变频永磁直驱技术在煤矿井下的应用

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变频永磁直驱技术在煤矿井下的应用
摘要:随着科技的不断进步创新,永磁同步电机变频技术不断改良迅猛发展,相较于以往的液力偶合器软启动的方式不同,永磁同步电机变频驱动有以下特点;转速较低、转矩较大、电机结构简单、传动功率较大、方便维修安装、维修成本
低等特点。

煤矿带式输送较为普遍,运用带式输送机驱动维护输送皮带的使用寿命,降低生产中的维修频率,大力增加综掘工作面输送系统的安全性能和运输保障,消除企业生产中因故障停止设备运转造成无法生产的局面,节约电能源率为25%,在未来企业发展方面的实际应用价值和企业单位广泛推广前景尤为可观。

关键词:煤矿;变频永磁同步;驱动;电机
1背景
以往企业的带式输送机为重要运输设备,是煤矿生产中的安全屏障,带式输
送机承担了从采煤、洗煤、煤炭运输等多个环节,是链接主井煤仓到洗煤厂的纽带。

带式输送机的缺陷体现在设备运行中,在拖动运行时,由于作业人员操控不当,进行直接启动,启动力瞬间矩高,会给电机、输送带接头、设备零部件等造
成损坏。

因此,在日常生产中减少过启动力矩高造成的不必要损耗,需要加入软
启动技术。

2永磁变频直驱系统概述
2.1直驱电动机的特点
传统的驱动装置是由诸多机械零部件构成,该设备结构复杂制作成本费用较多,传动距离远传送时间较长,大大降低了工作效率,直驱电机具有传动刚度高、有效提高了平稳性、提高了电机工作的稳定性、还减少了皮带的成本和皮带运行
带来的噪音,从而实现了低噪音和作业平稳的工作效果,且运行效率也比较高。

2.2永磁电动机的特点
永磁同步电动机的转子采用永久磁铁,使得转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种:一种为正弦波形;另一种为梯形波,正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁,经研究永磁电动机的定子与异步电动机的结构相同,永磁同步电动机组成的调速系统,在原理和控制方式上基本与直流电动机类似。

2.3永磁变频直驱系统的优势
2.3.1功率因数、效率更高
永磁变频电机与一般变频电机比较,有着显着的优势。

异步电机设备的转子使用的是铜线缠绕制作,因此在使用其设备生产过程中会消耗热能;而永磁电机的材料制作的永磁变频电机不需要无功励磁电流,能够显著降低功率因数,材料的优越性减少了定子电流和定子电阻损耗,而且安稳运行降低损耗。

后能够减容量电机和相应的风摩损耗。

而且,永磁变频电机选用的是稀土永磁材料,而一般变频电机则是一般的三相异步电机,因此,永磁变频电动机在一定的范围内均可坚持较高的功率和功率因数,使轻载运行时节能作用更为显着,作业功率高。

所以,永磁变频电机会依据用户端设备的改动,主动调频改动电机功率,很好地匹配电机输出功率,无论是在轻载或过载的情况下其作业功率依然坚持在高水平。

2.3.2结构简单
永磁机用在运转时的工作状态对齿轮磨损小、噪音量低,具有明显节能特点。

,因此在企业生产过程中,不需要时刻检查齿轮和时刻警惕润滑油的更新问题,简化设备运转系统,使工作方便高效、节能高效,使提升职工作业幸福感,提高生产力。

2.3.3 安全性更高
目前无传感器矢量控制这一先进技术运用在智能永磁直驱系统上,使永磁直驱系统在启动时,其过程变得高效稳定、冲击力降低;而异步电动机的启动过程中,由于电流传输的撞击会出现突然的不稳定电波,给电力系统带来隐患,容易造成机械故障或是电力系统故障。

