交流变频电牵引(精选4篇)
交流变频电牵引 篇1
1 电牵引采煤机的运用
在煤矿全面机器化开采进程中, 电牵引采煤机是开采作业的主要设施。当前我国生产的电牵引采煤机, 主要是由主控设备、PLC控制设备、彩色液晶显示器、左右操控室、主控编辑器、工控设备、模式组件和一部分传感器构成。它是采煤机的把控核心, 同时也是电控体系的中心。在电牵引采煤机中最重要的就是牵引把控器和高压箱, 牵引把控箱的主要职能是控制采煤机运行, 处在牵引把控箱右前端的变频器主要是对采煤机的左右运行速率进行把控, 它的主要功能是支持全面设施的运行效率。这样的把控方式整体整合了来回液压牵引的作业机理方式, 稳固了作业的简单功能水平, 后期维护作业操作起来就变得简单。最重要的是提高了采煤机运营的平稳效力, 支持了相应程序的合理经济发展价值, 全面适用于当代高产综合发展行业的发展要求。变频器在电牵引采煤机上的运用代替了以往的液压牵引, 方便操控和维护, 保障了设备的完整度, 运转速率高, 行动稳步敏捷, 牵引能力较强, 因此从根本上提高了采煤机运行的稳固性, 实现了采煤作业效率和产量的全面提高。
2 变频器构架的原理
变频器主要是由控制电路和主电路两部分构成。控制电路可以把控整流设备电压和逆变设备开关, 借外围接口电路对把控部分进行运送, 并且达成一系列的防护。中枢直流步骤存储构件可以转换电动机无功率和直流步骤。逆变设备是借功率构件, 对逆变设备中间的主开关断流进行规则把控。整流设备是整流三相交流电。
3 选取变频器
3.1 连接电动设备直流, 对变频器容积进行选取
速度借助变频设备运转异步电动机实现, 在确定电动机以后, 要求连接异步电动机, 设定电流或者实际运转的电流值来选取变频器。
3.2 连接输出电压进行选取
可以依照电动机对电压的设定来选取变频设备的输出电压。比如采用380V双牵引电机的变频器, 1 140V的采煤机电源, 变频器使用一拖一带电动机, 两个变频器之间实行主从通信。
3.3 依照运用场所选取变频设备的保障构架和维护方式
变频设备产生的热度很大, 照顾到散热的实用性, 除了容量小的情况, 其他时间为开放式构架, 借助风扇强行冷却。变频器装设场地在室外或者周边环境不好的时候, 最好装在独立盘上, 使用具备冷却效果的热置换设备。
4 电牵引采煤机变频器设施常见障碍和处理措施
在变频设备产生障碍的时候, 不要急于连接电源进行维修, 千万不能使用万用表来维修。在变频设备装置不接输出或是输入的状况下, 对功率模板全面展开检修, 这样就防止了在损坏功率模板的情况下连接电源而提高障碍范围。此外, 应尽量全面地检查外围出现的障碍。做好以上措施以后, 连接电源, 把变频设备进行完整地检查维修。通常情况下, 变频设备会出现如下障碍。
4.1 显示面板无障碍显示
连接电源以后的变频设备, 显示面板显示正常或者无故障, 但是不能开始运转。处理方法是独自借助变频设备的外接把控侧和把控面板来控制变频设备。如果这两项处理方式都不能使变频设备运转, 可能是驱动电路发生了障碍, 处理方式是更换驱动板。也可能是变频器设备的CPU被损毁, 处理方式是更换主板。
4.2 显示面板有障碍显示
