刮板输送机用永磁变频驱动系统
变频技术在大功率刮板机上运用
变频技术在大功率刮板机上运用摘要：控制系统采用无速度传感器矢量控制技术。
采用矢量控制的变频器，参照直流电机控制方式将异步电机定子电流空间矢量分为产生磁通的转子励磁分量和此垂直产生转矩的电流分量。
调速范围宽、起动力矩高、精确度高，响应快。
矢量控制实质在于消除电机多变量的内在耦合，并控制其大小及相位，从而获得优良的动态性能。
关键词：矢量控制；重载启动；功率平衡；电压波动一、前言随着现代化综采工作面采煤技术的应用，工作运输装机功率逐代增加，工作刮板机传动装置由较为先进的摩擦限矩器取代了液力耦合器传动系统。
因原有液压连轴传动方式在现场使用过程中很难实现大功率运输设备的使用，且双速电机驱动方式易造成机械冲击和电气冲击，易发生启动困难、跳链等安全事故。
谢桥矿的综采工作面走向长度一般都数千米，如果刮板机维护不到位，造成链条拉伸，在生产过程中链条很容易过负荷拉断，影响安全生产。
二、要解决的技术问题1、在刮板机正常启动时，减少链条的冲击。
2、大功率刮板机在重载启动、且起动及停车平稳。
3、满足交流电机任意负荷情况下实现多台电机功率平衡。
三、具体实施方式主控屏：主要用来设置控制参数，如远控近控，保护。
急停钮：用来紧急停机和禁止变频器启动。
变频器设置屏：用来设置变频器保护参数，额定参数。
放电指示：用来显示输入是否有电。
母线电容是否有电。
不仅仅针对上述三个技术问题，综合考虑刮板机工作环境等一系列问题也需要予以解决。
1、井下巷道潮湿，散热条件差解决方案。
变频器采用内部加装除湿加热电阻、所有的控制板进行防潮防尘处理、加设水风热换装置。
只要定期清理滤网、确保水箱水位正常，采用普通水进行冷却，冷却系统简单可靠。
由于采取了以上措施使得变频器适应了井下潮湿、散热条件差的环境。
2、重载启动、卡链的大电流冲击解决方案。
（1）变频器主要器件为高品质进口器件，总冲击电流大，可形成启动转矩为额定的2-3倍。
额定输出电压3.3kV，过载2倍可承受1分钟，过载1.5倍可到2分钟，在1.2倍负载状态下长期连续运行。
变频调速技术在煤矿刮板输送机中的应用
变频调速技术在煤矿刮板输送机中的应用摘要：近年来，我国的煤矿产业发展迅速，且为推动我国国民经济的增长做出了较大贡献。
作为煤矿工艺系统的核心构成，刮板输送机不仅关系着煤矿工艺的实时监控效率，而且对于整个煤矿产业的发展也具有重要影响。
为了进一步提高煤矿工艺系统的生产效率，本文引入变频调速技术，通过对变频调速技术的概念进行分析，在结合煤矿刮板输送机以及变频调速技术特点的基础上，对该项技术在刮板输送机中的应用展开了深入研究。
关键词：变速调频技术；刮板输送机；变频器；动态张力前言：变频调速技术的基本原理为，以电机转速与工作电源的输入频率之间的正比例关系为依据，通过变更电动机的工作电源频率，进而实现对电机转速进行改变的目的。
煤矿生产中，刮板传送机在启动和运行过程中，大都会受到动态张力以及静阻力的影响而使得输送机的传送带产生滑动，由此增加传送带的相对摩擦力和产生的热量，降低输送机运行的安全性。
相关实践研究表明，将变频调速技术引入煤矿刮板输送机当中，可以在保证输送机安全运行的前提下，有效延长输送机寿命并降低设备的维修量。
1 变频调速技术简述所谓变频调速技术是相对于交流电机而言的，是一种通过改变交流电机中的电频率而达到对系统调速目的的技术。
变频调速技术是一项综合性的技术，其不仅包括了计算机网络技术和电机传动技术，而且还包括了同电力、电子有关的多项技术，在借助电力半导体通断作用的基础上，将工频电源进行转化，使其成为具有另一种频率的电能控制装置。
而在交流电机运转的驱动电源方面，则是由整流桥对工频电压进行变更后得到的直流电源经逆变器转化为可调的交流电压来实现的。
由于在此过程中，并无转差损耗发生，因此，此种有效而快捷的调速方式便使电动机可以较为方便地获取无级调速的电流和电压。
但存在电力危机时，变频调速技术在利用电机负载变化规律的基础上，通过改变交流电源的频率以实现对电机速度进行调节的目的，进而使交流电机可以平滑地进行增速或是减速，有效提高了系统的工作效率。
永磁变频驱动系统在刮板输送机上的应用
永磁变频驱动系统在刮板输送机上的应用摘要：本文研究了永磁变频驱动系统在刮板输送机上的应用。
刮板输送机作为一种重要的物料输送设备，在煤矿、电厂等行业得到广泛应用。
传统的刮板输送机采用机械式传动方式，存在能源消耗大、噪音高、维护难度大等问题。
永磁变频技术的引入可以有效地解决这些问题。
本文介绍了永磁变频技术的原理和特点，并提出了基于永磁变频技术的刮板输送机设计方案。
实验结果表明，采用永磁变频驱动系统的刮板输送机具有能耗低、噪音小、运行稳定等优点，具有广泛的应用前景。
关键词：永磁变频驱动系统刮板输送机应用1.引言刮板输送机作为一种重要的物料输送设备，在煤矿、电厂等行业得到广泛应用。
传统的刮板输送机采用机械式传动方式，存在能源消耗大、噪音高、维护难度大等问题。
因此，研究开发新型的刮板输送机驱动技术，对提高刮板输送机的效率和降低运行成本具有重要意义。
永磁变频技术具有体积小、效率高、能耗低、运行稳定等优点，已经在风力发电、电动汽车等领域得到了广泛应用。
将永磁变频技术应用于刮板输送机上，可以有效地解决传统刮板输送机存在的问题，提高刮板输送机的运行效率和安全性，降低运行成本。
