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摘要：采煤工作面刮板运输机主要采用BJZ-400真空磁力启动器控制，这种控制方式造成设备启动不平滑，加快设备机械部件的磨损，容易造成断链事故，影响生产效率。 为解决这一问题，经过调研应用BPJ-500/1140型变频器来控制工作面刮板运输机。该变频器具有启动转矩大、启停平稳等特点，能实现交流异步电动机在各种负载情况下的平滑启动、调速、停车等功能，可消除机械及电气冲击，减少启动时对设备联接件磨损，提高设备运行稳定性。
关键词：采煤工作面；变频器；刮板输送机
一、变频器变频器供面溜子，供电系统图如下：
变频器电气系统主要由主回路、变频器主控器、DSP模块、电源总成、显示模块、风扇及外围电路组成。
主回路：
变频器为交－直－交、电压型变频器。1140V、50Hz三相交流电经隔离开关、快速熔断器、真空接触器、滤波器后，经整流侧整流电路整流成直流，然后再经功率模块组成的逆变电路，将直流电逆变成频率电压可调的交流电（即VVVF电源）
变频器主控器：
变频器主控器是变频器的核心，各种信息的处理、控制以及指令的发送，都是由它来完成。它通过CAN通讯口与逆变模块光纤分配板完成数据交换，一方面产生功率模块的驱动信号，通过光纤传到逆变模块驱动功率模块工作；另一方面把调制部分的各种信息处理后送到显示模块显示。
该主控器内置主控板、PLC可编程控制器、本安电源、中间继电器、模拟量转换电路、通讯转换模块，以及输入信号电路和输出显示处理电路，实现变频器的各种控制功能。
DSP模块:
DSP模块包含光纤分配板及接口板，光纤分配板用来接收来自主控器的信息，产生驱动信号，控制功率模块的导通和关断。同时DSP模块还进行电流、电压及温度等变量信息的预处理。
电源总成:
电源总成内含开关电源、隔离式安全栅、温度变送器、先导模块等器件，为变频器内部各模块提供工作电源，同时具有模拟量及热电阻等信号隔离与转换的功能。
电源总成与其他模块连接采用AMP插头，插拔快捷，方便现场的使用及维修。
显示模块:
变频器前门装有10.4吋的液晶显示模块，通过CAN通讯接收主控器发送的信息并显示出来，主要显示变频器的运行频率、电压、电流等参数以及操作键盘功能指示，出现故障时显示故障信息以及各种操作信息等。
内部循环风扇:
变频器内部装有冷却风扇，以增强变频器内部循环风流，提高内部元件的散热效率。
高压显示模块：
高压显示模块有高压电源显示模块和直流母线显示模块。高压电源显示模块共六只LED，上面三只分别指示电源进线的R、S、T是否带电，设备带电则亮，下面三只LED备用。直流母线显示模块有两只LED，指示直流母线是否带电，这两只LED任何一只亮都表示母线是带电的。
二、使用变频器优点：
(1) 控制电机的启动电流
当电机通过工频直接启动时，它将会产生7 到8 倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量。从而降低电机的寿命。
变频器可实现软启动，启动电流可以从0--电机额定电流逐渐增大，这就减少了启动电流对电网的冲击，实现在节约电能的同时，减少启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长设备的使用寿命。
(2) 降低电力线路电压波动
电机工频启动时，电流剧增的同时，电压也会大幅波动，电压下降幅度的大小将取决于启动电机功率的大小和配电网的容量。电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常，而采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，能最大程度的消除电压下降；
(3)减少对电网的冲击
电机功率与电流和电压的乘积成正比, 那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率。在一些工况下其配电系统已经达到了最高极限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他设备产生严重的影响, 从而将受到电网运行商的警告, 甚至罚款。如果采用变频器进行电机起停, 就不会产生类似的问题。
(4) 可控的加速功能
变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速，而且其加速曲线也可以选择(直线加速S 形加速或者自动加速) 。而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动。这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。另外变频启动还能应用在类似灌装线上以防止瓶子倒翻或损坏。
(5) 可调的运行速度
运用变频调速能优化工艺过程 ，并能根据工艺过程迅速改变。还能通过远控 PLC 或其他控制器来实现速度变化 。
(6) 可调的转矩极限
通过变频调速后，能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏。从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调甚至转矩的控制精度都能达到很高的要求。在工频状态下电机只能通过检测电流值或热保护来进行控制而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。
(7) 受控的停止方式
如同可控的加速一样, 在变频调速中, 停止方式可以受控并且有不同的停止方式可以选择(减速停车自由停车减速停车直流制动)。同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠，寿命也会相应增加。
(8)提高功率因数---节能
由于最终的能耗是与电机的转速成立方比。所以采用变频后节能效果非常明显。
(9) 可逆运行控制
在变频器控制中要实现可逆运行控制无须额外的可逆控制装置只需要改变输出电压的相序即可，这样就能降低维护成本和节省安装空间 。
(10) 减少机械传动部件
由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出,从而节省 齿轮箱等机械传动部件,最终构成直接变频传动系统从而就能降低成本和空间, 提高稳定性 。
（11）降低事故发生概率
该变频器在使用过程中可设定相邻两次设备启动时间间隔，小于该间隔设备将不能启动，现在设置为5秒，避免了因设备频繁启动造成的断链，电机烧坏等事故发生。
结语：首次在工作面刮板运输机上使用变频器，以往只在水泵、绞车、皮带上使用，使用效果良好，在减人提效、机械换人的大环境下，为减少工人劳动强度、减少人工、提高效率、降低事故，在变频器应用上拓宽思路、进行了颠覆式创新。该变频器具有启动转矩大、启停平稳等特点，能实现交流异步电动机在各种负载情况下的平滑启动、调速、停车等功能，可消除机械及电气冲击，减少启动时对减速机、链条、链轮及溜槽的磨损，提高设备运行稳定性。变频器可实现软启动，启动电流可以从0--电机额定电流逐渐增大，减少启动电流对电网的冲击，实现在节约电能的同时，减少启动惯性对设备的大惯量的转速冲击，延长设备的使用寿命，年节约材料投入7.4万元。采用变频调速后，由于能在零频零压时逐步启动，能最大程度的消除电压下降，降低电力线路电压波动。
参考文献：
[1]句建雷.变频技术在煤矿机电设备中的应用[J].今日自动化,2018, 000 (001):85.
[2]张俊宝.变频节能技术在煤矿机电设备中的应用[J].中国设备工程,2016, (15):77-78.
[3]林国栋.变频器在煤矿中的应用[J].商品与质量,2017, (13):121.
论文作者:钟旭1, 孙孝林2
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：变频器论文; 模块论文; 电机论文; 电压论文; 转矩论文; 设备论文; 电流论文; 《中国电业》2019年第08期论文;