第一, 过流障碍。需要对变频装备的数值展开查询, 是否设定负载防护电流值太小, 是否外围接线绝缘接地或者绝缘过低, 是否每层机器卡或者硬度强, 是否采煤机的牵引效率过大。要是以上问题都不是产生障碍的要点, 那么应该检修变频设备电流监测路线是否出现故障。第二, 欠电压故障。需要对变频设备的速率和输入电压是否正常进行检查。检修滤波电解电容是不是老化或者电容量减弱等状况, 检修变频设备的整流模板是不是完整, 有没有损毁构成的缺陷。第三, 过电压障碍。对直流线路和输入电源的电压进行检修, 要是没有异样, 那么就是制动电线发生异样, 如果不能够根据指示发动制动电路VT, 就会构成电动机制动减速进程里的泵生电压向直流线路上部返程, 从而产生过高的直流电压。第四, 通信障碍。变频设备对通信障碍的显示会出现以下3 种情况:一是变频设备不能够根据显示面板通信。二是变频设备不能够借以信号接口跟上位机或是PLC通信, 构成这两种状况是因为内存或者CPU损毁, 只要更换主把控主板就可以。三是变频设备不能够展开通信, 造成这种现象的原因可能是通信设备错接或者损毁, 也可能是主板上的控制主板或者通信构件损毁。第五, 负载障碍。负载障碍包含变频负载和电动机负载, 主要是因为采煤机的牵引提速时间过短, 电网电压过低, 电动机堵住或者负载太高通常能够通过加长提速时间、检修电网电压、减弱载荷等办法来解决。第六, 温度过高。如果因为温度过高报警, 应该先查看温度传感设备是不是还在运转, 如果正常, 要继续查看是哪些因素引发的误差, 能够把障碍屏蔽。此外, 还需要检修变频设备的风扇是不是正常运转, 变频设备外部底壳上的散热装置是否适用。
5 结语
电牵引采煤机变频设备是采煤机的必要构成部分, 它维修起来比较复杂, 需要很高的技能水平。在对障碍进行修理的时候, 应该对一部分显示实时查看, 并且对障碍部分进行把控, 在遇到故障的时候应该思维清楚, 不能够随意的拆卸, 要透过现象准确找出问题所在, 并且重视保养和维修, 进而保障采煤工作的成功进行。
摘要:在矿业全面机器化开采进程中, 电牵引采煤机是综合采煤工作的主要设施, 变频器是电牵引采煤机的重要构成部件, 为了全面实现机器化开采, 应当充分了解电牵引采煤机变频器设施的使用。当前我国生产的电牵引采煤机主要由主控设备、PLC控制设备、彩色液晶显示器、左右操控室、主控编辑器、工控设备、模式组件和一部分传感器构成。
关键词:煤矿,电牵引采煤机,变频器
参考文献
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[3]谭超.电牵引采煤机远程参数化控制关键技术研究[D].徐州:中国矿业大学, 2009.
交流变频电牵引 篇2
1 电牵引采煤机以及变频器设备介绍
1.1 电牵引采煤机的介绍
在进行煤矿机械化生产中, 会通过使用电牵引采煤机来提高生产效率, 其应用价值较高, 已经引起了人们的广泛关注及应用。当前, 我国生产的电牵引采煤机的主要组成包括主控设备、PLC控制设备、显示装置、操控室、传感器等多个部分, 与传统采煤机的液压牵引工作方式不同, 电牵引采煤机的工作方式是利用变频器对牵引箱的运动进行调整, 带动整个采煤机运转, 进而保证煤矿开采的顺利完成。电牵引采煤机具有操作简便、牵引力大、工作效率高、安全稳定等特点, 对于提高煤块开采效率具有重要作用[1]。
1.2 变频器设备介绍
变频器设备是在控制电路和主电路的协同配合下进行运转的, 这是变频器设备的基本工作原理。两种不同电路所起到的作用是不同的, 其中控制电路的主要作用是对设备进行保护, 能够利用外部接口对整流器电压和逆变器开关的控制信息进行传递并执行, 使其运行状态发生变化。与控制电路相比, 主电路除了包括整流器、逆变器之外, 还包括中间直流环节, 其作用也就更加多样化, 在对整流器和逆变器进行控制的同时, 还能够对电动机无功功率进行交换, 保证变频器设备工作性能的充分发挥, 确保电牵引采煤机能够正常运行, 为煤矿开采的顺利完成提供保障。
2 电牵引采煤机变频器设备常见故障
2.1 变频器无法启动
