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MG650/ -WD电气培训
西安煤矿机械有限公司
任鹏飞 第一章
电气系统简介 MG650/ -WD型交流变频调速电牵引采煤机电气控制部分,是该采煤机的一个主要组成部分。该部分结构上由三个独立的电控箱共同组成,分别为高压开关箱、变频器箱、变压器箱组成，高压开关箱主要为整个采煤机提供~3300V电源以及控制电路电源、截割电机绝缘监测、电流采集。变频器箱主要用于采煤机的控制,可以控制采煤机的左、右行走速度,左、右滚筒的升降，左、右截割电机的分别启
电气系统简介 动和停止。变压器箱中的变压器将～3300V电压变为～400V电压,为变频器提供了电源。电气系统采用了直接转矩 DTC 变频调速技术和信号传输技术,来共同控制两台650kW的截割电机、两台75kW 90KW 的牵引电机、一台30kW的泵电机的运行，使采煤机控制和保护性能完善,操作方便、可靠。牵引驱动系统采用了“一拖一”，即两个变频器分别拖动两个牵引电机，提高了采煤机牵引行走可靠性
电气系统简介 该部件主要能实现采煤机的启动、停止；左、右截割电机的启动、停止。左、右牵引；左、右滚筒的升降；左、右截割电机的恒功率保护；左、右截割电机的温度保护；左、右牵引电机的过载保护；采煤机的故障监测；变频器故障复位；牵引变压器的温度保护；闭锁运输机；采煤机零位抱闸保护；瓦斯断电保护；变频器的各种保护等诸多功能。 第一章
电气系统简介 MG650/ -WD型系列采煤机的电气系统： 1、启动回路 2、运输机闭锁（简称闭溜）回路 3、主供电回路 4、低压控制回路
采煤机保护功能 1 截割电机恒功率自动控制 用2个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流,将截割电流信号转变为
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交流变频器在煤矿井下应用的现状及其前景
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　交流变频器在煤矿井下应用的现状及其前景庞宝良邱锦夂韩菊娣31晋城无烟煤集团有限责任公司租赁站，山西晋城煤炭科学研宄总院上海分院电气自动化研究所，上海230；3.上海申地自动化科技有限公司，上海200235矩，绍国外电机传动及变频器发展情况并在此基础上提出防爆变频器在井下应用情况及前景。　　1概述改笮开放20年以来，我电力仍然短缺，经成为制约生产发展的责要因尜，合理开发和利阳能源己迫在眉睫。煤矿用的通风机水泵和空气压缩机，电源浪费较严鼠需1他点治理，治埋首选的措施，就是采用变频调速，既可减小启动电流，又可增大启动转矩。目前采用扣81逆变的变频器可将鼠笼型电机的启动转矩提升到额定转矩的2倍。　　这种全数字式的通用变频器具有很强的控制能力，即使不用测速反馈，也能使鼠笼型电机具有较硬的机械特性和快速正反转能力。80年代末，煤矿井1也始在采物运；主要设备调，采用变频器。如采煤机的牵引电机提升机绞车井下用通风机水泵及带式输送机电机的调速等，但终因散热问得不到很好解决，而使变频器的使用受到限制，本文重点在介绍国外电机传动及变频器发展情况的基础上提出防爆变频器在煤矿井下应用的前2国内外电机传动发展情况电机调速分机械式和电气控制式2大类，机械机内燃机有容程式和速度式。机械式的优点是能量转换效率尼其以汽轮虬还能，以高，液力式变速机电磁转差离合器和调速电动机所替代。在电气控制方面，经历过3个阶段是以异步电动机为主的电动机手控阶段，这个阶段始是用接触器对步电动机进行开环控制。其启动电流大，启动转矩小，对电网冲击大，不能调速，且噪声大，设备体积大而笨重。尤其是绕线电机，还有触点多集电环和电刷，且防护和维修工作量大。　　是以直流电动机为主的电气传动控制阶段，这个阶段采用机械式的调速方法，有变速联轴节液力变，机电机放大机进行功放，为电机的闭环，制提供1物质基础。1流调速曲线平滑，但随着工业的高速发展，需要大容量高精度高可靠性电机传动控制设备，则直流电机传动控制日显弱点，代系统繁杂，故阶点多，设各庞杂，维修扒大，维护困难，成本又高。　　是以交流电动机代替直流电动机为主的数字控制阶段。此阶段，微电子技术进入了电气传动领域，特别是数字信息技术的发展，使交流变频器控制交流电动机的技术得到了迅速发展，其优点是硬件少，高可靠性数字化网络化。　　国内发展情况基本上和国外相同，但由于我国半导体技术发展较之国外慢，故国内大型设备上的调速大多数采用变速联轴节和调速电机。诸如煤矿都采用液力式变速机，如可调型液力偶合器等。　　改革开放以后，国外先进技术涌入国内，在煤矿大型设备始变频器牵引采煤机。