封和防爆、没有考虑环境温度对起动装置的影响，造成寿命低；3）电机起动过程完全由伺服电机控制，不能自动适应电机的起动过程；4）应用范围小，不能安装在有振动的地方（如行车上）和北方的室外；5）体积大、运行维护工作量大、造价高等缺点。
&&&&柜式起动设备均需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面控制柜，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。滑环、电刷压力弹簧锈蚀，引起电刷与滑环间打火。因对电机保养提出了更高的要求。同时电机起动过程人为给定，不能适应不同负载；起动装置多、二次回路复杂、故障率高、维护保养技术要求高、拖动系统综合价格高是它们共同的另一个通病。
2&&&技术原理
&&&&无刷自控电机软起动器是结合了无刷无环起动器和液态电阻起动柜的优点且克服它们的不足而设计的。它的控制原理与绕线电机液态电阻起动柜相当，所不同的是，将起动电阻直接安装在电动机的转轴上，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的装置。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。它的内部原理结构简图如图1所示，当电机起动时，一方面，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，串入电机转子内的电阻成比例地减少，并在达到额定转速时，与外壳短接，电阻降为零；另一方面，动极板与机壳间的水电阻，因通过电流而发热，在水电阻负温度特性的作用下，电阻也会逐步减少。在电机转速和温度两方面的作用下，使电动机以近似于恒定电流、恒定转矩起动。
&&&&无刷自控电机软起动器控制原理如图2所示，起动器出厂后，用户可以通过改变电解液的浓度，改变起始电阻的大小，以达到方便无级调整电机的起始（堵转）电流，满足不同负荷对起始电流的要求。
&&&&为保证水电阻能在电机转子上长期免维护运行，无刷自控电机软起动器在整体设计上应用了以下技术：
&&&&A.选用具有下述特性的电解液为水电阻：A、对金属（铜和钢）具有防锈作用；B、通过大电流后，不发生电解液变质、极板腐蚀、产生气体的化学反应；C、电解液的冰点为-25℃，沸点为120℃，以满足不同环境下安全工作的要求。
&&&&B.起动器采用金属全密封结构，尽可能减少密封面数量。
&&&&C.设置安全排气阀，在电机转速达到额定转速后，自动打开排气阀，保证正常运行时，起动器内部的压力与大气压一致；同时，为避免因电机长时间堵转，电解液烧开、起动器内部压力升高，设置了安全阀，保证电机及起动器的安全。
&&&&D.为防止极板在额定转速附近，处于断续接触状态，同时，为增加触头接触应力，减少接触电阻，设置了施密特接触装置，提高短接触头使用寿命和电机正常运行时的损耗和起动器的发热量。
3&&性能指标
&&&&无刷自控电机软起动器实现了绕线式异步电动机无刷自控运行，避免了绕线式异步电机因存在滑环、碳刷，造成运行维护工作量大、故障率高的缺点，达到了以下效果：
&&&&a）无刷自控电机软起动器能以起动比为1的方式起动电动机。避免了鼠笼式异步电动机直接起动，起动比小于0.2。安装液态电阻（热变电阻）、磁控电抗器、固态（晶闸管）软起动设备，起动转矩与起动电流的平方成正比，当电流降低50%时，起动转矩降低75%的影响，起动比小于0.1这一缺点。
&&&&b）无刷自控电机软起动器出厂后，用户可以通过改变电解液的浓度，改变起始电阻的大小，以达到调整电机的起始（堵转）电流，满足不同负荷对起始电流和起动转矩的要求，避免了传统起动装置起动电流不能无级调整这一缺点。
&&&&c）无刷自控电机软起动器起动过程是电机根据本身的转速自动完成，无需人去干涉。其它起动装置一般靠、电流继电器等间接控制；电机起动结束后，还要靠人去将起动装置退出运行（特别是高压电机），如退出时机不对，会威胁电机、机械、供电和起动设备的安全运行。
&&&&d）当电网电压较低或负载较重，造成电机输出转矩不足时，水电阻的温度会因通过电流而升高，电阻自动降低，从而逐步提高电机电流，增加电机起动转矩，确保电机一次起动成功。
&&&&e）无刷自控电机软起动器使电机的起动电流限制在额定电流附近，避免过大的起动电流对电机和供电设备造成的各种危害。
&&&&f）如电机出现长期堵转现象，电机会自动加热电解液。由于消耗在电解液上的有功功率远大于消耗在电机绕组上的有功功率，电解液会很快烧开，当电解液烧干后，电机转子没有通电回路，相当于起动电阻变成无穷大，电机转子电流会自动降为零，达到保护电机的目的。