变频器无法启动是一种常见设备故障问题, 会导致电牵引采煤机无法正常工作。在对该故障进行诊断时, 首先对控制路线中导线的连接情况进行检查, 确保正确性和规范性, 如果是因为控制盒出现故障问题, 需要用同种规格的控制盒进行及时更换;除了控制盒出现故障问题之外, 变频器内部芯片断开、控制路线损坏、变频器控制线路损坏, 也很容易造成变频器的无法启动[2]。
2.2 电机堵转
电机堵转是因为电机发生保护动作引起的, 根据引发原因的不同, 一般将其分为三种: (1) 当采煤机承载负荷较大时, 其运行速率比较快, 采煤机会在设备异常修复之后恢复至稳定运行状态; (2) 因制动阀门未打开引起的油路或者电路运行异常, 无法为电机运转提供所需动力, 此时可以以油压为判断依据, 分别对油路和电路进行检查, 并以摇臂的升降情况以及牵引机运行时回路指示灯是否发亮, 判断24V电源供电的正常性, 如果可以正常供电, 则需要对电磁阀进行检查; (3) 采煤机的两个变频器电流差值较大, 较小一侧的电流为规定电流的1/5, 此时需要对采煤机的扭矩轴和齿轮轴进行检查, 判断其工作性能是否正常。
2.3 通信故障
通信故障也是采煤机常见运行故障之一, 造成这种故障的原因通常是主变频器没有将运行指令正常发出, 子变频器无法接受运行命令, 如果两个控制盘都反馈故障信息, 则需要检查PLC与主变频器的连接是否正常;如果只有一个控制盘反馈故障信息, 则需要对采煤机是否能够正常通信进行检查。除此之外, 采煤机在工作时的大幅度震动, 会使通信模块逐渐松动, 导致线路连接不正常, 信息无法正常传输, 引起通信故障。
2.4 采煤机只能单向牵引
采煤机在工作时其牵引方向无法改变, 只能进行单向牵引。此时应该以主变频器的运行参数为依据, 根据对PLC及主变频器线路连接情况的检查结果, 判断其运行参数是否满足额定参数。
2.5 采煤机自动加速
采煤机自动加速情况有两种, 根据其加速方向的不同, 可以将其分为一个方向加速和左右均加速两种, 当出现自动加速故障的时候, 应该根据电流回路指示灯是否发亮, 来对故障进行判断[3]。当指示灯处于发亮状态时, 如果是一个方向自动加速故障, 则需要对发亮指示灯所在回路的PLC与主变频器的连接情况进行检查;如果是左右均自动加速故障, 则需要对按钮或者端头站进行逐个检查, 先判断按钮是否处于卡死状态, 再判断端头站是否出现运行故障。
3 电牵引采煤机变频器设备的维修策略
受煤矿开采环境的影响, 电牵引采煤机所处工作条件都是比较恶劣的, 经常会因为震动、粉尘、潮湿等环境条件出现运行异常, 不利于电牵引采煤机的正常工作性能的发挥。再加上部分技术人员专业性不强, 对采煤机的操作手法不规范, 或者是工作态度不端正, 对待工作不认真、比较敷衍, 出现操作失误, 使得电牵引采煤机在使用过程中出现运行故障。所以当电牵引采煤机出现运行故障的时候, 要从不同方面进行考虑。
首先, 当采煤机出现故障问题的时候, 要及时暂停工作, 根据故障显示器所提供的具体信息, 对故障发生点、故障类型进行判断, 分析引起故障的具体因素, 采取针对性的维修措施, 待故障问题解决时候, 才可以恢复运行;第二是当没有可供参考的故障信息时, 要及时断开电源, 然后再对故障进行逐步排查, 避免故障的进一步扩大;第三是在断开电源时, 不能进行频繁反复操作, 以避免线路充电电流过大引起短路现象, 一般是一分钟之内的操作次数不能超过3次, 并且在断电五分钟之后才可以进行通电;第四是因为采煤机在出厂之前, 其标准运行参数都是设置好的, 不能对采煤机进行随意拆卸、组装, 以防止实际运行参数不能符合标准, 当有拆卸、组装的需要时, 要由专业技术人员完成, 并做好记录以备后期所用;第五是对变频器的稳定性进行重点检查, 判断线路是否因震动发生松动现象, 保证线路连接的良好性, 避免引起故障现象;第六是在进行设备维修时, 要制定检修计划进行逐步检查, 准确、快速地找出设备故障的根本所在;最后要做好采煤机的日常维护工作, 严格规范工作人员的操作手法, 避免出现无证上岗现象, 对变频器进行定期检查, 防止线路出现松动现象。