用可控硅降卡启动来完成带式输送机通风机和水泵的软启动，在地他的提升机或绞车叫全数字式直流殓速或变频调速。　　3国内外交流变频器的发展情况从半导体器件，国外变频器的发展是随着逆变器件的发展而发展的。开始用晶闸管。它的缺点为调制频中。低控制杂效率低矜啁大电吒高。以后全控器件010晶闸管和即1逐渐代替了品闸朽10晶闸管的关断电流增益太小，过电流保护比较困难，调制频率低。用8丌组装的直流斩波器和河变频器虽然效果可以，但输出电低，容量也不人不超过460400双。　　随，个导体技水的发，新代的电力电子器件耵81问世，它是大功率的场效应管，即大功率目前1081已发展到第代，国外正在将微电子的生产工艺向电力电子转移，产生了专用集成电路5如把沁8丁的驱动电路和保护电路复合在1起的朽能器件叫。也有的把开关屯源，变频器更加可靠，这己经成为调速的主导产品，并且逐渐将取代直流调速。本世纪是数字信息时代，在电动机的传动技术上将是交流调速的时代，特别是第代108丁的问世，其集电极与射极间的饱和电压大大降低，从而使变频器主电路的损耗大大降低，变频器的制造技术不断成熟，日趋模块化多功能化数字化网络化，是交流电机调速的首选方案1.变频器从功率看，己从小功率发展到大功率，最大做到5000 1；从电压看，己从400发展到101.从整机看，从通用型发展到专业型，如重负载转矩型象型矢量型；从集成度看，从大规模集成发展到超大规模集成。　　机械式调速传动变速联轴节传动电气调速传动比较项目蒸汽轮机内燃机变间距带轮圆锥摩擦轮行星锥与环液压联轴节电磁离合器晶闸管供电直流电动机无换向器同步电动机静止串级绕线转子异步电动机变频笼型异步电动机控制性能响应性好般不好般好最好效率好般好般好最好操作方法好般最好好较好最好维护方法不好般好最好好最好容量范围般大不大般大最大安装工程容易性不易谷易容易般容易最容易节能效果不好般好最好从控制技术上看，国外的变频器己从电压频率恒定控制，发展到矢量变换控制；又从矢量变换控制发展到直接转矩控制。交流电动机是个多变，强耦合和非线性被控对象。70年代初，国外出的变频器均是用电压频率恒定控制，其控制原理基于解决变频器变频的同时又变玉，保持磁通小变的控制理论，即7=常数，称为这是种通过转差补偿达到转矩提升的控制方法。目前通用的变频器多采用电压频率恒定控制，其技术成熟，价格便宜。　　随着工业设备对调速性能和精度要求的逐步提又寸调速系统的要求。70年代末，国外又发展了用矢量变换控制册01如1的变频器，它以交流电机的双轴理论为依据，在同步旋转坐标中把定子电流矢玷分解为2个分试，个分量与转子磁链矢量重合，称为励磁电流分量3个与转子磁链矢量垂直，称为转矩电流分量，通过控制定广电流矢量在旋转张标系的位置及大小，即，拉制励磁电流分量和转矩电流分量的大小，仿照直流电动机那样对磁场和转矩进厅控制。80年代期，外在变频器上，发展了1种直接转姐控制技术，它避开了矢量控制中的2次坐标变换及求矢量的模与商叫玉频定控制技术制造变滕碰茜足相复件兑屯动机的转矩勾磁通，迎过转矩控制。使转斯响应，1控制在扪以内，七超说控制性能比矢雹控制还好。交流电动机的调速控制技术从电压频率恒定控制法到矢量控制法是次飞跃，从矢量控制法到直接转矩技制法将第次飞跃。　　4防爆变频器在煤矿井下应用的前景目前我可仍以1次能源作为要能源，特别是国际上出现心汕危机以来，我国政府决定以煤代油，对煤炭进行深加工，综合利用。故煤炭的需求量不断，加。随着采掘运设备的装机容量也不断增大，对次能源的屯能消耗也随之增加。为了进步提高设备运行的可靠性，节能，效，许多矿务局要求在煤矿大型设备上采用变频调速技术，以解决1节能问；设备的高精度转矩控触㈣净化环壤安全生产的问⑵。　　鉴于历史的原因及我国煤矿实际情况，煤矿电压等级为，其所有设济都是围绕这几种电。随着煤炭产试的提高。大功率尚。目刖己有3.316和10直接进综采高产效工作面或掘锚体化的工作线。虽然电压逐步在升高，但大部分设备的电压还是在40以下，这些设备占煤矿总设备的96左右，目前正是这96的设备电机的控制需要改造。根据我国煤炭工业的现状和发展趋仍，目前矿山尤其是国大矿1综采工作而大多数以40.作为井接第3页纪4301综放工作面仅用就完成全部设谷安装牛次性联合试运转成功，创造了仝国泣放作面设备安装最快纪录。　　5结语1无轨胶轮车的应用促进了矿井巷道布置的创新，令煤倾斜大巷将水平大茌。采上山的功能合为，取消采区上厂山，工作面直接与倾斜大花相连某炭运输系统简化可靠性提。　　21全煤倾斜大巷4增设带边界巷道布迓体系，配合新型辅助运输设备的使用，减少了运输环节，简化了运输系统，实现了从井底车场到工作面下供电系统的主导电压，大巷设备采用660供电，为此，防爆变频器电压应选用66040两个电压等级。考虑近几年矿山机电设备的发展趋势，式输送机刮板输送机给煤机迎1机水及油泵等设备都有选配变频控制器的趋势。　　由厂国外没肓防保变频器，也没有40的电压等级，而且国外把以上的电压等级归入中压。故给国内煤矿户的选甩带来定的闲难。加煤矿井下环境恶劣，有甲烷等爆炸性气体和煤尘存在，终因防爆散热问得不到解决，使变频器在煤矿井下使叫受到限制。
