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富凌变频器在牵引机上的应用

  所为牵引电机,就是铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引的电机。而牵引机在煤矿上也具有十分重要的应用。其中电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。下...




引言
       所谓牵引电机,就是铁路干线电力机车、工矿电力机车、电力传动内燃机车和各种电动车辆上用于牵引的电机。而牵引机在煤矿上也具有十分重要的应用,其中电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。下面我们首先介绍了电牵引采煤机的结构特点,然后阐述了电牵引采煤机在煤矿生产应用常见的问题,最后对变频器的选择问题进行了分析。

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牵引机工作原理
       牵引电动机的工作原理与一般直流电动机相同,但有特殊的工作条件:空间尺寸受到轨距和动轮直径的限制;在机车运行通过轨缝和道岔时要承受相当大的冲击振动;大、小齿轮啮合不良时电枢上会产生强烈的扭转振动;在恶劣环境中运用,雨、雪、灰沙容易侵入等。因此牵引电动机在设计和结构上也有许多要求,如要充分利用机体内部空间使结构紧凑,要采用较高级的绝缘材料和导磁材料,零部件需有较高的机械强度和刚度,整台电机需有良好的通风散热条件和防尘防潮能力,另外还要考虑防爆的问题,所以变频器的散热要采用热管散热技术。
 

电牵引采煤机介绍
l 电牵引采煤机的结构特点:
       电牵引采煤机就是采用电机形式直接牵引采煤机行走机构的综合控制装置。当前,煤矿对高产高效的要求越来越高,煤矿采煤机的技术的发展日新月异,采煤机装机功率越来越大,其控制系统也越来越完善。电牵引采煤机主要分为:直流电机电牵引、变频调速(感应电动机)电牵引、感应电动机电磁滑差离合器电牵引和开关磁阻电机调速电牵引四种方式。
 牵引特性良好 
       电牵引机能够在采煤机前进时提供牵引力,让采煤机克服阻力移动。同时,电牵引机在采煤机下滑时,可以进行发电制动,产生电能向电网反馈。通过人工设置,采煤机通过电牵引机可以在任何条件下按着需求的的速度运行。
 适用于大倾角煤层
       在牵引电动机的轴端装有制动器,防止采煤机在停机时下滑。制动器的的制动力矩设计通常是电动机额定转矩的近2倍.这样电牵引采煤机在不需要其它防滑装置的情况下,能够在40度到50度的倾角煤层采煤。
 使用寿命长而且运行可靠 
       电牵引机与液压牵引机有很大区别,电牵引机除了电动机的电刷与髓流子有所磨损,其它元件均基本上不磨损,所以,电牵引机故障发生率很低,维修工作量很小,且工作可靠,使用寿命长。
 反应灵敏,结构简单
        电牵引机的电控系统能够及时调整各种参数,能够防止采煤机超载运行。同时电牵引机的结构相对简单,电牵引采煤机机械传动结构也很简单,尺寸小而重量轻,电能转换为机械能只需做一次转换,因此反映灵敏、效率高。
l 电牵引采煤机在煤矿生产应用中常见问题分析
        电牵引采煤机在应用中有几个常见问题,如直流牵引与交流牵引、变频器的机载与非机载、变频器的选择等。下面逐一对其对分析。
 直流牵引与交流牵引分析
        电牵引机的牵引在其发展过程中,运用直流调速方式,当前,美国等国家电牵引采煤机通常采用直流涮速方式,日本采用的交流调速方式,英国、德国等先有直流电牵引后有交流电牵引。直流牵引与交流牵引虽然都可以用于采煤机,但两种方式的可靠性与先进性差别很大。
       直流电动机其结构比较复杂,体积庞大,防爆直流电机是直流牵引中最薄弱的环节,其电机的碳刷与整流子片接触摩擦时,会产生大量的热,磨损的粉末也难以清除。因此,电机所用的碳刷的寿命不长,而且可靠性相对较差。同时,直流电动机在井下难以维修。
       交流电牵引通常都是采用的交流鼠笼式电机,其防爆结构相对简单,体积较小,使用寿命长,在井下也容易维修,但在驱动交流电机的涮速装置上有明显的缺陷。
       近几年来,电力与电子技术飞速发展,交流变频调速技术也不断迈向新台阶,成熟性与可靠性也越来越好,直流电牵引受制于直流电机尺寸,功率难以加大,因此,交流牵引采煤机的发展前景越来越广阔,逐步向大功率、高参数、高可靠性。
 变频调速装置的安装方式
       目前,国际上采煤机的变频调速装置的安装方式通常分为两种:即非机载系统与机载系统。非机载系统将变频器和变压器从采煤机上分离,安装在矿井中工作面的巷道里,用一根特殊的牵引电缆与采煤机连接起来。非机载系统有很多优点,一是由于变频器、变压器与机器是分离的,采煤机的结构较小,机身的两滑靴间的距离较短,很适于工作面起伏、弯曲的煤层;二是能够提高较大的变频器、变压器的工作可靠性;三是由于变频器、变压器作为独立的部件置于工作面的巷道内,不但能够防止因采煤机工作的振动对变频器的造成的影响,而且能避免采煤机上其他机器对其的信号干扰,同时,方便对其维护与检修,且容易对其冷却,工作大大可靠性;四是采煤机在薄煤层采煤时,要求机身薄、长度短,非机载系统装置的变频器和变压器放在机外,有利于缩小薄煤层采煤机的外形尺寸。但非机载系统也有其缺点:一是连接变频器与牵引电机的牵引电缆在采煤机工作过程中容易产生弯曲疲劳损坏,产生短路接地或断路现象,影响采煤机电控系统和变频器工作的可靠性;二是由于牵引电缆很长,变频器输出到电动机输入的电压降较大,尤其在低频时由于输出电压低,电压降所占比例更大,10Hz以下达不到恒扭矩的性能指标。
       机载系统就是将变频器和变压器全部安装在采煤机,机载系统优点是消除了易出故障的牵引电缆,传输效率高、低频特性好、电缆不易损坏,能充分发挥变频器的电气性能。同时,变频器显示屏也置于机身上,便于司机随时观察。其缺点是不能做到防振与冷却,受信号干扰程度大。