&&&&g）电机运行过程中，遇到突加负载（如轧钢机在轧钢过程中出现堵转），随着电机转速的降低，起动电阻会自动串入转子回路，达到增加转矩，减少电流，保护电机安全的目的。
&&&&h）一台1400KW电机无刷自控电机软起动器的市场售价仅2万元。而相同容量的常规软起动装置需10万元以上，一台1400KW电机无刷自控电机软起动器外形仅是一个Φ600×320的圆柱体，并直接安装在电机上。而相同容量的高压鼠笼式异步电动机液态电阻（热变电阻）起动装置外形尺寸为（）×，需进行基建投资。
&&&&i）电机和起动装置合为一体变成了无刷自控电机。对用户来说，它就是一台具有优良起动性能（不用配置起动控制柜及相应电缆、控制电缆，不用考虑起动设备安装调试，就能使电机以起动比为1起动）的“鼠笼式异步电动机”。起动设备安装完成后，对起动装置无需进行任何操作和维护。
4&技术的创新性与先进性
本技术主要创新点及先进性是在国内首次采用了：
&&&&A．将起动电阻直接安装在电动机的转轴上，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。
&&&&B．选用具有下述特性的电解液为水电阻：A、对金属（铜和钢）具有防锈作用；B、通过大电流后，不发生电解液变质、极板腐蚀、产生气体的化学反应；C、电解液的冰点为-25℃，沸点为120℃，以满足不同环境下安全工作和提高使用寿命的要求。
&&&&C．设置安全排气阀，在电机转速达到额定转速后，自动打开排气阀，保证正常运行时，起动器内部的压力与大气压一致；同时，为避免因电机长时间堵转，电解液烧开、起动器内部压力升高，设置了安全阀，保证电机及起动器的安全可靠运行。
5&技术的成熟程度，适用范围和安全性
&&&&无刷自控电机软起动器是在“无刷自控绕线式异步电动机”（专利号：）实用新型专利的基础上，同温州市曙光起动设备有限公司共同开发研究成功，并获得了名为“无刷自控电机软起动器”的实用新型专利（专利号：）。无刷自控电机软起动器分别于2002年12月和2004年3月两次通过江西省电机产品检测站性能检测，全部指标均满足《WZR无刷自控电机软起动器》（Q/SG001-2003）企业标准的要求。无刷自控电机软起动器被列入浙江省2004年第一批省级新产品试制计划（浙江发计［号，项目编号：0030），于2004年12月通过省级新产品鉴定（浙科鉴字［2004］第130号），该鉴定委员会认为，无刷自控电机软起动器在绕线式异步电机起动方面，处于国内领先水平。现该产品已投入批量生产。
&&&&无刷自控电机软起动器可广泛应用于冶金、机械、化工、矿山、建材等所有工业领域的球磨机、破碎机、风机、水泵、打浆机等电机传动设备中绕线式异步电动机的起动，它是频敏变阻器起动装置的理想替代品。
&&&&无刷自控电机软起动器由于采用了双重安全排气阀，且安全排气阀最高动作压力小于0.2MP，起动器外壳承受压力大于2MP；电解液的成分与汽车用防冻液相当，保证了本装置安全可靠运行。同时，如电机出现堵转现象，电机会自动加热电解液。由于消耗在电解液上的有功功率远大于消耗在电机绕组上的有功功率，电解液会快速烧开，当电解液烧干后，电机转子没有电流通路，电机转子电流会自动降为零，达到保护电机的目的。
6&&应用情况及存在问题&
&&&&无刷自控电机软起动器自2003年3月投放市场，就以简单的结构、优良的起动性能、运行维护工作量少、自动适应不同的负载和电压波动、保护电机、使用寿命长和价格仅为同类起动装置的30%左右等特点产品，受到了用户广泛的好评，创造了良好的社会效益和经济效益。产品在两年的时间内，就销遍了中国大陆除西藏外的所有省、市主自治区，年产值达到300万元。下面是一些典型应用实例：
&&&&■天津市静海水利局排灌中心站，有数十台水泵电机，原均使用频敏变阻器起动柜起动电机，由于它必须使用碳刷、滑环、起动控制柜等装置，故障率高。该公司为提高排水装置的可靠性，决定全部采用“无刷自控电机软起动器”，使起动电流由电机额定电流的4倍降为额定电流的两倍，满足了该公司对起动装置的要求。
&&&&◆湖南柿竹园有色金属有限责任公司，有两台380V，280KW球磨机电动机，原均使用频敏变阻器起动柜起动电机，电机起动时，起动电流达到电机额定电流的4倍以上，单台电机起动时的电压降达到电源额定电压的10%以上。同时，由于该公司离电源中心较远，电源电压较低，经常出现电机起动失败现象，严重时，出现起动装置损坏。采用“无刷自控电机软起动器”后，电机的起动电流降到电机额定电流的2倍左右，电机起动压降降为额定电压的6%，并且从未出现电机起动失败现象，减少了电机运行维护工作量和故障率，受到了现场运行维护人员的喜爱。
