在包钢建设中创新、发明及技术的应用

   我在苏联历时两年半的工厂和研究所内的实习，使我对冶金工厂中各车间、各公用设施中装备功率大小不等交流和交流电机驱动的各类工作机械程序，如：水泵、风扇，变流机组，卷抇机，吊车上的大车，小车，吊钩升降，矿石球磨机，及轧机的各种辅传动：大剪、飞锯、辊道，升降台，移钢机，翻钢机及推床等等的运行性能及可能出现的各种故障都有了一定的了解。

  这些知识的积累，使我懂得了大学里学的直流电机学与交流电机学这两门课程应用在工厂里，同各种各样的工作机械结合在一起便组成了一门实用的学科 ：电力传动技术 。

  在苏联工厂实习中及回国后，我在国内参加的各大、中、小型工厂的建设中，电力传动的设备无处不在。由于其数量众多，且是操作机械的动力，问题也最多，维修工作量亦较大。维修工作量最大的便是各种不同容量交流电动机的起制动装置：接触器、继电器和铸铁电阻箱等。

  国内这些电器都是按苏联标准制造的，其中铸铁电阻箱发生故障的机率最高，维修工作量亦大。因一个铸铁电阻箱仅能承载400瓦，而大功率的交流绕线电动机，如1000千瓦轧钢主电机的起动，需配置约四十箱的铸铁电阻，其缺点是发热量大，占地亦大。铸铁电组箱故障率高的原因在其不合理的用材及结构，每箱铸铁电阻由二十片蛇形铸铁片组装而成，片与片靠铁螺丝杆压紧。

   大功率电机起制动时，各铸铁片发热膨胀，停车后铸铁片冷却缩小。反复的热胀冷缩导致鋳铁片松动，接触面氧化，导致接触不良而产生火花，形成了恶性循环而形响电机起动。 这时，电工就得将几十箱鋳铁电阻，逐箱拆开，取下鋳铁片用锉刀或砂纸将各接触面逐个打光，再组装合拢。

   检修的过程中，蛇形铸铁片很容易断裂，维修量很大。我一直在考虑，是否能找到一种能取代：继电器，接触器和鋳铁电阻箱 的用于啟动交流绕线型电动机的新型啟动技术 。

   在本溪煤铁公司处理南芬主变压器干燥和彩屯竖井主卷变流机组修复的经历使我领悟到，现行在钢铁厂普遍采用的技术装备需要革新提高的重要性和必要性。

   上述一些应用于各种功率等级交流绕线型交流电动机的起、制动枝术及其广为采用的：接触器、继电器和众多的铸铁电阻箱即是一例。

  我深信科学技术，尤其是目前在工厂中广为采用的技术装备必然会逐步被更先进、更可靠和更经济的科学技术装备所取代。因此我应该用心创新出新一代的交流绕线型电动机的起制动技术装置                                          

             啟 发

   1858年，我翻阅各种文献，发现在《东工学报》上刋登了一篇由东工杨子厚教授转载自俄文杂志的译文，题为感应变阻器 ，为苏联某单位的一个实验报告。

   其内容为，用三个钢管各外缠铜线，将其接成三相Y型结线。它接到一台交流绕线型电动机的转子三相滑环上，即可启动该电机。该文并从理论上作了分析：提出感应变阻器的等值电路为其电阻与电抗的串联。

   这篇译文引起了我的注意。因为它介绍的启动电器，正是我一直在考虑不用传统的继电器、接触器和鋳铁电阻箱 的另一种交流绕线型起动装置。

   交流绕线型电动机结构简单、耐用，但其产生轴力矩的机理并不简单。大学教科书内没有这方面的内容。

   我在苏联得到一本苏联专家送给我的：名为《lNDUCTl0N M0T0RS》即 《感应电动机》的技术书。它详细介绍了该型电动机的机械特性曲线。详述了其产生轴力矩的机理。其中最重要的几个环节是：1、电机轴力矩与转子电路中产生的电功率成正比，其计算式为P/S，S为对应电机转速的滑差率。2、在整个起动过程中，若能保持恒力矩，则对工作机械包括减速机的冲击最小。3、传统的继电器、接触器、电阻箱的起动方法，每次起动时，接触器每动作短接一段起动电阻，电机电流及轴力矩就会产生一次冲击。每次起动会出现三次到四次冲击。             
                    

                研究的目标

   我给自已定了一个研究的目标：即要研制出一种起动绕线型电动机的变阻器。将它接在电机转子电路中时：能赋于电动机恒力矩的起动特性。如能实现，则这种新一代的变阻器将有可能取代传统的继电器、接触器、电阻箱起动技术。

          难点与措施

   当时还没有任何一种能实现绕线型电动机恒力矩起动的技术及电器。因此要实现这个目标，就必需找到一种新机理和新材料，或一种新的综合手段，使前述P/S值在整个起动过程中能基本保持恒定。换言之，为要实现这个目标，就必需跳出传统起动技术及起动系统的圈子，创造或找到一条新路。

   一、电力科内建立电工试验室

   要将研制出一种新型的起动用的自动变阻器作为一个研究课题。我想必需建立一个电工试验室 ，配备理论基础扎实对科研工作有积极性的技术人员。我将我的计划向院长张建仁汇报后，他极为赞同。

   他表示将在经济上和条件上支持我的打算。他批出一笔款项，可用于购置试验室的设备，又请房产科在院内找到空闲房整修后作为包院的电工试验室。此举在钢铁设计研究院系统内属首创。电工试验室的任务很专一，它将在我的领导和指导下，集中精力研究这个课题。                 

    二、电工试验室人员配置

   我在科内挑选了两位技术人员，一位是清华大学电机系毕业生王如恩，另一位是鞍山钢校毕业的胡尔翥。王的理论基础扎实，胡过去干过钳工，动手能力强。王、胡两人配合默契，是一对好搭挡，也是我的得力助手。

   在以后十多年的研究和推广工作中，他们都作出了杰出的贡献。使我的研究方案逐步得到实现，且在之后的现厂推广应用中，取得很多成功实例，这些在后文中均将有详细介绍。以后随着研究工作的需要，电工试验室又陆续增加了三位技术人员，张澍、汤啟商和阎绍玺。                          

   三、电工试验室设备配置

   电工试验室的设备，完全为进行新型自动变阻器的大量试验而配置。按装了一套可调速的交流发电机组，它能提供从10到50赫芝交流变频的三相电源。一套直流发电机组，用以向交流变频机组供电。实验室内配置了全套测试仪表。

   研制的自动变阻器应该用鉄磁材料。根据我的安排，电工试验室对不同规格，不同结构及两种铁磁材料组装的变阻器进行了大量试验。

   铁磁材料选用了铸铁和钢板两种，铸铁铁心为空心圆柱形。高10CM，外径15CM，壁厚2CM。

   钢板铁芯为“E I”型，与普通变压器的矽钢片铁芯一样。钢板厚度为10MM，铁芯装绕组处高20CM，三根铁芯高各10CM。对钢板厚度为10MM，15MM及20MM，宽度为50MM及100MM等不同规格都进行了试验。

   我们对钢板铁芯変阻器在不同激磁强度下的电磁性能作了大量试验，测定了处于不同激磁强度时的铁心总损耗，计算了相应的铁芯单重电损耗。这一套试验历时约六个月，积累了上万个数据。试验中最化费精力和时间的是作出在不同激磁强度时，电动机起动力矩随转速而变的机械特性。因每个起动过程至少要做四到五个测点。