針對(duì)我礦三井向斜北主要通風(fēng)機(jī)距離配電所較遠(yuǎn)，造成主要通風(fēng)機(jī)電機(jī)功率因較低，無(wú)功損耗過(guò)大，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。投入進(jìn)相機(jī)與主要通風(fēng)機(jī)電機(jī)串級(jí)運(yùn)行后，改善了功率因素，具有設(shè)備投資少，經(jīng)久耐用，運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，減少線路損耗等優(yōu)點(diǎn)，并創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1 進(jìn)相機(jī)的結(jié)構(gòu)

　　進(jìn)相機(jī)屬于三相整流子電機(jī)，它與異步繞線式電機(jī)串級(jí)運(yùn)行，可以進(jìn)行相位補(bǔ)償，故稱進(jìn)相機(jī)。如圖1所示，它的基本結(jié)構(gòu)是一種能產(chǎn)生三相引入電勢(shì)的特殊電機(jī)。它的主體只有一個(gè)如同直流電機(jī)電樞的轉(zhuǎn)子，整流子上每對(duì)磁極裝三組電刷，按120度電角度均勻分布。與直流電不同的是，它完全取消了定子磁路，電樞槽是深埋的封閉槽。槽上封閉部分就作為電樞主磁通的閉合回路，因此，進(jìn)相機(jī)是沒(méi)有定子磁路的，其繞組通過(guò)電刷與異步機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)繞組串聯(lián)。進(jìn)相機(jī)的電樞由兩軸承座支承，并由單獨(dú)的輔助電機(jī)拖動(dòng)，輔助電機(jī)的功率一般為1.1kW。

　　

　　圖1 進(jìn)相機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

　　2 進(jìn)相機(jī)與主要通風(fēng)串極運(yùn)行如何改善功率因數(shù)COSΦ

　　進(jìn)相機(jī)與主電機(jī)（繞線式）串級(jí)運(yùn)行的電路聯(lián)接如圖2所示。

　　

　　圖2 進(jìn)相機(jī)與主要通風(fēng)機(jī)串級(jí)運(yùn)行示意圖

　　進(jìn)相機(jī)的電樞的輔助電機(jī)拖動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。從圖中可知，經(jīng)電刷輸入到進(jìn)相機(jī)電樞的電流，就是異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的三相電流I₂在轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。其轉(zhuǎn)速為：

　　n₂=60?2/P=60S ?1/P

　　式中 S——轉(zhuǎn)差率；

　　 ?1——公頻頻率；

　　 ?2——I2所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)頻率。

　　當(dāng)進(jìn)相機(jī)被輔助電機(jī)拖動(dòng)，以順相序方向（nk>n2）旋轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)實(shí)際電樞以（nk－n2）逆相序反向切割，因電樞繞組感應(yīng)電勢(shì)的頻率為?k=P nk－n2/60≠?2。

　　由于此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)電樞的相對(duì)切割方向反向。EKˊ的有效值為＝4.44×P×（nk－n2）/60×KW×W×Φm。

　　式中 EK——進(jìn)相機(jī)所產(chǎn)生的附加電勢(shì)；

　　 P——電樞繞組的極對(duì)數(shù)；

　　 n2——電流I2所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；

　　 Kω——繞組系數(shù)；

　　 ω——每支路匝數(shù)；

　　 nk－n2——進(jìn)相機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速；

　　 Φm——每級(jí)主磁通。

　　在相位上，EKˊ比I2ˊ超前90°，在這樣方式下，進(jìn)相機(jī)的串級(jí)接入相當(dāng)于在主電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入一個(gè)三相容抗。這正是能使主電機(jī)COSΦ得到改善的運(yùn)行狀態(tài)。

　　3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及其經(jīng)濟(jì)效益

　　在我礦三井向斜北應(yīng)用進(jìn)相機(jī)與主要通風(fēng)機(jī)（280kW）電機(jī)進(jìn)行串級(jí)運(yùn)行，現(xiàn)將進(jìn)相機(jī)投入前后的測(cè)試結(jié)果比較如表1（測(cè)試是在主要通風(fēng)機(jī)房進(jìn)行的）。

<sub>　　表1 進(jìn)相機(jī)安裝前后測(cè)試結(jié)果

　　

　　見(jiàn)表

　　上表直觀地反映出三井主要通風(fēng)機(jī)在安裝進(jìn)相機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償后各項(xiàng)數(shù)字的變化，由于功率因數(shù)提高后，使線路有功損耗減少及無(wú)功功率大幅度降低，因此其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。利用差值可計(jì)算它的經(jīng)濟(jì)效益。

（1） 有功功率減少22.3kW，年節(jié)約電力為195 348度。

（2） 線路損耗功率（線路長(zhǎng)4.0km、截面120mm²）。

根據(jù)公式W線=3I²Rτ×10^-3 經(jīng)計(jì)算，進(jìn)相后每

年線路損耗減少了25 459度電量。

（3） 每年節(jié)約無(wú)功電量約100萬(wàn)度，經(jīng)實(shí)測(cè)向斜北主要通風(fēng)機(jī)無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量K為

0.185，折合有功電量20萬(wàn)度。

　　由此可見(jiàn)，采用進(jìn)相機(jī)與主要通風(fēng)機(jī)串級(jí)運(yùn)行后節(jié)能效果極為明顯，每年可節(jié)約總電力約42萬(wàn)度，總經(jīng)濟(jì)效益約25.2萬(wàn)元。</sub>