变频器在采矿掘进设备上的应用

摘 要 用变频器对三相异步电动机实现软启动是一种较为理想的启动方法，可以根据负载的实际情况设定启动方式、启动时间等参数，在工程上应用比较广泛。变频器的输出频率不变（通过预置实现此功能，也可以使输出频率恢复到原来的频率，本文将主要探讨变频器在煤矿掘进设备上的应用。

关键词 变频器；煤矿；掘进设备

中图分类号TD4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0174-02

煤矿掘进设备异步电动机的变频器电气系统具有两个变频器，每根据交流电动机无级调速的需要诞生了变频技术，交-直-交（AC—DC—AC）变频电路是一种应用最广和最具有发展前景的交流调速方法。例如，在煤矿井下使用的交流电牵引采煤机的牵引系统、交流运煤车的牵引系统等，都采用变频调速控制。

1 变频器调速的功能分析

异步电动机的矢量控制，是第2代变频器的主要特征。矢量控制，又称磁场定向控制，它是20世纪70年代初，德国F.Blasschke科学家首先提出的，其原理是控制异步电动机的转子磁链，以转子磁通定向，然后分析定子电流，使之成为转矩和磁场两个分量，经过坐标变换实现正交或解耦控制，最后转换成了等效的直流电机调速系统，实现交流异步电动机的无级调速，这是最大的优点。当电动机处于再生发电状态时，回馈到直流侧的再生电能可以方便地回馈到电网，便于四象限运行；直流电压可以迅速改变，故调速系统动态响应比较快。所以电流型变频器适用于频繁急加减速的大容量电动机的传动。

有些产生机械的电动机装设速度传感器是不大方便的。因此，进一步提出无速度传感器矢量控制方法，它是根据异步电动机实际运行的相电压和相电流，以及定子、转子绕组参数推算出转速的观测值，进而计算出转子磁链和转矩电流的观测值，以实现磁场定向的矢量控制。由于转速观测值和转矩电流的观测值的精度，受所用计算参数与电动机实际运行参数之间偏差的影响，无速度传感器矢量控制调速精度和调速范围，均低于带转速传感器的矢量控制系统。但是，无速度传感器的矢量控制系统，不需要装设转速传感器，使用方便。

2 煤矿掘进设备异步电动机的变频调速工作原理

变频器的类别：1）交-交变频器。把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源。目前迅速得到普及应用的主要是这一种；2）电流型。直流环节的储能元件是电感线圈 ；3）电压型。直流环节的储能元件是电容器 。KM1用于将电源接到变频器的输人端，KM：用于将变频器输出端接至电动机，KM2用于将工频电源直接接至电动机上，FR工频运行时的过载保护装置。工作过程：KM2先闭合，KM1后闭合，电动机进行软启动，当变频器的输出频达到50Hz时，即电动机的转速已达到额定值，先断开KM2，后断开KM1，使电动机脱离变频器，经适当的延时后合上KM，，即将工频电源接至电动机上。切换控制的基本要求，切换前电动机的转速等于或接近额定转速。通常，切换时电动机的转速以不低于额定转速的70%为宜。主控板也即微机板，它是变频器的心脏，各种信息的处理、控制以及指令的发送，都由它来完成，IGBT的驱动信号也由它产生。

如采煤机在调度时，并不截割煤炭，要求调车速度快些，也就是说空载牵引速度要比截割煤炭时牵引速度大得多，以提高生产效率，这时电动机的实际转速大于额定转速。

3变频器在煤矿掘进设备上的应用

整个系统的操作包括电控箱、左右遥控发射机、左右端头操作站、变频调速箱等。按功能分为：采煤机主启3SB、主停2SB（带闭锁）；运输机停止1SB（带闭锁）；牵引操作（牵启、牵停、加速、减速、向左、向右、方式）；摇臂升降操作；变频器漏电试验操作；变频器复位操作；变频器急停和复电操作；变频器检修操作。

3.1主机操作

1）启动操作

采煤机主机的启动按钮只有一个，设置在电控箱面板上，具体操作如下：1）将左、右截割电机隔离开关手把合上，并将电控箱上的停止按钮解锁； 2）按启动按钮，左、右截割电机所对应的磁力启动器连接成顺序启动方式启动。指示牵引的下一步操作。

2）停止操作

采煤机主机停止有五处可以操作：电控箱（兼闭锁）；左、右端头站（不兼闭锁）；左、右遥控发射机（不闭锁）。在采煤机的停车过程中，正常情况下先停止牵引，再按“主停”，否则将损坏制动器，并对设备有冲击。

3）运输机停止操作

采煤机电控箱上有一个1SB运闭按钮（兼闭锁），只要按下可将运输机停止。若要重新开启运输机，请首先将此按钮解锁。

4）摇臂调节

1）左摇臂升降操作：可在左端头站或左遥控发射机上操作，按“左升”则左摇臂升，按“左降”则左摇臂降，相应的显示屏上有箭头显示；

2）右摇臂升降操作：可在右端头站或右遥控发射机上操作，按“右升”则右摇臂升，按“右降”则右摇臂降，相应的显示屏上有箭头显示。

3.2牵引操作

正常状态操作可以在五处进行：电控箱、左端头站、右端头站、左遥控发射机、右遥控发射机。但其中牵引启动操作只能在电控箱进行，具体操作如下：

1）牵引启动：按下电控箱上的“牵启”按钮，牵引启动；2）速度给定：初始状态给定速度为零，由加、减速按钮设置给定速度指令；3）选择牵引方向：按下“向左”或“向右”按钮。牵引过程中的换向，可直接按下相应的方向按钮，采煤机可自动完成换向；4）方式选择：按下方式按钮，采煤机运行于调动状态，采煤机速度可在0m/min～10 m/min间调节。调动速度只有用于空车调车用，严禁用于割煤。

4 结论

本文通过分析变频器在煤矿掘进设备上的应用，可以提高煤矿开采的效率，并保证安全性，因此，对于这项技术进行推广是非常有必要的。

参考文献

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