高压变频调速技术在矿井提升机中的应用
7页1、高压变频调速技术在矿井提升机中的应用 刘晓玲 黄河水利职业技术学院机电系 摘 要: 针对矿井提升机中采用转子串电阻, 晶闸管调速等传统调速方式存在的问题, 分析了采用高压变频调速代替原有电控系统, 并介绍了高压变频器调速系统的结构原理及特点, 应用高压变频调速系统不仅提高了电控系统控制精度及调速性能, 而且有效的提升了矿井提升机的工作效率与安全性能。关键词: 高压变频器; 提升机; 调速; 作者简介:刘晓玲 (1974-) , 天津武清人, 硕士研究生, 从事电机与电气控制、PLC 控制教学与研究。基金:河南省青年骨干教师资助项目资助, 项目编号:2013GGJS-2000 引言矿井提升机是矿山生产的重要运输设备, 因此, 矿井提升机控制系统必须具有安全可靠、运行高效且定位准确的能力。直流电机虽然具有良好的调速性能, 但是其结构复杂, 电刷和换向器故障较多, 能耗大, 所以逐渐被交流变频调速系统所取代。高压变频器具有调速性能好、功率因数高、谐波电流小、能量可双向流动, 可节能 30%以上, 成为国家节能工程重点推广技术。采用交流调速取代直流调速已成为矿井提升机控制系统的发展趋势。1 矿
2、井提升机的调速系统比较1.1 转子串电阻调速交流单机、双机拖动的提升系统目前仍然大量地采用绕线电机转子串联电阻的调速方式, 此调速方式存在的问题: (1) 转子回路串联 5 至 10 级电阻, 一部分功率消耗在电阻上, 能耗高, 结构复杂, 体积大; (2) 调速属于有极调速, 造成运行不平稳, 易引起电气和机械冲击; (3) 重物下放状态无法通过转子电阻在额定转速以下运行; (4) 绕线电机滑环存在接触不良, 容易引起设备故障; (5) 功率因数低。1.2 直流调速系统直流电机调速性能好, 调速范围广, 易于实现平滑调速, 并且启动和制动转矩大, 过载能力强等优点, 但仍有不足之处:(1) 与同容量, 同转速的交流电机相比, 直流电机造价高, 体积大; (2) 直流电机存在电刷和换向器, 结构和制造工艺复杂, 较交流电机故障率高, 维护工作量大、维护费用高; (3) 以晶闸管整流设备为基础的直流调速系统的谐波污染严重, 功率因数低, 对电网造成谐波污染大。1.3 变频调速交流变频调速是把工频 50Hz 交流电转换成频率和电压可调的交流电, 从而改变交流电机的电压和频率, 达到调节电机
3、转速的目的。提升机高压变频调速系统主要由高压变频器、高压交流电机、调速控制系统组成。它的优点是可根据负载的变化实现自动、平滑调速;可以在线直接启动, 而且启动电流小, 启动转矩大, 启动冲击小;保护功能完善;节能效果明显。采用变频调速后, 风机、泵类负载的节能效果最明显, 节电率据有关资料查询可达到 70%。另外对电动机的些参数做到补偿, 对电源的缺相、欠压、过压、过流等都能做到及时、准确的检测, 而自动采取相应的措施保护电动机, 这对煤矿提升机工作稳定性尤为重要。2 矿井提升机高压变频调速系统矿井提升机由于功率大, 低压电机不能满足要求, 因此通常采用高压电机与高压变频器和控制系统组成提升机变频调速系统。2.1 高压电机目前, 对于我国大功率矿井提升机而言, 当单机容量在 1000 kw 及以下时, 多数采用高压交流绕线式异步电动机拖动;当单机功率大于 2500 kw 及其以上时, 采用高压同步电动机拖动居多。高压电动机是指额定电压在 1000V 以上的电动机, 常用的是 6kv 和 10kv 电压, 由于国外电网的不同, 也有 3.3kv 和 6.6kv 的电压等级。高压电机的产生
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