直流永磁高速电机在电动紧线器上的应用

许剑1张春香2郑广晶1唐侃2张人怡2陈恩

(金华送变电工程有限公司1浙江金华321017;浙江诺和机电股份有限公司2浙江金华321017)

［摘要］在电网的架设过程中，紧线是一道重要的工序，目前靠人工操作手板紧线器来完成，工作量大，效率低下。一般的起吊和张紧装置采用的是交流电机，其电压高，安全性相对差些且体积较大，难以推广。因此新开发一种能够缩小整机体积、重量的直流永磁高速电机驱动的紧线器十分有必要。本文就简要地介绍直流永磁高速电机在电动紧线器上的应用。

［关键词］直流永磁高速电机、电动紧线器

ApplicationinElectricCableTightenerofDCPermanentMagneticElectricMotor

XuJian,ZhangChunxiang,ZhengGuangjing,TangKai,ZhangRenyi,ChengEnya

［Abstract］Duringtheprocessoftheelectricpowercablelining,it’sanimportantproceduretotighteningthecable.Itisnowfinishedbymanual-turningcalbetightenerswithwhichtheworkcostsalotofworkandlongtime.OthersuseliftingorhoistingdeviseofACmotor.Butitisofhighvoltage,biginvolumeandheavyinweight.Thusitisverynessarytodevelopeanewkindofcabletigtenerwithakindofelectricmotor,whichisbothsmallandlight.ThisarticlewillsimplyintroduceyouwiththeapplicationinelectriccabletightenerofDCpermanentmagneticelectricmotor.

［Keywords］DCpermanentmagneticelectricmotor;electricedcabletightener

0引言

在输电线路工程架线施工时，收紧高压线路，调整设备或器材的位置、更换绝缘子及其他施工工程中张紧时需要采用紧线器进行作业，高压线路是否拉紧直接关系到整个电力线路的正常使用。

现有的紧线器大多采用手扳动方式进行紧线操作，在收紧线路时需要花费较大气力。若采用电动紧线器既能降低使用者(操作人员)的工作强度，又能提高工作效率。一般的电动起吊和张紧装置采用的是交流电机，使用时间不受限，但其电压高，安全性相对差些且体积较大，难以推广；考虑到电力行业安全规程要求，且结合实际间歇性使用的操作环境，因此研究出一种采用低电压直流电源作为动力源且体积小的电动紧线器具有现实意义。

1概述

针对目前市场上的电动起吊和张紧装置的电压高、安全性差、体积大且在没有电源的环境中不能使用的不足之处，设计开发一种采用低压直流电源作为动力的张紧装置，其采用直流永磁高速电机驱动，经过齿轮传动系统减速，带动环形链条张紧负载。在输电线路施工时应用时，可大大提高其工作效率和安全性。直流永磁高速电机结构示意图见图1。

图1直流永磁电机结构示意图

1.1应用中选择直流永磁高速电机

在输电线路工程架线施工时，操作员身处高处，对于携带的工具需要安全和轻便。为了实现缩小紧线器的体积，减轻产品重量。（不完整）

经对比分析，直流永磁高速电机体积较小，能够适用于上述场合，并大大减轻整机体积、重量。其应用广泛，响应快速，具有较大的启动转矩、启动和制动平稳且控制精度高。直流无刷电机虽然体积相比更小，但一般过载能力较差，其采用电子线路实现换向，对于电子元器件的要求更高。对于紧线器这种动力设备上，有刷电机低速扭力性能优异、转矩大等性能更合适。

1.2克服直流永磁高速电机在应用中的弊端

新开发的电机增加了机壳厚度，比普通的带护磁环的结构散热效果好，且外壳采用低碳钢，导磁性能更好。

直流永磁高速电机由于其碳刷特性，电机末端设计了风叶，风叶内侧设有筋板和传动孔。电机轴的一端插入传动孔内以带动筋板旋转，风叶旋转以带动筋板旋转，筋板旋转产生风以对电机进行散热。方便电机冷却和吹出碳刷使用后产生的碳粉。

为了克服电机碳刷不可更换的弊端，设计了方便更换碳刷的卡扣方案，使得电机的保养和维护更方便，延长了电机的使用寿命，如下图2：

图2可更换碳刷的卡扣结构

1.3直流永磁高速电机供电电源的扩展

由于紧线器的电驱动采用直流永磁高速电机，其相应的供电电源除了可以选用一般的铅酸电池作为固定使用外，也可以采用轻便、体积更小的可充电锂电池组，进一步减轻重量，方便携带，满足单次作业。也可以扩展使用太阳能这种新能源。在户外输电线路工程架线施工时，充足的太阳能可为施工带来更方便持久的工作时间。如图3和图4：

图3锂电池组照片

图4太阳能电池照片

1.4电机的控制

采用了直流永磁高速电机，使得对其进行相应的控制成为可能。不但可以进行收、放控制，还可以进行实时数据检测、过流保护、负载显示以及数据记录保存等功能，方便后期维护和查找数据。

2性能比较

2.1以可拉负载为3吨的紧线器为例，在使用交流电机和直流电机的情况下，重量如表1：

2.2紧线器内使用普通直流电机和增加了机壳厚度和安装了风叶的直流永磁电机同时使用2分钟后的温升对比，如表2：

2.3以可拉负载为3吨的紧线器为例，满载工作1小时，配套使用的铅酸电池和锂电池的重量对比，如表3：

3结论

本文通过对电力紧线器的分析，对比之后选用直流高速永磁电机作为紧线器的动力源，设计了一种方便更换碳刷的电机卡扣，采用可充电锂电池或太阳能电池进一步缩小体积、减轻重量，同时还能进行数据处理实现过载保护，最终使紧线器的总体积、重量大大降低，使电动驱动紧线器的推广使用成为可能，对电力行业的技术创新、提升效率起到明显作用。