開關磁阻電動機調速系統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 龍礦集團機電維修中心，山東 龍口 265700）

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開關磁阻電動機調速系統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 龍礦集團機電維修中心，山東 龍口 265700）

摘 要：開關磁阻電動機調速系統是最新一代調速系統，自在望田煤業使用該型采煤機以來，根據現場使用存在的問題，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問題，實踐證明，開關磁阻電動機性能的優異及特點。

關鍵詞：開關磁阻電動機；維護和保養；應用研究

0　引言

開關磁阻電動機（簡稱SRD）是一種新型調速電機，調速系統兼具直流、交流兩類調速系統的優點，是繼變頻調速系統、無刷直流電動機調速系統的最新一代無極調速系統。它的結構簡單堅固，調速范圍寬，調速性能優異，且在整個調速范圍內都具有較高效率，系統可靠性高。開關磁阻電動機（SRD）是一種新型的調速電機，兼具直流和交流調速系統兩種調速系統的優點，該變頻調速系統，是最新一代的無刷直流電機調速系統無極調速系統。其特點是結構簡單、強大、寬調速和速度控制性能很好，其優點是在整個速度范圍寬、效率及系統可靠性高。MWG200/500-CD型開關磁阻式電牽引采煤機就是采用“SRD”調速系統，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，電機不怕悶車等優點。

1　開關磁阻電機的工作原理

開關磁阻電動機驅動系統主要由開關磁阻電機（SR），電源轉換器，控制器， 轉子位置檢測器四個主要部分組成。控制器包含控制電路和電源轉換器，轉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。電源轉換器SR電機提供能量所需的操作。中央系統，控制器SR電機運行狀態的控制系統。控制器是系統中樞，實現對SR電動機運行狀態的控制，控制器必須借助從位置傳感器獲得的轉子位置信息控制器從位置傳感器的轉子位置信息，以確保在正確的時刻打開或關閉相應的相繞組。開關磁阻電機（SR）是SRD實現機電能量轉換組件， 也是SRD不同于其他電機驅動系統的主要標志。

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電動機轉向無關相繞組的電流方向，但只取決于相繞組電流的秩序。SR電機驅動的共同特點是有再生的效果，系統效率高。

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

2　開關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，電機時常出現報警停機

在井下生產運行一段時間以后，采煤機經常出現開關磁阻牽引電機報警停機現象。通過井下現場分析與判斷，問題的主要來源是在牽引電動機轉子位置傳感器。通過轉子位置信號的檢測，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；另外由于采煤機截割原煤過程中有振動，牽引電機內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

在生產過程中，其電控系統（磁阻電機、控制單元、整流單元及PLC控制中心等）發生事故或損壞后，在地面維修好后由于開關磁阻電機等部件無法用普通電源測試，下井安裝完后發現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，開關磁阻電機等電控均可在維修車間試運轉正常后在下井待用，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動機。

4　使用效果

（1）系統具有較高的可靠性。從電動機的電磁結構上看，線圈繞組與磁路相互獨立，各自在軸角范圍內產生電磁轉矩。從控制結構來說，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生故障時，就停止該相工作，并不會對其他繞組輸出功率產生影響。

（2）大起動轉矩，低起動電流。控制器從電源吸收的電流小，起動轉矩大是該電機系統的一個重要特征。該電機系統啟動電流為額定電流的15%時，起動轉矩就可達到額定轉矩的100%；當起動電流為額定電流的30%時，起動轉矩可實現額定轉矩的250%。

（3）可控參數多，調速控制性能好。更多的可控參數，意味著靈活和方便。可以根據發動機和電動機的運行要求，不同的控制方法和參數值的條件，可以讓它運行在最佳狀態（如最大的和最有效的輸出，等等），還可使各種功能實現一個特定的曲線。

（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，靈活，方便，容易在不同的負載下實現高效優化控制。

（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生的電能占整個發電量的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。開關磁阻電動機驅動系統比其他調速系統效率至少提高10%，在較低的速度和非定額負載下效率更加明顯，可以促進取代現有三相交流異步電動機和變頻調速系統。

5　結語

目前開關磁阻電動機調速型采煤機在我礦使用效果較好，安全性、經濟性、可靠性均明顯優于其它調速型采煤機。經過對在使用維護過程中出現的各種技術難題的逐步解決，開關磁阻電動機調速型采煤機的優良性能得到充分發揮。

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，現任山東能源龍礦集團望田煤業任副總。