4 结束语
为了保证电牵引采煤机能够正常运行, 需要做好故障维修以及日常维护, 降低故障发生概率, 提高其运行效率、运行水平, 促进煤矿企业的良好发展。
摘要:煤矿开采是一项难度较大的复杂工作, 为了提高工作效率, 通常要用到电牵引采煤机, 而采煤机的核心设备为变频器, 其工作性能会直接影响到采煤机的运转。为了确保电牵引采煤机能够正常运行, 就需要保证变频器设备工作性能的良好性, 针对出现的故障问题及时采取有效的措施加以解决, 并做好日常维护工作。
关键词:电牵引采煤机,变频器设备,常见故障,维修策略
参考文献
[1]于彬, 李逍林.电牵引采煤机变频器设备常见故障及处理措施[J].中国高新技术企业, 2015, 28:168-169.
[2]毕晓斌.关于电牵引采煤机变频器的故障诊断与维修[J].价值工程, 2014, 15:78-79.
电机牵引交流变频调速系统研究 篇3
大功率综合机械化采煤技术的发展和高产高效矿井建设的需要, 使得采煤机电牵引迅速发展。目前国内外采煤机电牵引系统按调速方式可以分为4种:直流电机调速、异步电机变频调速、电磁调速和开关磁阻电机调速[1]。 直流电机调速系统体积大、结构复杂, 发热不易散发, 摩擦的碳粉难以排出, 造成寿命短、可靠性低、维修困难;而开关磁阻电机由于需要在转子上安装位置检测器, 从而降低了运转的可靠性[2];电磁调速系统传动效率低下, 尤其是在低速范围。在矢量控制技术出现之前, 交流调速系统多采用V/F比值恒定控制方法, 又称为标量控制, 采用这种方法在低速及动态, 如加减速、加减负载等情况时, 系统表现出明显的缺陷[3]。 矢量控制不仅可以消除标量控制的缺陷, 而且大大提高了系统的控制性能。改善异步电动机系统动态性能, 将矢量控制技术运用到电力传动领域, 用于解决传统采煤机调速问题, 具有重要的意义[4]。
1 异步电动机矢量控制系统数学模型
由于转速的变化存在机械惯性等因素, 加上运动系统的机电惯性以及转速与转角的积分关系等, 使得异步电动机成为高阶、非线性和强耦合的多变量系统。在研究异步电动机的多变量数学模型时, 常做如下假设: (1) 忽略空间谐波; (2) 忽略磁路饱和; (3) 忽略铁芯损耗; (4) 不考虑温度和频率的变化[5]。
在以上假设前提下, 首先列出系统在A—B—C坐标下的方程, 然后通过坐标变换, 将其转换为M—T坐标下的数学模型。在M—T坐标系, 将坐标轴M、T以同步转速ω1进行旋转, 并且M轴沿着转子总磁链矢量ψ2的方向, T轴垂直于矢量ψ2, 即ψ2=ψm2、ψt2=0。因转子绕组短路, 故um2=ut2=0, 这样异步电动机在M—T坐标系下的数学模型如下:
电压方程:
磁链方程:
转矩方程:
转差频率ωs与转矩间关系为:
式中, um1、ut1为定子在M—T轴上的电压分量;R1、R2为定子和转子等效电阻;p为微分算子;im1、it1、im2、it2为定子和转子电流在M—T轴上的电流分量;pm为电机极对数;Te为电磁转矩。
2 控制系统仿真分析
2.1 系统软件设计
系统的软件由上位机的监控显示程序和下位机的控制程序两部分构成。其中上位机的功用是设定电机参数, 也为电流、电压波形的实时显示做准备。下位机的功用是电流采样、转速采样、矢量变换、SVPWM输出以及串行通信、转速显示和故障输出等。
