变频器在矿用机械设备中应用探究

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1、变频器在矿用机械设备中应用探究［摘要］矿用生产往往是多小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。矿用机械设备的技术改造要求迫在眉睫。鉴于提升绞车的特殊性，本文将研制开发矿用机械设备系列变频器，用该系列变频器对原矿用提升机进行改造，具有良好的安全运行及节能效果。［关键词］变频器；矿用机械设备；应用中图分类号：U463.8文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）10-0032-01现在大多数矿用机械设备还在沿用传统的线绕转子异步电动机，用转子串电阻的方法调速。这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，起动电流和换挡电流冲击大;中高速运行振动大，

2、制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，斜井提升机运行中调速不连续，容易掉道，故障率高，因此，开发原矿用机械设备势在必行［1］。1使用矿用机械设备系列变频器的优点1）可以实现电动机的软起动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。2）起动及加速换档时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。3）运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。4）安全保护功能齐全，除一般的过电压、欠电压、过载、短路、温升等保护外，还设有联锁、自动限速保护功能等。5）设有直流制动、能耗制动、回馈制动等多种制动方式，使安全性更加可靠。6）该系统四象限运行，回馈能量直接返回

3、电网，且不受回馈能量大小的限制，适应范围广，节能效果明显［2］。2变频器在矿用机械设备应用的原理该系统的运行过程主要分为两个过程：1）绞车电机作为电动机的过程，即正常的逆变过程。该过程主要由整流、滤波和正常逆变三大部分组成。其中，正常逆变过程是其核心部分，它改变电动机定子的供电频率，从而改变输出电压,起到调速作用。2）绞车电机作为发电机的过程，即能量回馈过程。该过程主要由整流、回馈逆变和输出滤波三部分组成。其中，该部分的整流是由正常逆变部分中IGBT的续流二极管完成。二极管VD1和VD2为隔离二极管，其主要作用是隔离正常逆变部分和回馈逆变部分［3］。电解电容C2的主要作用是

4、为回馈逆变部分提供一个稳定的电压源，保证逆变部分运行更可靠。回馈逆变部分是整个回馈过程的核心部分，该部分实现回馈逆变输出电压相位与电网电压相位的一致。因为回馈逆变输出的是调制波，故为保证逆变的正常工作以及减少对电网的污染，我们增加了一个输出滤波部分，使该系统的可靠性更加稳定。鉴于矿区电压的波动性可能比较大的事实，由于变频器的回馈条件是要和电网电压有一个固定的电压差值，假若某时刻电网电压比较高，再加上回馈时的固定电压差值，则此时变频器的母线电压就会达到一个比较高的电压值：如果再有重车下滑，则母线电压会更高。此时的高电压就有可能威胁到变频器的大功率器件的安全，为此，该系统又加了

5、一个刹车部分，以保证变频器的安全⑷。3工程应用3.1矿用提升机概况矿井提升机是煤矿、有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全可靠运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。目前，大多数中小型矿井采用斜井串车提升，这种提升方式建井快、地面布置简单、投资少。传统斜井提升设备采用绕线转子电动机串电阻调速，电阻的投切用继电器-交流接触器控制。这种控制系统由于调速过程频繁，设备运行的时间较长，交流接触器主触头氧化，引起设备故障⑸。矿山井下采矿作业，采好的矿石通过斜井用串车拖到地面上来。串车与火车的运货车厢类似，只不过高度和体积小一些。在井口有一提升机，由电动机经减速器带动卷筒旋转,

6、钢丝绳在卷筒上缠绕数周，其两端分别挂上两列串车车厢，所示为提升机卷简机械传动系统结构示意图，在电动机的驱动下将装满矿石的列车从斜井拖上来，同时把一列空车从斜井放下去，空车起着平衡负载的作用，任何时候总有一列重车上行，不会出现空行程，电动机总是处于电动状态。这种拖动系统要求电动机频繁地正反转起动、减速制动，而且电动机的转速按一定规律变化。斜井提升机的动力由75kW绕线转子电动机提供，采用转子串电阻调速。绕线转子电动机转子串电阻调速，是消耗转差功率的调速，是耗能的低效调速方式。3.2提升机工作过程提升机无论是正转，还工是反转其工作过程是相同的,都有起动、加速、中速运行、稳定运行

7、、减速、低速运行、制动停车等七个阶段。每提升一次运行，的时间，与串车的运行速度、加速度及斜井的深度有关，各段加速度的大小根据工艺情况确定，运行时间由操作工人根据现场的状况自定。(1)第一阶段0〜11。串车车厢在井底工作面装满矿石后，发联络信号给井口提升机操作工人，操作工人再回复信号到井底，然后开机提升。重车从井底开始上行，空车同时在井口车场位置开始下行。(2)第二阶段tl〜t2。重车起动后，加速到变频器频率为五的速度运行，中速运行的时间较短，只是过渡阶段，加速时间内设备如果没有问题，立即再加速到正常运行速度。(3)