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摘 要：簡要介紹了艾默生CT SP系列變頻器的容量選擇、外接制動電阻、控制回路的抗干擾措施及變頻器的故障診斷與日常維護等方面的應(yīng)用。      
                                                          

關(guān)鍵詞：容量選擇；制動電阻；抗干擾；故障診斷；日常維護；應(yīng)用

引言

        礦井提升設(shè)備在按對供電可靠性要求的負荷分類中，屬于二級負荷，是礦井運輸?shù)闹饕h(huán)節(jié)，主要任務(wù)是提升井下的矸石、煤和廢石，同時還要運送人員、設(shè)備和材料，因此礦井提升機工藝對電氣傳動的要求是很高的。主要表現(xiàn)在：第一，提升機電氣傳動的可靠性，不僅關(guān)系到礦井的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)計劃管理，而且直接關(guān)系到井下每個礦工的生命安全，電控設(shè)備的任何故障都可能造成人身事故和整個礦井停產(chǎn)。第二 ，必須滿足提升機力圖要求并能在四象限平滑運行。第三，能夠頻繁進行正向、反向、啟動、運行、停車、制動，能按一定的速度圖運行。第四，負載屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，對礦井提升機來說，負載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負載的輕重，而與轉(zhuǎn)速的大小無關(guān)。

        礦井提升過程一般包括：啟動加速、等速、減速、爬行和停車五個環(huán)節(jié)。目前我國傳統(tǒng)煤礦提升機廣泛采用交流繞線式感應(yīng)電動機拖動。根據(jù)感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速的機械特性，當(dāng)在轉(zhuǎn)子回路串接附加電阻后，機械特性硬度降低，穩(wěn)定性受到影響。一般調(diào)速范圍不大于（2~3）。另外轉(zhuǎn)子回路的電流較大，不宜長時間低速運轉(zhuǎn)。在啟動加速過程中，為了既不出現(xiàn)不容許的過載，又能發(fā)揮電力拖動的最大工作效果，要求提升各環(huán)節(jié)依一定的順序在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)完成，以保證在各環(huán)節(jié)過渡中電動機的電流和轉(zhuǎn)矩不超過允許的極限值。目前一般采用以電流為主、時間為輔的控制原則，既通過檢測電流和時間來切換轉(zhuǎn)子電阻；在減速過程中，一般采用斷開三相電源投入直流電流進行動力制動減速，同時投入合適的轉(zhuǎn)子電阻。為保證減速度符合有關(guān)煤安要求，一般在機械傳動部安裝凸輪盤，通過凸輪盤曲線調(diào)整注入到電動機直流電流的大小，使得負載按設(shè)定的速度曲線運行。進入爬行階段，由于速度降低，轉(zhuǎn)子切割直流電流建立的磁場變慢，制動力降低，此時不能用直流制動進入爬行階段，一般引入一套低頻電源裝置控制電機在低速爬行直到投入液壓盤閘停車。通過以上對傳統(tǒng)提升機電控介紹，為滿足有關(guān)煤安對提升的加速度、減速度、速度運行曲線、正反向力的控制的要求，用感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速方式用于煤礦提升的控制電路極其復(fù)雜、由于負載的不確定，在減速階段通過凸輪盤對注入直流電流的負反饋的電子電路調(diào)試難度非常大；特別是在進入爬行階段需增加一套低頻電源裝置，在切換瞬間，整個控制系統(tǒng)會出現(xiàn)短暫失控狀態(tài)。

        而新型的礦井提升機變頻電控設(shè)備采用變頻器作為核心部件，發(fā)展十分迅速。它在操控性能、節(jié)能，降低噪音，維護量等方面的優(yōu)點非常突出?？梢愿拘缘慕鉀Q以上傳統(tǒng)提升電控出現(xiàn)的所有問題。但各類變頻器均有各自的使用特點和差異，本文就艾默生CT SP系列變頻器在2.5米礦井提升機中的應(yīng)用和選配作簡單介紹。主井為立井，井筒深度325米，井架高度22米，主井采用的提升機為2JK-2.5×1.5/31.5型單繩纏繞式提升機，鋼絲繩最大靜張力為90kN,兩根鋼絲繩最大靜張力差為55kN,原配電機為26OKW10KV繞線型三相異步電動機，所配電控為繼電邏輯控制的串電阻調(diào)速電氣控制系統(tǒng)。為了適應(yīng)煤礦新形勢的需要，滿足煤安最新要求，將原電控系統(tǒng)改造成節(jié)能、便于維護與操作、技術(shù)先進價格合理的變頻電氣控制系統(tǒng)。

        經(jīng)過多方考察與經(jīng)濟技術(shù)比較，改造后的電源將原10KV電壓通過一個500KVA變壓器降壓為380V，主電機改為YVF400L4-10型355KW380V變頻調(diào)速三相異步電動機，通過對多種變頻器進行詳細的技術(shù)、經(jīng)濟和綜合性能比較，我采用了EMERSON CT CT公司的SP系列變頻器，該電控系統(tǒng)已于去年成功使用，用戶特別滿意，節(jié)能效果比較明顯。