此外，随着煤炭等行业对环保和能源利用效率的要求不断提高，采用永磁变频驱动系统的刮板输送机符合绿色环保、节能降耗的要求，具有广阔的应用前景。
1.永磁变频技术的原理和特点2.1永磁变频技术原理永磁变频技术是一种新型的电机驱动技术，采用永磁同步电机作为驱动电机，利用变频器控制电机的转速和扭矩。
在永磁变频技术中，电机控制系统通过变频器将交流电源转换为直流电源，并通过交流电机将直流电转化为交流电，从而实现对电机转速和扭矩的精确控制。
永磁同步电机是永磁变频技术的核心部件，它具有高效、节能、低噪音、高可靠性等优点。
在永磁同步电机中，通过在转子内部安装永磁体，使转子成为永磁体，从而实现了无需励磁的特点，大大降低了能源消耗。
同时，永磁同步电机采用高效的电子调节技术，可以实现对电机的精确控制，从而提高了整个系统的效率。
智能变频控制系统在刮板输送机中应用
智能变频控制系统在刮板输送机中应用提纲：1. 智能变频控制系统的基本原理及对刮板输送机的应用2. 智能变频控制系统在刮板输送机中的优点和局限性分析3. 智能变频控制系统的具体实现方法与技术细节分析4. 智能变频控制系统对刮板输送机能效提升及使用成本控制的影响5. 智能变频控制系统在刮板输送机领域的未来发展方向分析提纲1：智能变频控制系统的基本原理及对刮板输送机的应用智能变频控制系统是一种电控制技术，可以控制交流传动电动机的转速、转矩、功率等参数，实现物体在各种标准轨迹中的运动。
在刮板输送机中的应用，智能变频控制系统可以根据实际生产需求来控制输送机的输送速度和运行时间，提高了生产效率并节约了能源。
智能变频控制系统的应用可以大大提升刮板输送机的运行效率，因为根据生产情况调整刮板输送机的运行速度，可以确保生产安全，并减少生产成本。
以下内容将针对智能变频控制系统在刮杂娄输送机中应用的优缺点进行分析。
提纲2：智能变频控制系统在刮板输送机中的优点和局限性分析智能变频控制系统在刮板输送机中的优点如下：1. 变频控制可以精确控制刮板输送机的速度和运行时间，避免了传统的运行时间过长或者运行速度过快的问题。
2. 变频控制可以有效减少刮板输送机冲击、淤积等问题，增加了输送效率。
3. 变频控制可以实现无极变速，使刮板输送机运行更加稳定，缩短了运行周期和故障率。
但是，智能变频控制系统在刮板输送机中的局限性也是明显的：1. 智能变频控制系统的硬件设备成本相对较高，同时维护与保养也较为复杂，需要有一定的技术人员管理。
2. 不同的地理位置、矿山类型，以及矿山生产规模对控制系统的配置与设备要求都不同，智能变频控制系统在不同环境下的适用性仍需要更多的实践证明。
3. 高功率的变频控制器使用寿命比较短，在运行过程中需要及时维护或更换。
提纲3：智能变频控制系统的具体实现方法与技术细节分析智能变频控制系统的实现方法可以十分灵活，具体的配置和组成方案需要根据生产和输送的规模需求以及设备的实际情况来确定。
刮板输送机永磁半直驱系统速度控制策略研究
277刮板输送机是综采面煤炭运输的主要设备，其链条性能的好坏直接影响到运输设备的运输性能。
传统刮板输送机主要借助于减速器进行调速，效果差且设备损坏率高[1]。
为此，本文提出永磁电机半直驱作为驱动装置，根据负载信号的不同，实现了实时精准的控制，有良好的应用效果。
1 永磁电机半直驱刮板输送机系统机电耦合动态特性研究刮板输送机永磁电机半直驱动系统是将电磁力、传动力和摩擦力相互耦合的复杂驱动系统，变频驱动刮板输送机主要是通过变频器控制链轮的驱动力，实现对输送机运行速度的调控，永磁电机半直驱动系统则是根据输送机负载状态，通过负载信号实现对电机的矢量控制，闭环控制的过程中实现了机械能和电磁能之间的转化。
针对机电耦合状态，众多学者针对负载调控进行了研究，对于机电耦合系统的研究却颇少。
永磁电机半直驱动系统由电机、齿轮和刮板输送机构成。
其中，电机产生的电磁力、齿轮产生的传动力以及管板输送机运行过程中产生的摩擦力之间相互耦合构成了半直驱动系统。
本文以刮板输送机为主，对系统机电模型进行分析研究。
不同于传统的电机，永磁电机磁场的产生主要依赖于永磁体，输入的三相电流经过定子绕组形成了磁场，磁场的形成将电能转化为磁场势能，同时实现了电机转子的同步运动[2]。
为了简化刮板输送机机电耦合模型，将电机轴和齿轮传动轴设计为一个整体，得到图1所示的刮板输送机机电耦合模型图。
图中，电机转子的角速度用ωe 表示，经过齿轮的传速，电机转子的输出角速度为ω'e ，输送机的刚度系数以及阻尼系数分别用k w ，c w 表示，机械传动角速度为ω'm ，为了保证计算结果的准确性和及时性，视电机转子输出和齿轮系统输出一样，简化系统后，永磁电机半直驱动系统分为电机系统和刮板输送机系统两部分。
图1 刮板输送机机电耦合模型图2 永磁电机半直驱应用研究从上述分析可知，永磁电机半直驱动系统主要有电机系统和刮板输送机系统两部分。
图2为永磁电机半直驱电机系统图，系统图中，选用TYVZ-3800-280M-16型的永磁电机，电机的额定功率为37KW，额定电流为73.2A，额定电压为380V，定子电阻为0.136Ω，反电势常数为1060V，转动惯量为1.98kg·m 2。
变频器系统在煤矿刮板输送机中的应用
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式的趋势.