&&&&◆北京首钢水厂铁矿3000米矿石输送带上，8台6KV、480KW输送带电机，已全部更换成无刷自控电机软起动器。由于效果明显，该公司2004年第十二期《矿山机械》杂志上，发表了《无刷起动器在绕线式异步电动机上应用》的学术论文，受到了读者的广泛欢迎。
&&&&◆海螺集团宁国水泥水的球磨电机起动装置，已全部更换成无刷自控电机软起动器。由于可靠性高，运行维护工作量小，不但降低了电机运行维护成本，同时增加了水泥厂的产量，引起了海螺集团公司的高度重视，该公司下文，要求各下属水泥厂对现运行的球磨电机起动装置进行无刷自控运行改造。
无刷自控电机软起动器存在的主要问题是：
&&&&●但受起动器散热条件及体积的限制，无刷自控电机软起动器只适合于起动频度每小时不超过六次，连续起动不超过三次，功率范围为30—2000kW的绕线式异步电动机。如产品不能应用于起停（正反转）特频繁的起重机类负载上。
&&&&●由于采用了水电阻，电机正常运行时，每两到三年左右需更换一次水电阻，还不能达到使电机起动装置完全免维护运行的目的。
注1：起动比为起动转矩倍数与起动电流倍数之比，简称为起动比。如鼠笼式异步电动机直接起动，起动电流为额定电流的6倍，起动转矩为额定转矩的1.2倍，那么，电机的起动比为0.2。
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球磨机的异步电动机启动方法
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鼠笼电机与绕线式转子电机的区别
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发表于： 16:33:00 楼主
鼠笼电机与绕线式转子电有什么区别？什么情况用鼠笼电机．什么情况用绕线式转子电机．望各师傅告知．
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加TA为好友 发表于： 16:54:00 1楼
找本电机学方面的书看看
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加TA为好友 发表于： 18:33:00 2楼
绕线式转子电机基本被淘汰你多花点时间在鼠笼电动机上吧
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加TA为好友 发表于： 18:33:00 3楼
绕线式转子电机基本被淘汰你多花点时间在鼠笼电动机上吧
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加TA为好友 发表于： 18:42:00 4楼
为什么被淘汰
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加TA为好友 发表于： 18:49:00 5楼
因为绕线式转子电机主要用于调速运行,元件多,体积大,维护复杂变频器的发展让鼠笼电动机的调速性能有了很大改观,使用维护很方便,所以绕线式转子电动机被淘汰
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加TA为好友 发表于： 19:17:00 6楼
我想离淘汰还早呢吧，变频器太贵，控制小电机还行，要是到了几百千瓦的，有几个用的起，坏了就更难修。绕线也不全是因为调速存在的，它的启动转矩很大，对那些大惯性负载很适合。矿山设备上的球磨机很多是用绕线电机拖动的，维护起来也不麻烦就是换换碳刷什么的。
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加TA为好友 发表于： 20:17:00 7楼
绕线就是麻烦在滑环和碳刷。相比鼠笼电机，优势是很容易做到起动电流小、启动力矩大。　　个人以为，普通小功率电机用鼠笼就够了，用绕线反而麻烦。对于大功率高压电机，在目前高压变频尚不稳定而且价格很高的情况下，用绕线电机，水阻启动外加一些传统的调速方式，还是有优势的。　　不知道各位有没有人听说过无刷无环绕线转子电动机。
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加TA为好友 发表于： 20:45:00 8楼
无刷无环绕线转子电动机是将滑环和碳刷取消，只把转子三相绕组的六根线头留出的无头电机，它要配合无刷无环软启动器使用。将启动器安装到转子上，再把转子的六根线接上去，就可以实现频敏启动的效果了，而且无需维护。温州好像有一家叫曙光的生产这种启动器
