防爆低速直联永磁同步电机在矿井带式输送机中的应用.pdf

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1、羹量坌堑sneJtvuFen×防爆低速直联永磁同步电机在矿井带式输送机中的应用庞飞栾海隆(1．晋煤集团金鼎公司，山西晋城048006；2．常州西电帕威尔电气有限公司，江苏常州213017)摘要：通过对传统矿用带式输送机驱动装置现状的分析，介绍了永磁同步变频驱动系统的架构和设计要点，并对该系统的实际应用情况作了简要捕述，探讨了该驱动装置的节能效果。关键词：带式输送机；永磁同步电机；变频驱动；防爆；直联0引言2_2变频驱动系统的设计采用理论分析、计算机仿真和样机实验相结合的方法，深在现代化的煤炭生产中，皮带输送机作为煤炭的主要运输入分析直联式永磁

2、同步电机驱动系统的特点，研究PI控制基T具，其传输能力在很大程度上决定了煤炭企业的生产能力。本理论，设计适用于该系统的控制算法，并进行仿真验证，进一目前，煤矿用皮带输送机的设计输送量高的可以达到6000～步找影响系统运行的因素，并进行逐步改进，达到仿真状态7000t／h，有的工况需求配备数量达2O多台甚至几十台，全长下的最优性能，进而进行样机研制与调试。图1为整个永磁电达十几公里，最长的皮带输送机单台长几公里。每台皮带输送机及其驱动系统控制原理图。机通常包含2～3台电机，通过变速装置、驱动滚筒来驱动。皮带机运行方式为电机按顺序延时启动后一起运

3、转。由于电机容量均按最大负载考虑，正常工作负载较少达到额定载荷，且设备存在备料空载或轻载等状态，造成相当一部分电量白白损耗。因此，采用新型的永磁同步变频驱动系统，以达到减少电能损耗的目的，是煤矿运输行业的发展趋势。此外，皮带驱动系统的可靠性与稳定性对煤炭产量也有重要影响。1传统驱动系统的问题图1控制原理图目前，传统的带式输送驱动系统采用异步电机+液力耦合2．3永磁电机的散热、防爆设计器或者CST组合、异步电机+变频器等驱动方式。异步电机+直联式永磁电机的散热问题较为重要，该设计直接影响着液力耦合器或者CST组合方式工作较为稳定，但效率较低、耗

4、电机的功率输出性能，该散热装置采用套筒方式，套筒内布置能严重，由于启动电流很大，不仅会对电网电压造成冲击，而且曲型水道，使用高压胶管引入矿井的供水水源进行散热。套会影响电机的使用寿命。此外，在运行过程中存在维护费用筒、水道的设计一方面要承受煤矿井下供水水源大约3MPa的高、占地空间大、噪音污染严重等缺点。异步电机+变频器的水压，另一方面要将电机发出的热量迅速带走，再者要考虑到驱动方式散热困难、控制复杂，电机与驱动滚筒直联驱动时，无满足产品的防爆要求。法在低转速下输出高扭矩，重载启动困难，导致必须使用减速2_4变频器的散热、防爆设计器增大扭矩。

5、在2～3台电机驱动同一条皮带时，功率平衡和为了满足防爆要求，按照GB3836．1—4—20lO的相关规定，转速同步问题不好解决。对变频器的壳体进行了防爆设计，防爆设计主要保证主门、左2永磁同步变频驱动控制系统的研制右接线腔、上下后门的防爆要求，同时还对观察窗和按钮进行了防爆设计，保证了观察窗的防爆性能。散热方面，采用内循2．1永磁同步电机的设计环水冷系统与外循环水路通过热交换器散发热量，可以有效解永磁同步电机是利用定子的三相交流电流和永磁转子的决腔体内部结露问题，避免环境潮湿导致变频器的IGBT击穿，磁场相互作用所产生的电磁转矩来带动电机转子

6、转动的。当同时，对变频器的散热效率有很大的提升，使得变频器可以高定子电流频率固定时，转子的转速也是固定的，并且与该频率效运行。图2为变频器水路系统示意图。成正比：2．5整个系统的抗干扰设计一(1)变频设备的电磁兼容性包含2个方面。一方面检测系统是p式中，为同步转速(r／min)；_厂为定子电流频率(Hz)；P，为永磁否符合EMC国家标准，不至成为干扰源，另一方面检测系统是同步电机极对数(对)。否能经受外部干扰，在恶劣的外部环境下长时间地稳定运行。以晋煤集团赵庄矿带式输送机传动系统为例，按照1．4m本项目是从以下几方面实施的：(1)减轻甚至消除

7、干扰源，这主皮带机的运行速度为3．5m／s，同时考虑到1．4m皮带机的滚要是针对变频器自身而言，采用优化的算法可在一定程度上减筒直径，计算出滚筒转速为67r／rain。因此，与其直联的永磁小器件开关动作时产生的电磁干扰；(2)切断干扰信号的传播同步电机的额定转速为67r／min，根据上面公式和变频器的输路径，采取屏蔽、接地、搭接、滤波、隔离、对线路合理编制排放出电流频率17Hz，计算出满足带式输送机传动系统需要的直的方法将干扰信号的传播路径尽可能地切断；(3)硬件设计的联式永磁同步电机，极对数需要设汁为16对。抗干扰性能提升，这在制板之初就需

8、要周详地考虑其抗干扰性132snei—vuFe兰坌堑叠～69Ov母线图3400kW皮带机驱动系统框图图2变频器水路系统示意图有约20％左右用于货物的传送，效率极其低