 

电牵引机的变频器的选择
l 变频器容量选择
       煤矿的采煤机在井下采煤时,工作面的环境十分恶劣,譬如工作面输送机弯曲、煤矸石产生挤压等情况很容易导致采煤机发生滑靴的蹩卡现象,过载产生的大电流对变频器冲击很大,会损坏大功率电气或电子元件,因此.电牵引机在变频器的容量选择上必须要大,通常采煤机用变频器的功率是牵引电机额定功率的1.5倍以上。
l 变频器的电压调节问题
       由于电力机车大部分采用蓄电池供电方式,其电压等级有直流48V、80V、120V、150V等,所选择的变频器型号也不相同,在选型时一定要说明供电电压及最大功率。

l 变频器的压降补偿问题
       在采煤机的非机载系统中,长达300米左右的牵引电缆会产生较大的压降,导致变频器在低频工作时,电机输出扭矩发生下降现象,造成采煤机不能行走,同时变频器在高频工作时,启动电流冲击较大,很容易损坏电器元件,所以,在变频器的选择上,要求变频器有低频电压提升性能,调节范围要广。
l 变频器的过载能力和电流限制
       变频器的选择除了选择容量大外,采煤机在过负荷时,变频器本身也要有较高的过载能力。

 

产品介绍与参数设置
l 产品简述:
       BD336系列高性能开放式结构矢量变频器是我公司根据市场要求设计的一款新型结构外观的变频器,在硬件成本上作出了更优化的设计,防护等级IP00,用户必须配合电气控制柜安装使用,接线方式符合成套控制柜的上进下出安装方式,大大提高了配套厂家的生产效率,其软件功能与BD330系列相同。
l 参数设置

功能码名称设定值备注
F0.00速度控制模式0无PG矢量控制
F0.01运行指令通道1端子控制
F0.03频率给定1AVI模拟电压给定
F1.04电机额定电压120按电机实际额定电压
F1.05电机额定电流25按电机实际额定电流
F2.01S1端子功能选择1正转运行
F2.02S2端子功能选择2反转运行
F2.03S3端子功能选择7故障复位
F5.00电机过载保护选择2变频电机
F5.01电机过载保护电流1.2额定电流的120.0%


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