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一、普通异步电动机都是按恒压设计的，不可能完全适应变频调速的要求。以下为变频器对电机的影响1、电动机的效率和温升的问题不论哪种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，是电动机在非正弦电压、电流下运行。据资料介绍，以目前普遍使用的正弦波型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：（为调制比）。高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，最为显著的是转子铜（铝耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率较低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加。2、电动机绝缘强度问题目前中小型变频器，不少是采用的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫，这就使得电动机定子绕组要承受很高的电压上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的考验。另外由变频器产生的矩形斩波冲击电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击下会加速老化。3、谐波电磁噪声与震动普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波互相干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。4、电动机对频繁启动、制动的适应能力由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电测系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。5、低转速时的冷却问题首先，异步电动机的阻抗不尽理想，当电源变频较低时，电源中高次谐波所引起的损耗较大。其次，普通异步电动机在转速降低时，冷却风量与转速的三次方成比例减小，致使电动机的低速冷却状况变坏，温升急剧增加，难以实现恒转矩输出。二、变频电动机的特点1、电磁设计对普通异步电动机来说，在设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比电源频率，可以在临界转差接近时直接启动，因此，过载能力和启动性能不在需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下：1）尽可能的减小定子和转子电阻。减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增。2）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。3）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩额适当提高变频器的输出电压。2、在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题：1）绝缘等级，一般为级或更高，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。2）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有的频率，以避开与各次力波产生的共振现象。3）冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。4）对恒功率变频电动机，当转速超过时，采用耐高温的特殊润滑脂，以补偿轴承的温度升高。变频电机可在范围长期运行，普通电机可在：2级的为范围长期运行4级的为范围长期运行6级的为范围长期运行8级的为范围长期运行5）防止轴电流措施，对容量超过电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采用绝缘措施。&
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