１ 刮板输送机变频器系统
以同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司 １４４０２ 工
作面为例,该工作面平均煤层厚度为 ６ m,一次采
图 １ 变频器系统电路示意图
全高.采用 SGZ１０００/３∗８５５ 型刮板输送机,设计
/h,刮板链速
长度为 ３００ m,煤炭输送量为 ２５００t
为１
３５m/s.刮板输送机头部和尾部分别布置２ 台
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综采工作面刮板输送机变频一体电机智能化技术应用
综采工作面刮板输送机变频一体电机智能化技术应用摘要：国内现有大多数煤矿井下刮板输送机驱动电机一般使用直接启动的方式，较少使用变频器或软启动驱动。
顾桥煤矿1125（3）工作面将变频调速一体机应用到刮板输送机中，占用空间小、电缆使用减少、易于安装；同时实现了软启动，电机启动电流远远小于额定电流，启动时间延长，减轻了起动机械转矩对设备的机械损伤，提高使用寿命，降低了设备故障率，减少维修量，取得了良好的经济效益和安全效益。
关键词：刮板输送机；变频调速一体机；软启动0引言顾桥煤矿是淮河能源煤业公司主力生产矿井之一，该矿1125（3）综采工作面位于北一下山采区第五区段，工作面倾斜长 230m，走向长2764m。
煤矿井下复杂条件下，工作面运输机启动次数频繁及重载荷长时间运转，将加速设备老化，必须加强设备的检修力度，不仅降低设备的使用寿命，而且加大维修人员的工作量。
国内煤矿大多数使用直接启动的方式，使设备快速启动，启动电流大，对设备造成严重的冲击，加速设备老化，减少了使用寿命。
少数使用变频器和电机的组合方式，这种方式体积大，空间要求高，电缆使用较多。
该工作面采用将TYJVFT-450(3300)矿用隔爆兼本质安全型高压永磁同步变频调速一体机作为刮板输送机驱动部电机，实现刮板输送机的变频调速，提高使用寿命，减少维修量，对节能降耗和保护设备起到了关键作用，从而更好的适应综合机械化采煤的需求。
1变频调速一体机的性能变频调速一体机的输入电源为 3300 V，变频器输出频率在 5～50 Hz时为恒扭矩、在 50~60 Hz时为恒功率，变频调速一体机隔爆等级为 Exd[ib]I Mb，防护等级均为IP55，耐温等级为H级，冷却方式为外壳水冷式。
1.1变频调速一体机电气系统主要组成变频调速一体机电气系统主要由变频部分和电动机部分组成，其中变频部分又分为主回路、主控器、驱动单元、显示屏组成如图1所示。
图 1 变频调速一体机电气系统（1）主回路此型号一体机的变频部分为交－直－交、电压源型变频器，采用六脉冲整流，三电平逆变拓扑结构。
刮板输送机变频驱动方案的优化设计与研究
刮板输送机变频驱动方案的优化设计与研究摘要：刮板输送机作为一种常用的物料输送设备，在矿山、港口、电厂等领域具有广泛的应用。
然而，传统的固定转速驱动方式存在能耗高、设备寿命短、运行稳定性差等问题。
因此，对于刮板输送机的变频驱动方案进行优化设计和研究，具有重要的理论和实际意义。
本文将探讨刮板输送机变频驱动方案的优化设计与研究。
关键词：刮板输送机；变频驱动方案；设计引言刮板输送机是一种常用的物料输送设备，广泛应用于矿山、冶金、化工等行业。
传统的刮板输送机通常采用定速电机驱动，无法根据物料负荷和工作条件进行灵活调节，导致能源浪费和设备损耗。
为了提高刮板输送机的运行效率和节能性能，越来越多的研究关注于采用变频驱动技术来优化设计。
变频驱动技术是一种通过改变电机的转速和输出功率来实现对输送机运行的精确控制的方法。
通过变频器对电机的电压和频率进行调节，可以实现刮板输送机的无级调速，满足不同负荷和工况下的要求，降低能耗和损耗，提高运行效率。
本文旨在对刮板输送机变频驱动方案的优化设计与研究进行探讨1变频驱动优化方案设计为了应对不同负载情况下的驱动变化，通过接入变频器调节电动机输入电流，进而达到调整输入功率的目的，可实现动态负载下的功率平衡。
图1为刮板输送机的变频驱动优化方案控制原理示意图。
刮板输送机头部位置的两个电动机可看作1个等效电机。
为了控制头部位置与尾部位置的电动机，接入变频器1与变频器2，PLC控制器向变频器分别发出控制指令，并且根据电动机实时反馈的电流值识别负载变化，PLC控制器可快速调整给定参数，实现对电动机的调速控制。
2硬件设计可更换的PLC比较DX-MA01控制器作为基本系统控制器DX-MA01控制器是高度集成的控制器，具有不同的输入和输出，DX-MA01控制器的内部核心处理器使用150MHz处理器、4 MB + 80 kB内存和4 MB + 80 kB闪存/输出端口，控制器的通信端口旨在满足可变频率目标控制器安装在引擎中并从引擎接收电信号，为PLC控制电源传感器的选择提供了基础。
刮板输送机变频驱动控制系统优化设计应用
Optimal Design and Application of Variable Frequency Drive Control System for Scraper Conveyor
REN Guang-yu
(Xishan Coal Power Group Co. , Ltd, Taiyuan Shanxi 030053, China)
to achieve the purpose of adjusting the speed of the head and tail. This paper would provide reference for the variable frequency
drive of the scraper conveyor. Key words: scraper conveyor； frequency conversion drive； PLC control system； optimization design
煤矿机电
2021年第3期(第34卷，总第173期) -机械研究与应用-