智能永磁直驱系统通过两台电机进行作业,在
此期间确保运行电流和输出电流功率的统一性,才能保障设备平稳运行。

在异步电机运行过程中往往会出现电流瞬间增大、电机设备损坏、功率不平衡的现象。

2.3.4 使用寿命更长
永磁直驱电机在低转速区的效率确实比异步机要高,但还是要综合考虑,永磁机在惰行时需要有给一个反向的励磁用于压制永磁磁场,这也是能量损耗。

但是由于异步电机在生产使用时,电能源被转化为耗电的热能源,产生大量的热量消耗设备寿命,影响使用性能。

智能永磁直驱系统中的转子绕组因电流极低不会影响产生损耗。

永磁电机机与异步机相比,设备温度低、损耗小、使用寿命长等显著优良特点。

2.3.5安全性、可靠性更强
异步电机需要较为繁琐的机械驱动装置,包括液力耦合器+设备减速机+设备异步电机等,而智能永磁系统但简化设备优化产能方面的优势显而易见。

直驱系统可以完全代替这些繁琐装置。

智能永磁直驱系统能有效控制设备因启动电流冲击所发生设备过热、生产设备欠压、传输过流较大、设备压力较强时保护系统,所以能为设备系统的稳定运行提供安全保障。

3永磁同步电机变频驱动的应用状况
最近几年,随着电力电子技术的飞速发展,永磁同步电机迅速普及。

与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电机具有损耗小、节电效果高、电机结构简单灵活、可靠性高、体积小、功率密度高等优点。

随着一些地面厂矿的使用逐渐增多并被交流异步电动机取代,煤炭作为将永磁同步电机作为一种新型节能电动机的使用也逐渐开始。

永磁同步电机使用永磁体提供励磁。

这简化了电机结构,降低了加工和组装成本,消除了容易出现问题的集电环和电刷,提高了电机运行的可靠性。

为了提高电机的效率和功率密度,励磁电流没有励磁损耗高。

永磁同步电机变频驱动系统由永磁同步电机和专用变频控制系统组成。

永磁同步电机装有高速转速传感器,将转子的转速和绝对位置信号实时传送到变频控制器。

在控制策略上,逆变器控制系统根据电机磁极的实时运动,应用矢量电流控制电机的运
动,精确控制电机的转速和转矩。

软启动、软停止、带载启动、多驱动功率平衡
等功能操作。

4永磁变频皮带机机头结构特点
设备研究人员根据永磁电机的结构特点,再结合现有企业产能需求重新设计
新型机头传动设备装置,经实践组装该传动装置结合方形箱式机器头部框架、设
备组装分体式底盘、主体传动滚筒、设备卸载滚筒、TBVF永磁变频电动机及配套BPJ变频器组成。

为优化主传动滚筒的拆卸维护,组合选用方箱式结构,电动机
和滚筒使用同一底盘,给设备安装电机带来了便捷性,节省占地空间。

5永磁变频电动机直驱系统介绍
5.1提高效率,节约能源
由于永磁直驱系统传动效率较高,普遍传动效率在94%以上,原有异步电动
机需要配合液力耦合器的使用,在加上减速机其传动效率在76%以下,永磁直驱
变频系统的效率提高18%以上,有大量的数据表明其能源节约效果显著。

5.2启动平稳,运行噪音低,实现软启动
永磁变频电动机直驱系统其工作时的变频器,可以根据生产企业负载情况进
行调整,合理的通过调整变频输出频率,带式输送机可实现从0到额定速度之间
无极调速,调整设备为满足生产时特殊运行情况下的需求,使启动过程冲击度降低,消除机械冲击带来的损耗。

5.3降低了设备的维护量
由于永磁直驱系统采用直接驱动方式,取代了原有异步电动机需要配合液力
耦合器的使用,加强了齿轮的维护,在实际应用生产中无需时刻注意润滑油的更替、维修减速箱、节约成本、降低工作强度,实现了真正意义上的消除维护工作。

6推广应用价值
采用永磁变频电动机直驱系统进行企业生产势在必行,技术工作人员通过在现场对永磁变频电动机直驱系统安装应用,达到了非常好的使用效果。

永磁变频电动机直驱系其起动转矩大,显著过载能力强,可以更好地应用于煤矿井下胶带输送机运输启动,有效降低了以往现场工作人员的劳动强度,大力提升了企业产能。

参考文献:
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[3]吴钦木,韦书龙,李捍东,等.永磁同步电机驱动系统效率优化控制参数变化影响研究[J].电机与控制应用,2012,39(6):
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