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加TA为好友 发表于： 21:43:00 9楼
绕线式电机现在有许多地方一直在使用，估计在市场上还将存在一段时间。至于两种电机区别是很大的，在结构、工作原理、启动性能、调速性能，甚至价格成本上都差别很大。
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加TA为好友 发表于： 09:35:27 10楼
在冶金行业,绕线电机用的非常多.他主要用于较大的电机,转子可以串接电阻等
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加TA为好友 发表于： 09:42:45 11楼
绕线就是麻烦在滑环和碳刷。相比鼠笼电机，优势是很容易做到起动电流小、启动力矩大
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加TA为好友 发表于： 15:43:55 12楼
绕线电机一般功率较大，起动性能好。
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加TA为好友 发表于： 19:02:04 13楼
绕线电机多用在起重行业，如行车。
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加TA为好友 发表于： 20:17:30 14楼
变频器的启动转矩无法与绕线转子比哦,特别是大型的重载电机.
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加TA为好友 发表于： 10:04:50 15楼
绕线式电机在行车车用的比较多，异步就不用说了
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加TA为好友 发表于： 19:36:17 16楼
一.绕线式的需要串联电阻启动,而鼠笼的不需要.二.一般绕线式的电机启动力锯要大一些,切多用于起重设备
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加TA为好友 发表于： 10:52:21 17楼
&&&& 绕线电机为什么会被淘汰？现在的风力发电机和绕线电机的原理差不多，大功率的还是绕线电机比较强，绕线电机发电分为定子发电和转子发电，都可以反馈
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加TA为好友 发表于： 10:53:45 18楼
&&&&& 对于直投额定电压的绕线电机确实要串联电阻&& 如果电网容量够也没关系&& 还可以通过降压启动的方式
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加TA为好友 发表于： 08:57:54 19楼
回复内容：
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。
内容的回复：
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！
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加TA为好友 发表于： 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、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：ZL）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：ZL）。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：ZL.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：ZL)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：ZL.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。
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：　无刷自控电机软启动器博客：http://zuh806-63.　电子信箱：zuh806-63＠。
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