doi：10.16576/ki.l007-4414.2021.03.048
刮板输送机变频驱动控制系统优化设计应用
任广玉
(西山煤电集团有限责任公司，山西太原 030053)
摘 要:针对屯兰矿采用的刮板输送机在运行时存在启动，停机冲击大、首尾电机功率不平衡问题，以屯兰矿SGZ880/ 800型刮板输送机为研究背景，对刮板输送机变频驱动进行优化设计分析，给出了优化驱动方案，同时对空载、重载条
为提升刮板输送机变频驱动的安全性及稳定性， 对刮板输送机的变频驱动进行优化分析，同时对空 载、重载条件下，机头机尾功率差值及最大张力值进 行研究，发现节启动时间差可以降低机头机尾的功率 差，当启动时间差为3 s时，此时的机头机尾电机功 率差仅为0.440 2 kW,同时在重载条件下，增加机头 机尾的启动时间能够实现机头机尾功率的平衡。验 证了优化方案的可行性,为刮板输送机变频驱动提供 —定的参考依据。
浅谈永磁同步变频调速一体机在煤矿刮板运输机上的应用
浅谈永磁同步变频调速一体机在煤矿刮板运输机上的应用摘要：针对煤矿刮板运输机在重载启动时，造成机械和电气设备的冲击问题，结合驱动技术的发展趋势，对永磁同步变频调速一体机新技术的配置、供电、冷却、结构进行剖析，重点对永磁同步变频调速一体机的性能特点进行分析，为煤矿综采工作面设备应用作准备。
关键词：永磁同步变频调速一体机结构特征系统配置供电冷却性能特点对比应用1.引言煤矿井下综采工作面设备使用条件复杂，作业环境恶劣，刮板运输机是煤矿综采工作面的主要运输设备，受顺槽皮带运输、转载机、破碎机联动因素及井下现场作业环境因素影响，使得刮板运输机对重载启动要求比较高。
原刮板运输机驱动方式一般采用高低速电机、CST、液力耦合器等启动方式，该方式启动无论是对机械设备还是对电网冲击都非常大，容易造成刮板断链，链轮组件轮齿断裂，减速机使用寿命降低，特别是重载时易出现供电系统电流大，给机械设备造成安全隐患。
随着煤矿装备技术的发展，原传统的驱动方式已经逐步被变频驱动方式所替代。
现变频驱动技术广泛应用于刮板运输机上，而永磁同步变频调速一体机是在原变频驱动方式的基础上，又将电机和变频器结合在一起，既减少了设备驱动部件，又解决了重载启动问题，是未来刮板运输机驱动方式的发展方向。
2.永磁同步变频一体机结构特征永磁同步变频一体机把电机和变频部分集成为一体，其电机、变频部分可独立拆分，而变频部分由变频器和电源输入部分组成，变频器位于变频电机的上部。
永磁同步变频一体机内部器件采用单元模块化设计，根据功能分为整流单元、逆变单元、主控单元、驱动单元、滤波单元、保护单元、显示单元等，每个单元之间通过插头或连接器快捷连接，方便使用和维护。
可直接与减速机相连接，无需限矩器、液力耦合器等中间环节。
3.永磁同步变频一体机系统配置中煤平朔集团公司井工综采工作面前部、后部刮板运输机各配套2台电压等级为3300V，功率为1200KW的永磁同步变频调速一体机驱动，转载机配套1台电压等级为3300V，功率为855KW的一体机，整个系统通过1台一体机控制箱实现多台设备主从控制运行，控制箱为一体机控制中心，设备之间通过CAN总线通讯，通过通信电缆控制所有一体机，包括运行控制，运行参数设置，数据采集与记录，数据上传等。
刮板输送机变频驱动控制系统的应用研究
刮板输送机变频驱动控制系统的应用研究
于林海
【期刊名称】《石化技术》
【年(卷),期】2024(31)5
【摘要】本文针对刮板输送机变频驱动控制系统,对其进行了电气模型、动力学研究,同时,通过刮板输送机变频驱动系统模拟试验研究发现,在变频控制系统下的刮板输送机转矩性能良好,有效避免了冲击造成的停止运动现象。
【总页数】2页(P373-374)
【作者】于林海
【作者单位】山西焦煤山煤国际铺龙湾煤业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD5
【相关文献】
1.刮板输送机变频驱动控制系统设计
2.基于变频驱动的刮板输送机智能控制系统研究
3.基于变频驱动的刮板输送机智能控制系统研究
4.基于变频驱动的刮板输送机智能控制系统研究
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刮板输送机智能化控制系统应用
刮板输送机智能化控制系统应用发布时间：2023-02-23T01:26:45.934Z 来源：《中国电业与能源》2022年19期作者：吕帅[导读] 随着变频调速技术的发展，高效传动的永磁同步变频调速技术得到推广，吕帅上海大屯能源股份有限公司江苏徐州 221611摘要：随着变频调速技术的发展，高效传动的永磁同步变频调速技术得到推广，使得煤矿井下变频器的散热技术日趋成熟。
由于煤矿产能的逐步提高，井下工作面刮板输送机的装机容量、铺设长度、运量在不断增加，在启动负载或运行负载冲击较大且极不稳定的状态下，刮板输送机经常发生卡链、断链等故障。
驱动系统作为煤矿井下刮板输送机的核心，直接影响矿井产煤的生产效率。
当前在煤矿行业中，带式输送机已经大量采用直驱式永磁同步电机，并取得了显著的经济效益，但其在刮板输送机上的应用尚属空白，一些关键的技术性问题亟待解决。
关键词：高压永磁同步变频调速一体机；煤矿刮板输送机；启动转矩；矢量闭环控制；1永磁同步变频驱动系统的特性及优势1.1高效节能、功率因数大永磁同步电机的转子是永磁材料，本身具有磁场，而异步电机的转子是依靠输入电流来励磁，这部分电流即为无功电流，所以永磁同步电机具有更高的功率因数和效率。
永磁变频驱动系统与异步电机驱动系统的效率对比如表1所示。
1.2启动性能佳通过变频器对三相交流电的频率和电流进行控制，根据需要可以缓慢增加永磁同步电机的转速，实现软启动，启动时间长，启动过载倍数达到2.2倍，能满足一般情况的重载启车。
同时，永磁变频驱动系统启动时，可大幅降低对电网的冲击，减少整个传动系统的机械冲击。