2.2 基于SVPWM的异步电动机矢量控制系统仿真实验
基于电压空间矢量技术的异步电动机矢量控制变频调速系统仿真模型如图1所示, 其中整流侧采用电压定向的SVP-WM调制技术进行控制。
系统的仿真参数为:异步电动机的额定功率和转速分别为22kW和1 750r/min, 额定电压和频率为380V和50 Hz。电机具体参数如下:Rs=0.525 7Ω, Rr=0.301 7Ω, Ls=4.9mH, Lr=4.9mH, Lm=116.6mH。转动惯量J=0.102kg/m2。当转速给定值为120r/s, 并且在0.5s突加70N/m负载时的转速、转矩以及电流波形如图2~4 所示。当转速在0.5s后从100r/s调节到120r/s, 并且转矩给定为70N/m时的转速、转矩以及电流波形如图5~7所示。在电动机0.5s时制动的转速、转矩以及电流波形如图8~10所示。
3 结语
由以上仿真结果可以看出, 本系统在启动电机、调节转速以及突加负载和停机时都可以获得很好的动态性能, 调速系统能够很好地跟踪给定转速, 验证了本设计的可行性和正确性。但是针对PI调节比例和积分两个参数仍然需要根据实际现场进行工程调试, 只有在理想的PI调节参数作用下才能达到预期效果。
摘要:针对目前采煤机调速系统普遍存在的弊端, 对采煤机交流调速系统进行了设计与研究。建立了三相异步电动机在旋转坐标下的数学模型, 并对异步电动机矢量控制变频调速系统进行软、硬件设计。利用Matlab软件对所设计的调速系统进行仿真, 验证了系统的可行性和正确性。结果表明, 系统在启动电机、调节转速以及突加负载和停机时都可以获得很好的动态性能。
关键词:采煤机,调速系统,SVPWM,矢量控制
参考文献
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交流变频电牵引 篇4
1 选择变频器
1.1 容量选择
变频器的容量选择非常重要。在选择容量的时候, 主要是按照采煤机的实际负载特性, 基本原则是电机容量必须小于变频器容量。由于采煤机频繁过载启动, 因此必须具有巨大的启动力, 启动电流相对较小, 尤其是针对有岩石、倾角大、矸石多和煤质硬的煤层, 应该增强变频器的负载驱动力。异步电动机的转子电流的有功分量、每级磁通量和电磁转矩成正比。因为变频器的电压和频率是常数, 当频率低时, 其输出电压也会降低, 增大了输出电流, 引起过流保护, 有效地解决措施就是提高变频器容量的重要方法。
1.2 选择变频器类型
按照变频器的系统结构进行划分, 主要分为交-直-交的间接变频系统和交-交的变频系统。所谓交-交类型的变频系统, 能够将固定频率的交流电直接转换成频率可调的交流电系统。其具有以下几点特点, 能量转换效率高、对称性好、谐波成分少、正弦度高、低频波形好和无需中间环节。
交-直-交类型的变频系统, 能够直接将交流电转换为直流电, 然后对直流电进行逆变, 使其成为连续可调频率的三相交流电。目前, 这种系统得到了广泛的应用, 其重量轻、体积小。
1.3 选择最低频率
变频器的工作频率主要是由生产工艺要求来决定的, 变频器理论上的工作频率应该在0至50赫兹。如果采煤机遇到大倾角、岩石以及矸石等情况, 变频器将会自动减速, 容易造成过流保护, 甚至会烧毁电机。因此, 必须保证下限频率设置合理。
1.4 选择制动电阻
当采煤机制动、停车和减速时, 牵引电机将会对变频器进行反馈电能, 使得主回路电压升高。这部分热量如果不能得到消耗, 变频器会发生过压跳闸。制动电阻主要是在直流主回路串接, 从而消耗多余能量, 特别是在采煤机上, 更应该设置制动电阻。
