煤矿提升机变频控制技术分析

党佰川 郑伟伟

（1.河南永锦能源有限公司 河南禹州 461670；2.河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿 河南禹州 461670）

一、矿井提升机转子串电阻调速简介

（一）转子串电阻调速的基本原理

通常来说，矿井提升机都是采用转子串电阻的方式来进行调速控制，其主要是对电机工作电压、电流的大小进行控制从而实现运行调速，其工作原理如下所示。

电机启动瞬间会产生较大的电流，给电机产生一定损伤。为了将启动电流给电机带来的损伤降到最低，则需要对启动电流进行逐步提升直至达到额定值为止。通过KM1、KM2、KM3这三个电磁继电器分别对转子上的R1、R2、R3电阻进行控制，从而使启动电流逐步提升到额定值。当电机停止时，因为电机还在快速运转中，则需要对其速度进行逐步降低直至停止。通过KM3、KM2、KM1这三个电磁继电器分别对转子上的R3、R2、R1电阻进行逐步接入，从而使电机工作电流逐步减小到零，以至电机转动速度逐步减慢直至停止。需要着重注意的是，无论是电磁继电器还是手动开关都可以对电阻的接通和移除制进行控制。

（二）转子串电阻调速的缺点

虽然通过转子串电阻的方式调节速度操作简单方便，但是缺点也很明显，其主要表现在如下四个方面：第一方面无极调速无法实现，产生的系统冲击载荷相对较大。因为和转子相串联的电阻是等级划分的，所以导致电机在调速过程中产生的电流较大，从而对系统产生不利影响，甚至有可能会发生安全事故；第二方面通过机械开关对调速进行控制，因为电机频繁地开启、调速以及停止很容易造成开关磨损从而导致开关使用寿命相对较低；第三方面电能大量浪费，在控制电机调速运行过程中，因为电阻串联在转子上导致很多电能被浪费掉，从而在无形之中造成了成本增加；第四方面自动化控制无法得到有效实现，当电机运行速度较小时，负载能力、启动力矩都相对较小，以致提升转矩大小无法得到保证。

二、矿井提升机变频调速分析

因为转子串电阻的方式调节速度缺点明显，所以很多煤矿都开始陆续引进变频技术。当变频技术在矿井提升机上使用后，大家都能很明显地感觉到煤矿自动化程度的提高。所以，变频调速技术在矿井提升机上的应用是很值得研究的。下面就是对变频调速技术在矿井提升机上的工作应用原理以及优势进行详细分析。

（一）矿井提升机的变频调速原理

矿井提升机所使用的电机通常都是交流电机。一般来说交流电机都有2种常用调速方式，第一种是对电源频率进行改变；第二种是对输入电流进行改变。而变频调速则是采用第一种方式通过改变频率来对速度进行调节。变频电路的组成主要包含四大部分：第一部分整流电路；第二部分滤波电路；第三部分逆变电路；第四部分回馈单元。第一部分作用主要通过二极管完成交流电到直流电的转换；第二部分作用主要通过电容、电感完成对直流电中的交流电过滤；第三部分作用主要通过晶闸管完成直流电到交流电的转换。变频调速的最重要内容就是对调速控制信号的查找和获取。

（二）矿井变频调速的应用效果

当矿井提升机采用变频调速技术后，其优势也逐渐显现出现。主要可分为如下三个：

第一，矿井提升机具有更高的自动化程度，在运行速度控制时，只需要通过程序就可对提升机速度进行控制，使得操作性更加安全可靠，同时还可加强对提升机工作状态的监督。

第二，矿井提升机的工作状态更加平稳，首先，变频电路对交流电中的谐波进行充分过滤，从而避免了提升机的晃动；其次，无极调速得到有效实现，通过连续调节方式减小速度变化，从而降低系统所产生载荷冲击以减轻对提升机损坏程度。

第三，系统故障率大幅降低。原有转子调速方式是通过电磁继电器、电阻以及机械开关等控制调速，因使用次数频繁很容易导致开关磨损损坏，进而导致系统发生故障。但在采用变频调速技术以后这些问题都得到有效解决，同时设备的维护量也得到了有效降低。

相比转子调速而言，节能则是变频调速绝对优势。变频调速过程中，矿井提升机的电能都会被合理应用，比如：提升机可以通过恒转矩方式启动，当提升机停止工作时多余的电能会被回收。根据研究结果表明，变频调速节能方面要远超过转子调速。虽然提升机在进行变频调速设备改造时会花费大量资金和时间，但是，只要机器设备工作几年这些改造成本就很容易收回。伴随变频技术的快速发展，变频调速技术已经成为矿井提升机的首要选择。

三、结束语

作为煤矿掘采过程中常用的运输设备，矿井提升机在频繁调速运行的同时还要保证安全性。虽然传统转子调速操作简单快捷，但是电能损耗、稳定性以及故障率方面都存在问题。所以，很多企业都在加快矿井提升机变频技术使用进程。通过变频调速技术的应用，不仅让煤矿机械设备自动化程度得到有效提高，同时也让煤矿企业能源损耗得到很大改善。