1.3过载能力强首先，由于永磁同步电机具有功率密度高、转矩惯量比大的优点，可在较小体积中实现较大的峰值转矩，通常可达3～4倍（但不能超过链条的破断负荷），大于异步电机通常的2.2倍；其次，由于永磁同步电机温升慢，可以有更长的过载保护时间，并且有同步的特性，不会丢转，可以在额定转速下持续输出最大转矩，以此更快地通过恶劣工况。
永磁半直驱技术在刮板输送机上的研究与应用
永磁半直驱技术在刮板输送机上的研究与应用摘要：近几年智能煤矿建设进展迅速，很多煤矿在井下网络、视频、数据等信息化工作上取得了明显的进展；同时，基于变频技术的刮板输送机成套技术方案已经成熟，变频技术相对传统液力耦合器、CST、双速电机技术的应用优势比较明显，成为行业内的首选；当前变频技术在刮板输送机的应用形式主要有变频器+异步电机模式、异步变频一体机模式，而变频器+异步电机驱动方案得到了广泛推广应用，取得了良好的应用效果；此外，煤矿井下综采工作面刮板输送机变频驱动技术应用愈加广泛，已成为煤炭行业降本增效的关键环节。
针对永磁半直驱技术功率难协调的问题，设计了由状态监测系统、功率协调控制系统及上位机监控系统组成的永磁变频驱动集控系统，为刮板输送机高效运行作贡献。
基于此，本篇文章对永磁半直驱技术在刮板输送机上的研究与应用进行研究，以供参考。
关键词：永磁半直驱技术；刮板输送机上；应用分析引言刮板输送机是煤矿工作面中重要的三机装备之一，作用是对采煤机开采得到的煤炭资源进行收集并运输。
刮板输送机不仅结构简单且能够实现连续运输，运输能力较大，因此在煤矿工作面具有非常广泛的应用。
但煤矿工作面的工作环境比较复杂，输送机工作时容易受外部恶劣环境的影响，产生断链故障问题。
根据工作面的故障统计情况，发现断链故障在刮板输送机所有故障中占据比较高的比例。
如果输送机出现断链问题后不及时发现，轻则对设备的机械结构造成不可挽回的损伤，严重时可能引发安全生产事故，造成设备损坏和人员伤亡。
因此有必要采取措施对输送机的断链状态进行实时监测，以便及时发现问题，避免断链故障威胁输送机的运行安全。
基于此，本文探究永磁半直驱技术在刮板输送机上的研究与应用分析。
1永磁电机有限元分析永磁同步变频一体机中，永磁电机由变频器进行调速，谐波成分较多的变频电源会引起铁芯磁场饱和，为降低损耗，永磁同步变频电机的磁密设计值不宜过大。
同时，考虑到温升的影响，为降低损耗，永磁同步变频电机的电密也要选取合适值。
永磁电机在刮板输送机驱动系统设计中的应用
总第215期2021年第3期机械管理幵发MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTTotal 215No.3, 2021设计理论与方法DOI:10.16525/l4-1134/th.2021.03.014永磁电机在刮板输送机驱动系统设计中的应用李峰(山西高河能源有限公司，山西太原047100)摘要：为解决传统刮板输送机以异步电机为核心的驱动系统存在的问题，提出采用永磁电机与刮板输送机集成实现对刮板输送机驱动控制的方案，并对上述驱动系统中的永磁电机和减速器进行设计，同时搭建永磁电机半直驱系统试验平台，对不同工况下刮板输送机永磁电机驱动系统的响应特性进行试验研究，结果表明，永磁电机半直驱控制系统应用效果良好，可进行推广。
关键词：永磁电机半直驱弄步电机输出转矩驱动控制中图分类号:TD528.3 文献标识码:A文章编号：1003-773X(2021 )03-0029-02引言刮板输送机为综采工作面的运输设备，其不仅承担着运输煤炭的任务，还与采煤机、液压支架相互配套为液压支架提供推溜力，为采煤机提供行走轨道。
随着综采工作面设备自动化水平和生产能力的不断提升，刮板输送机正朝着大运量、大功率、大运距以及高效率的方向发展w。
传统刮板输送机采用 异步电机作为驱动核心，存在效率低、损耗大、振动 大、噪声大等问题，无法满足当前综采工作面对刮板 输送机的要求。
鉴于永磁电机具有节能效果好、启动 转矩大、低速驱动性能好等优势，本文将永磁电机应 用于刮板输送机驱动系统中，并对其应用情况进行 分析。
1刮板输送机驱动系统的设计刮板输送机为综采工作面必不可少的运输设 备，其各分系统包括有驱动系统、刮板系统、链轮组 件系统等。
本文着重对刮板输送机驱动系统展开研 究，为确保设计刮板输送机能够适应当前综采工作 面大运量、大转矩以及高效率的运输要求，本文将永 磁电机与减速器设计为刮板输送机的驱动系统。
从 理论上将，永磁电机为刮板输送机的动力源,减速器 为刮板输送机的传动部件，将永磁电机与刮板输送 机合为一体可降低电机转速并提高电机的转矩。
刮板输送机用永磁变频驱动系统
刮板输送机用永磁变频驱动系统1. 永磁变频驱动系统永磁变频驱动系统的核心是由永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor， 以下简称 PMSM）和专用控制系统组成。
1.1. PMSM 原理PMSM 在结构上是由绕组与永磁体两部分组成。
定子绕组在通电后，同样激发了一个旋 转磁场，安装有永磁体的转子会跟随定子磁场，一起旋转起来。
只要转子的负载转矩不超过 设计的最大电磁转矩，转子转速会和定子始终保持同步，位置也保持相对静止。
电机工作所 需的磁通主要是由永磁体提供的，几乎不需要外界的无功，所以其功率因数和效率明显高于 异步电机。
虽然性能也因负载率变化而变化，但程度小的多。
PMSM 设计时所受限制很少， 可以定制任意转速、形状的电机，并保持很好的性能指标。
1.2. 永磁变频驱动系统与传统设备区别永磁变频驱动系统是应用层面创新的新型系统。
它把变频技术与 PMSM 有机的结合在 一起。
将 PMSM 低转速高转矩的特点与变频技术的优点相结合，简化了传动链，采用直驱、 半直驱、传统等多种方式接入系统，成功的应用于煤炭行业的专用机械如采煤机、掘进机、 皮带机、刮板输送机、煤层气抽气机等设备中。
充分发挥了 PMSM 功率密度大，布局紧凑， 体积小等特点。
永磁变频驱动系统尤其在低速（或零速）满转矩输出方面性能优越。