變頻裝置主要技術(shù)參數(shù)
(1)輸入電源電壓AC380-480V，頻率50HZ；電壓允許波動范圍+/-10％；頻率允許波動范圍48-65HZ；
(2)輸出頻率范圍0～50Hz連續(xù)可調(diào)；
(3)額定重載輸出功率：500kW。
(4)過載能力200%以上，1分鐘；
(5)有較高的功率因數(shù)cOS(p>0．98；
(6)低頻運轉(zhuǎn)時，有自動轉(zhuǎn)矩提升功能，能保證200％ 的額定轉(zhuǎn)矩；
(7)變頻器設(shè)有過壓、欠壓、過流、過載，功率元件過熱和電機缺相等保護，設(shè)有故障記憶功能，能保留最近10次故障的功能號碼和最后一次故障的參數(shù)；
(8)總諧波含量<5％。

主要技術(shù)原理

(1)采用全數(shù)字速度傳感器閉環(huán)矢量控制，使系統(tǒng)調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高。變頻器在低頻運行時，也保證有175％以上額定力矩輸出。最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進行控制，從而達到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量(勵磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時控制兩分量問的幅值和相位，即控制定子電流矢量，這種控制方式稱為矢量控制方式。這樣就可以將一臺三相異步電機等效為直流電機來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動態(tài)性能。新型矢量控制變頻器具備異步電動機參數(shù)自動檢測、自動辨識、自適應(yīng)功能，在驅(qū)動異步電動機進行正常運轉(zhuǎn)之前可以自動地對異步電動機的參數(shù)進行辨識，并根據(jù)辨識結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對普通的異步電動機進行有效的矢量控制。

(2)操作簡便可靠，司機只用主令控制手把就可以實現(xiàn)絞車的起動、等速、減速、爬行和重物下放時操作，減輕了操作強度。

(3)當(dāng)絞車作重物下放操作時，電動機變?yōu)榘l(fā)電機狀態(tài)運行，此時系統(tǒng)能自動將電動機發(fā)出的再生能量消耗在制動電阻上。同時，制動力矩增大，保證了絞車下放時的安全性。

(4)雙加／減速時間可根據(jù)提人和提物選擇改變變頻器內(nèi)的加速度、減速度的不同值

(5)具備變頻器諧波治理。

1、變頻器容量選擇原則 　　

        在提升機械中，選擇電動機容量的依據(jù)是電機線圈的發(fā)熱量。就是說，在電動機帶得動的前提下，只要其溫升在允許范圍內(nèi)，短時間的過載是允許的。若電動機以變速度和變力矩運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量與此電動機以額定轉(zhuǎn)速和固定力矩運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的熱量相等，就可以根據(jù)該固定力矩和額定轉(zhuǎn)速來計算和選擇電動機的容量，通常稱此固定力矩為等效力矩。電動機的過載能力一般定為額定轉(zhuǎn)矩的1.8-2.2倍。

　　當(dāng)電動機和變頻器以恒轉(zhuǎn)矩工作時，在長時工作制（S1）下，EMERSON CT公司SP6及以上系列變頻器的電流允許在閉環(huán)狀態(tài)下60S內(nèi)有50%的過載，對啟動轉(zhuǎn)矩和加速轉(zhuǎn)矩提供一個足夠的備用。由于礦井提升機屬于恒轉(zhuǎn)矩負載，因此變頻器的基本負載電流最少要等于在所要求的負載工作點在滿載轉(zhuǎn)矩下的電機電流值。變頻器的容量選擇原則應(yīng)符合以下原則：
    （1）由于礦井提升機屬于重載啟動運行，電機級數(shù)一般為6級以上，因此變頻器的額定功率至少要比電機功率放大一至二檔，并且變頻器的重載最大持續(xù)輸出電流要大于電動機的額定電流。一般來說，變頻器額定功率為電機額定功率的1.3倍左右。

    （2）變頻器的最大電流必須大于或至少等于電機的額定電流，在多電機傳動下，大于或等于總的電機額定電流。否則過低的漏感會產(chǎn)生過高的電流尖峰，導(dǎo)致跳閘。

        由于主電機額定電流為720A，根據(jù)以上原則，并考慮到第一次配用，因此變頻器重載最大持續(xù)輸出電流選為900A，變頻器型號為SP9414，正常負載下標(biāo)稱功率為560kW，重載下標(biāo)稱功率為500kW。

        為了使用閉環(huán)矢量控制功能，還需在主電機軸端安裝一個正交增量型編碼器，以及時反饋電機信號。

2、自配外接制動電阻及選擇
　　
　　礦井提升機在下放重物時，將產(chǎn)生大量的再生能量。對再生能量的處理方法有兩種，一種是用制動單元和制動電阻來吸收，另一種是通過設(shè)置在直流公共母線上的整流回饋裝置回饋到電網(wǎng)。由于整流回饋裝置價格較貴，對電網(wǎng)的要求也較高，且礦井提升機的總工作時間并不長。綜合性價比，一般采用制動單元加制動電阻的能耗制動方<