針對我礦三井向斜北主要通風(fēng)機距離配電所較遠，造成主要通風(fēng)機電機功率因較低，無功損耗過大，電能浪費嚴重。投入進相機與主要通風(fēng)機電機串級運行后，改善了功率因素，具有設(shè)備投資少，經(jīng)久耐用，運行可靠，維護方便，減少線路損耗等優(yōu)點，并創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟效益。
1 進相機的結(jié)構(gòu)
進相機屬于三相整流子電機，它與異步繞線式電機串級運行，可以進行相位補償，故稱進相機。如圖1所示，它的基本結(jié)構(gòu)是一種能產(chǎn)生三相引入電勢的特殊電機。它的主體只有一個如同直流電機電樞的轉(zhuǎn)子，整流子上每對磁極裝三組電刷，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，進相機是沒有定子磁路的，其繞組通過電刷與異步機轉(zhuǎn)子側(cè)繞組串聯(lián)。進相機的電樞由兩軸承座支承，并由單獨的輔助電機拖動，輔助電機的功率一般為1.1kW。
圖1 進相機結(jié)構(gòu)示意圖
2 進相機與主要通風(fēng)串極運行如何改善功率因數(shù)COSΦ
進相機與主電機（繞線式）串級運行的電路聯(lián)接如圖2所示。
圖2 進相機與主要通風(fēng)機串級運行示意圖
進相機的電樞的輔助電機拖動而旋轉(zhuǎn)。從圖中可知，經(jīng)電刷輸入到進相機電樞的電流，就是異步電機轉(zhuǎn)子的三相電流I2在轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)磁場。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)磁場頻率。
當(dāng)進相機被輔助電機拖動，以順相序方向（nk>n2）旋轉(zhuǎn)時，此時旋轉(zhuǎn)磁場對實際電樞以（nk－n2）逆相序反向切割，因電樞繞組感應(yīng)電勢的頻率為?k=P nk－n2/60≠?2。
由于此時旋轉(zhuǎn)磁場對電樞的相對切割方向反向。EKˊ的有效值為＝4.44×P×（nk－n2）/60×KW×W×Φm。
式中 EK——進相機所產(chǎn)生的附加電勢；
P——電樞繞組的極對數(shù)；
n2——電流I2所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場；
Kω——繞組系數(shù)；
ω——每支路匝數(shù)；
nk－n2——進相機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速；
Φm——每級主磁通。
在相位上，EKˊ比I2ˊ超前90°，在這樣方式下，進相機的串級接入相當(dāng)于在主電機的轉(zhuǎn)子回路中串入一個三相容抗。這正是能使主電機COSΦ得到改善的運行狀態(tài)。
3 現(xiàn)場測試及其經(jīng)濟效益
在我礦三井向斜北應(yīng)用進相機與主要通風(fēng)機（280kW）電機進行串級運行，現(xiàn)將進相機投入前后的測試結(jié)果比較如表1（測試是在主要通風(fēng)機房進行的）。
表1 進相機安裝前后測試結(jié)果
見表
上表直觀地反映出三井主要通風(fēng)機在安裝進相機進行補償后各項數(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功功率大幅度降低，因此其經(jīng)濟效益是顯著的。利用差值可計算它的經(jīng)濟效益。
（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4.0km、截面120mm2）。
根據(jù)公式W線=3I2Rτ×10-3 經(jīng)計算，進相后每
年線路損耗減少了25 459度電量。
（3） 每年節(jié)約無功電量約100萬度，經(jīng)實測向斜北主要通風(fēng)機無功經(jīng)濟當(dāng)量K為
0.185，折合有功電量20萬度。
由此可見，采用進相機與主要通風(fēng)機串級運行后節(jié)能效果極為明顯，每年可節(jié)約總電力約42萬度，總經(jīng)濟效益約25.2萬元。