1.5 变频器冷却
在运行变频器的过程中, 发热主要源于逆变器绝缘栅上的双极晶体管和整流部分。现阶段, 大多数的变频器运用风冷方式, 但是由于外界环境与采煤机的隔爆腔无法流通, 因此风冷方式不适合。通常情况下, 都是改装变频器, 以便更好地散热。
1.6 电抗器
现目前, 煤矿井下往往有较多的设备, 功率较大, 大部分都是非线性冲击负载以及感性负载。容易产生电压波动, 降低电源功率。因此, 采用电抗器, 能够改善这种情况。
2 变频器在交流电牵引的采煤机上的实际应用
2.1 恒功率的自动控制
实现恒功率的自动控制, 需要变频器与PLC协调运作。采煤机主要是在进行克服截割阻力时消耗功率, 当牵引速度发生变化时, 其截割阻力也会改变, 使得采煤机功率随之变化。截割电机能够反映功率大小, 运用两个相同的电流传感器对截割电机进行电流检测, 并且将电流值输入PLC进行比较。当电机功率不小于110%的时候, PLC会传出减速的信号, 从而使得变频器能够自动减速降频。当电机功率不小于120%的时候, PLC会传出反牵的信号, 使得采煤机能够反速牵引。
2.2 变频器控制
因为采煤机经常会发生过载启动, 因此, 应该使用变频器, 选择一拖一控制的方式。通过两根光纤将两台变频器进行连接通讯, 实行主-从控制。保证主变频器能够引导从变频器进行转矩运动, 确保对电机的实际运行状况进行准确检测, 保证采煤机的保护和控制更加完善合理。
2.3 变频器制动
在一些大倾角的工作环境中, 采煤机会出现下行滑动, 减速时间较短, 尤其是出现急停的时候, 牵引电机在发电状态瞬时工作, 导致变频器中间部分的直流电压快速升高。当其超过鉴定值时, 制动斩波器会开始运行, 运用制动电阻将直流部分积存的能量消耗掉, 从而实现能耗制动。
2.4 变频器保护
针对变频器短路问题, 快速熔断器能够提供有效地保护, 在变频器的内部, 会有电源缺相、短路、超温、欠压、过压以及过流的保护。变成保护主要有接地故障保护、电机缺相保护、欠载保护以及堵转保护等。应该对其进行相应的参数设置, 从而激活保护功能。变频器内部的继电器会将保护参数传输到PLC, 由其发出指令, 断开电源, 从而保护变频器和牵引电机。
2.5 电机保护
在牵引电机和截割电机的绕组内部存在Pt100热电阻, 如果任何一台电机的温度上升到了135摄氏度, PLC就发出指令, 使得电机降容。如果电机的温度升高到了155摄氏度, PLC会发出指令停机, 切断电源, 保护电机。
2.6 失水保护
运用采煤机隔爆腔底部储存的冷却水来进行变频器制冷, 当水压不足, 甚至出现污水的时候, 变频器会出现安全危险。因此, 将水压继电器接在供水回路中, 能够保证有充足的制冷水, 来保证采煤机的安全运行。
3 结语
总而言之, 在交流电牵引的采煤机上应用变频器, 能够保证采煤机的安全运转, 降低安全危险系数, 提高采煤机的运行效率。对于提高煤矿企业的经济效益, 保证作业安全, 有着积极地意义。
摘要:在采煤机中, 变频器是一个关键设备, 能够使其实现恒功率控制。在实际的工作中, 应该选择合适的变频器, 要结合采煤机的实际情况, 以及煤矿的特点, 设置与之相适应的参数, 选择合理的控制模式, 并且加强维护。这样才能协调PLC与变频器, 保证采煤机能够顺利实施恒功率控制, 在采煤机上使用变频器, 已经成为社会发展的趋势。
关键词:变频器,交流电,采煤机,应用
参考文献
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