在皮带 机、刮板机设备的应用上，可以完美解决堆煤问题、重载启动问题可以解决。
PMSM 与传统异步机转矩输出曲线对比2. 刮板输送系统的应用2.1. 刮板输送系统现状分析现阶段刮板输送系统面临的 3 大问题： 停车随机、环境影响、负载变化无规律等 原因造成的起车问题； 松弛状态刚性锚链启动瞬间造成的强烈 机械冲击问题； 堆煤、重载启动时，电网冲击大、设备易 损坏等问题。
现阶段刮板输送系统驱动的几种软起方式： 普通液力耦合器启动方式 TTT（阀控充液式液力耦合器）启动方式 CST（可控启动传输装置）启动方式 双速电机启动方式 开关磁阻电机驱动方式 变频控制方式未来阶段刮板输送系统的发展趋势： 重型化发展，可以促进煤炭集约化生产和 高强度开采。
采矿刮板输送机永磁直驱系统设计
66采矿工程M ining engineering采矿刮板输送机永磁直驱系统设计徐贵旭1，朱殿瑞2，刘泽平3（１．山西铁道职业技术学院，山西 太原 ０３００１３；２．太原重工股份有限公司，山西 太原 ０３００２４；３．矿山采掘装备及智能制造国家重点实验室，山西 太原 ０３００３２）摘 要：以新设计的采矿刮板输送机永磁直驱系统为研究对象，基于数值分析法，利用拉格朗日方程，建立永磁直驱系统可动力学模型。
利用ＭＡＴＬＡＢ软件，分析了系统的动态响应特性。
通过搭载试验台，验证了分析结果。
为优化刮板输送机驱动系统提供了参考。
关键词：采矿刮板输送机；永磁直驱；ＭＡＴＬＡＢ中图分类号：ＴＭ３１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２２）０６－００６６－３Design of permanent magnet direct drive system for mining scraper conveyorXU Gui-xu 1, ZHU Dian-rui 2, LIU Ze-ping 3（１．Ｓｈａｎｘｉ Ｒａｉｌｗａｙ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔａｉｙｕａｎ Ｈｅａｖｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，ＬＴＤ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００３２，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｎｅｗｌｙ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｄｉｒｅｃｔ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｌａｇｒａｎｇｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｄｉｒｅｃｔ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｓｔ－ｂｅｄ． Ｉｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ．Keywords: Ｍｉｎｉｎｇ ｓｃｒａｐｅｒ ｃｏｎｖｅｙｏｒ； Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｄｉｒｅｃｔ ｄｒｉｖｅ； ＭＡＴＬＡＢ收稿日期：２０２２－０３作者简介：徐贵旭，男，生于１９８７年，山西阳高县人，硕士研究生，讲师，研究方向：机械教学。
破碎机及刮板机永磁变频驱动系统
破碎机、转载机及刮板机用永磁同步电机变频驱动系统技术方案报告1破碎机用永磁同步电机1.1主要参数电机型式 永磁同步电机电机型号 TBYCS-700-16/350(3300) 电机效率（％） 97% 额定功率（kW） 700 功率因数 0.97 额定电压（V） 3300 绝缘等级 F 额定转速（r/min） 350 冷却方式 水冷 额定电流（A） 130 防护等级 IP55 额定频率（Hz） 46.7 隔爆型式 ExdI Mb 过载倍数 3 重量(kg) 3600 匹配变频器型号 BPJ-1000/3300 主电缆连接器 LBG1-500/33001.2外形尺寸图2转载机及刮板机主驱动用永磁同步电机2.1主要参数电机型式 永磁同步电机电机型号 TBYCS-700-4/1500(3300)TBYCS-855-4/1500(3300)TBYCS-1000-4/1500(3300)TBYCS-1200-4/1500(3300)TBYCS-1500-4/1500(3300)TBYCS-1600-4/1500(3300)额定功率（kW）700 855 1000 1200 1500 1600 额定电压（V） 3300 33003300330033003300额定转速（r/min）1500 15001500150015001500额定电流（A） 132 161 187 224 279 298 额定频率（Hz）50 50 50 50 50 50 过载倍数 333333电机效率（％）96 96 96.5 96.5 97 97 功率因数 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 绝缘等级 F F F F F F 冷却方式 水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 水冷 防护等级 IP55 IP55 IP55 IP55 IP55 IP55 隔爆型式 ExdI Mb ExdI Mb ExdI Mb ExdI Mb ExdI Mb ExdI Mb 重量(kg) 3200 3400 3770 4040 4620 4760 外形图 W1 W1 W2 W2 W3 W3匹配变频器型号BPJ-1000/3300 BPJ-1400/3300 BPJ-2000/33002.2 外形尺寸图外形图 AC D E EA EG F G R L W1 790 110 115 114 82 28 100 30 1150 W2 830 160 112 100 56 40 147 70 1300 W383016011210056401477015503 变频控制系统主要参数型号 输入电压 （V） 输入电流 （A） 输出电压 （V） 输出电流Ihd（A）冷却水流量 （m3/h）BPJ-1000/3300 2x1800 2x189 3300 176 3.5 BPJ-1400/3300 2x1800 2x264 3300 246 4 BPJ-2000/33002x18002x37833003524.5备注：外形尺寸参见样本4 移相变压器主要技术参数型号连接组别 短路阻抗输入电压（V） 输入电流 （A） 输出电压 （V） 输出电流（A） KBZSGZY-T-1800/3300 D/d0/y11 8% 3300 320 2x1800 2x290 KBZSGZY-T-2500/3300 D/d0/y11 8% 3300 420 2x1800 2x400 KBZSGZY-T-3600/3300 D/d0/y118%33006302x18002x577备注：外形尺寸参见样本。
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刮板输送机用 刮板输送机用永磁变频驱动 永磁变频驱动系统 变频驱动系统1. 永磁变频 永磁变频驱动系统 变频驱动系统永磁变频驱动系统的核心是由永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor， 以下简称 PMSM）和专用控制系统组成。
1.1.PMSM 原理PMSM 在结构上是由绕组与永磁体两部分组成。
定子绕组在通电后，同样激发了一个旋 转磁场，安装有永磁体的转子会跟随定子磁场，一起旋转起来。
只要转子的负载转矩不超过 设计的最大电磁转矩，转子转速会和定子始终保持同步，位置也保持相对静止。
电机工作所 需的磁通主要是由永磁体提供的， 几乎不需要外界的无功， 所以其功率因数和效率明显高于 异步电机。
虽然性能也因负载率变化而变化，但程度小的多。
PMSM 设计时所受限制很少， 可以定制任意转速、形状的电机，并保持很好的性能指标。
1.2.永磁变频驱动系统与传统设备区别 永磁变频驱动系统与传统设备区别永磁变频驱动系统是应用层面创新的新型系统。
它把变频技术与 PMSM 有机的结合在 一起。
将 PMSM 低转速高转矩的特点与变频技术的优点相结合，简化了传动链，采用直驱、 半直驱、传统等多种方式接入系统，成功的应用于煤炭行业的专用机械如采煤机、掘进机、 皮带机、刮板输送机、煤层气抽气机等设备中。
充分发挥了 PMSM 功率密度大，布局紧凑， 体积小等特点。
永磁变频驱动系统尤其在低速（或零速）满转矩输出方面性能优越。
在皮带 机、刮板机设备的应用上，可以完美解决堆煤问题、重载启动问题可以解决。
PMSM 与传统异步机转矩输出曲线对比2. 刮板输送系统的应用 2.1. 刮板输送 刮板输送系统 输送系统现状分析 系统现状分析现阶段刮板输送系统面临的 3 大问题： 停车随机、环境影响、负载变化无规律等 原因造成的起车问题； 松弛状态刚性锚链启动瞬间造成的强烈 机械冲击问题； 堆煤、重载启动时，电网冲击大、设备易 损坏等问题。
现阶段刮板输送系统驱动的几种软起方式： 普通液力耦合器启动方式 TTT（阀控充液式液力耦合器）启动方式 CST（可控启动传输装置）启动方式 双速电机启动方式 开关磁阻电机驱动方式 变频控制方式 未来阶段刮板输送系统的发展趋势： 重型化发展，可以促进煤炭集约化生产和 高强度开采。
智能自动化发展，可以提高劳动生产率，减轻劳动强度。
对刮板输送机运行过程监 控 , 实现工况检测和故障诊断。
开发极簿煤层刮板输送机， 以彻底解决长期以来国内极薄煤层开采装备落后、 机械 化程度低、工作面效率低、经济效益差的局面。
2.2.永磁变频驱动系统在刮板 永磁变频驱动系统在刮板输送 驱动系统在刮板输送系统 输送系统上的优势 系统上的优势我公司研发的永磁变频驱动系统， 采用全矢量变频驱动技术， 可以应用于各类刮板输送 设备中。
它可以作为刮板驱动的组成部分与其他驱动系统配合， 可以开放接口与其他刮板驱 动系统兼容。
也作为主机驱动其他控制系统，共同实现刮板输送工况要求，改善或解决重载 启动、功率平衡问题。
它还可以作为独立系统驱动单一刮板机，永磁变频驱动系统可以完成 单机、多机工作，实现起车、停车和功率平衡功能，并彻底解决重载启动及瞬间过载问题。
变频器与永磁同步电机有机结合，节能降耗，综合节能效果可以达到 30%以上。
低速大转矩输出，能够解决重载、堆煤等问题。
启动力矩大，启动电流小，对电网无冲击。
平滑启动可以消除机械和电气冲击，延长机械设备使用寿命。
多台设备共同拖动负载时，自动实现功率平衡。
系统可实现在线监测，保护功能完善。
2.3.设计与布置 设计与布置刮板机输送系统由头轮、尾轮、溜槽、刮板链和驱动装置等主要部分组成，另外还设有 紧链装置和推移装置。
图 2.1 刮板输送系统 永磁变频驱动系统是一种新型的软启动驱动装置， 用以替代传统的液力耦合或 TTT 启动 方式。
下面以一个含有多台驱动器的系统作为同步控制的实例进行讲解： 如图 2.2 展示的为四驱系统，有两台电机驱动两台减速机共同驱动头轮，另两台电机驱 动两台减速机共同驱动尾轮， 头轮和尾轮通过刮板链条连接。
四台变频控制系统同步驱动四 台电机， 其中一台设置为主机， 另三台设置从机。
从机跟随主机指令， 与主机共同分担负载。
主机向从机发送转矩信号。
总控台向四台变频器同时发送速度信号。
从机跟随主机运行。
图 2.2 多驱动系统2.4.永磁同步电机百正创源永磁同步电机是基于成熟的异步电机和同步电机而开发出来的， 与传统的异步 电机和电励磁同步电机最大的不同在于使用了先进的转子结构， 用高效的永磁材料替代了异 步电机的鼠笼转子或同步电机的励磁绕组， 有机的结合了传统的异步电机和同步电机的主要 优点。
永磁同步电机在设计时采用领先的有限元分析方法， 对电磁特性与负载进行耦合分析， 优化 电磁设计和参数。
通过风路和温度场分析，优化散热性能，减少风摩损耗；通过应力场分析，优 化机械结构，提高电机在极端工况下的安全性和可靠性。
从而获得了力矩、效率、功率因数、结 构强度、温升等充分优化的永磁同步电机系列。
2.4.1.永磁同步电机特点 永磁同步电机特点效率高，功率因数高，高效区宽广； 内嵌式永磁转子结构，可靠性更高； 轴承绝缘设计，防止轴电流； 水冷机座冷却，温升低，体积小； IP55 密封设计，防尘防水性能更好。
2.4.2.功率永磁同步电机性能参数表额定转速 电机型号 r/min TBYCS-132-4/1500(660/1140) TBYCS-160-4/1500(660/1140) TBYCS-200-4/1500(660/1140) TBYCS-250-4/1500(660/1140) TBYCS-315-4/1500(660/1140) TBYCS-375-4/1500(660/1140) TBYCS-400-4/1500(660/1140) TBYCS-525-4/1500(1140) TBYCS-700-4/1500(1140) 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 1500 电压 V 660 660 660 660 660 660 660 电流 A 124 150 187 233 293 349 372 电压 V 1140 1140 1140 1140 1140 1140 1140 1140 1140 电流 A 72 87 108 135 170 202 215 282 375 频率 Hz 50 50 50 50 50 50 50 50 50 效率 % 96 96.1 96.5 96.6 96.8 96.9 97 97.3 97.4 功率 因数 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 0.97 过载 倍数 2 2 2 2 2 2 2 2 2 重量 kg 970 1150 1340 1615 1800 1925 2227 3060 3380 外 形 图 W1 W2 W3 W4 W5 W5 W5 W6 W6kW 132 160 200 250 315 375 400 525 7002.4.3.永磁同步电机外形图外形图 W1 W2 W3 W4AC 530 530 590 590D 80 80 90 90E 170 170 170 170F 22 22 25 25G 71 71 81 81GA 14 14 14 14L 1390 1520 1550 1670LA 920 1050 1080 1200N 550 680 680 680M 600 740 740 740P 660 800 800 800外形图 W5 W6AC 670 800D 85 110F 22 28G 76 100GA 14 16L 1620 1935LA 1150 1465N 720 8802.5.控制系统控制系统主要由人机显示系统和变频控制系统两部分组成。
实现分散控制集中管理的控 制策略。
每台电机对应一套独立控制系统，组成一套完整的下位控制驱动器和执行机构。
每 套下位控制驱动器与主控连接，通过通讯系统，与主控或远控系统保持实时的数据交换。
2.5.1.人机显示系统实现人机界面交互，远程操作，具有综合保护功能，动态分析技术，检测自动化技术。
通过集中管理控制，实现整套设备的远程启动，中间驱动，功率平衡，链速同步、通讯信号 与信号联络等综合要求。
控 制 运 转 显 示 过程控制 启动转矩 运转操作 运转状态输出 液晶显示器LCD 保护功能 PID(标准比例、积分、微分、闭环控制) 重载启动 运行启停按钮，急停按钮，远程端子输入控制 输出频率、电流、转速等运行数据 运行信息、操作指导、功能名称、故障信息等 过流、短路、欠压、过载等2.5.2.变频控制系统变频控制系统主要由变频器和下位控制器组成。
变频器装在长方形隔爆外壳内， 隔爆外 壳分变流腔和接线腔， 输出电缆和控制电缆的连接。
变频装置的前门有一个上位机监控系统。
变频器的组成电器元件（整流器、逆变器、变压器、熔断器、电抗器、可显示控制器、控制 按钮，交流接触器，水泵及相关传感器等）均安装在防爆柜内。
660V 变频控制系统主要 变频控制系统主要技术参数表 系统主要技术参数表型号 BPB-160/660 BPB-200/660 BPB-250/660 BPB-315/660 BPB-355/660 BPB-400/660 BPB-450/660 BPB-560/660 BPB-710/660 BPB-1000/660 推荐电机功率（kW） 132 160 200 250 315 355 400 500 630 900 电流 Ihd（A） 135 180 210 260 320 360 420 492 627 950 冷却水流量（m /h） 2.5 2.5 2.5 2.5 3 3 3 3.5 3.5 3.531140V 变频控制系统主要 变频控制系统主要技术参数表 系统主要技术参数表型号 BPB-200/1140 BPB-250/1140 BPB-315/1140 BPB-400/1140 BPB-500/1140 BPB-800/1140 BPB-1200/1140 推荐电机功率（kW） 160 200 250 315 400 710 1000 电流 Ihd（A） 110 136 168 205 250 410 615 冷却水流量（m /h） 2.5 2.5 2.5 3 3 3.5 43。