变频调速技术在矿业运输系统中的节能应用

牛柏森

(河南永锦能源云盖山煤矿二矿，河南 禹州 461670)

1 变频调速技术的基本原理

“变频调速技术”是一项通过改变供电频率以影响交流电机来控制电机转速的一项技术。这项技术有很强的综合性，其囊括了计算机、电子工程技术、电动机械传动技术和强电弱点融合技术等等。该技术通过使用电力半导体所拥有的通与断的功效将工作频率电源转变成某个特定频率的电量控制装备。工频电源经过整流桥的整流作用后变为直流电压，然后直流电压在逆变器的作用下成为交流电压，化身为驱动交流电机工作的电源。此类调节方法能完成无附带的转动速度差的调节，还能够使得电机获得无极速度调节的电压与电流，完成平滑调速，稳定且有效地提升机械工作效率。

2 变频调速技术在矿用皮带传输机应用的意义

2.1 矿用皮带变频系统简介

在矢量控制器的作用下，矿用型皮带传输装置结合变频调速技术完成驱动主电机等各项工作。同时，相关的运输设备可以在传感器收集到的电机运行、皮带运输机工作条件和工作状态等各类信息帮助下，由控制系统集中调控，做出实时反应，完成矿用皮带运输机的多项控制技能。主控台和变频台等构成矿用皮带运输系统的主要部件在操作人员的操作下，可实时通过控制枢纽来完成对矿用皮带传输机的各项运作，相关运行参数还能同步通过人机交互界面和显示灯等表现出来，可以有效地提高人员操作的精确性，提高容错率。

2.2 变频技术的应用意义

地域性的区别使得环境差异较大，煤炭挖掘与开采的方式也会存在相当大的差别，这在很大程度上增加了矿井工作的差异性。因为工作开展过程中存在大量不可控内容，这些内容都严格苛求对矿开采。为确保各项工作按照原有计划进行，设备和运输装置等将相应开展实时调整，传统的矿用皮带传输机在直流供电时功率很大，能源的损耗也不小，缩减了企业利益。矿用皮带传输机与变频技术的结合使得该系统能够通过电动机等装置完成功率和运转能耗的调整，而后工作的有效性明显地提高，对促进后续各项工作有效开展有着很大帮助。

3 变频调速技术在使用过程中的抗干扰措施

3.1 产生变频器干扰的原因

电机转速与供电频率呈正相关，故该技术的主要方法为“变频”(运输系统的供电频率)改变“电机转速”。然而，变频器在运行中经常受到外部电网的扰动谐波，这就使得电网中的电压和电流产生改变。若工作人员在变频器工作期间没有能够及时发现和处理这些谐波，因谐波而波形畸形的电压和电流将使得电网产生噪音，进而影响到变频器。除了电网的外部扰动之外，变频器在高速模式切换中也容易产生大量的噪声，故变频器本身也将成为产生变频器干扰的原因之一。

3.2 变频器防干扰措施

使用短的信号线来利用外部信号控制变频器，分离变频器的各项线路，利用上屏蔽罩，并使用双芯屏蔽的方式来减少和隔绝信号线的电磁干扰。除使用隔绝干扰源头的方式来减少扰动外，运用电抗器以抑制外部电网造成的谐波扰动也不失为好方法。运用在变频器输入端和电源之间安装电抗器的方法以减少电网引起的谐波扰动，这样的方式主要是通过安装交流电抗器抵制输入电流中的低次方谐波来减少外部电路网络给变频器带来的附带影响。除此之外，交流的电抗器拥有很强的提升功率的功效，能够让变频器以更佳状态运行。将电控制器安装在滤波功效的电容器和整流桥间，就能得到交流电抗器另一端的结果，能够减弱输入电流中的高阶次谐波来减弱外部电网的影响。此外，有效的接地方法理应在利用电抗器消除谐波的运作过程中同步减弱外部电网的谐波造成的扰动，还在减弱变频器自身的干扰上有着显著作用。变频器的接地应当远离其它电气动力设备的接地点，避免其它电力设备在工作中产生噪声对变频器在接地端产生新的干扰。

4 变频调速应用探究

4.1 初始阶段

起步阶段时间变化很大程度取决于动滑轮的静态电阻。在机器启动的初步阶段，机器的阻力主要从静止阻力变化为动态阻力。传输带因分布在不同位置的不规则变动的阻力发生较为剧烈的振动，机器的运作也同步由截面内侧的张力增大得以实现。但传输带初始的增加张力几乎是机械在启动途中的所有张力来源，所以，变频的驱动方法能够把传输带的动力输入点回返到传输带，确保传输带运作过程中张力的宏观上实时平衡。

4.2 运行阶段

运行阶段作为运输期启动后等待达到额定功率的过渡阶段，不稳定性较高。这一阶段内交流电机刚刚启动，在输入点有着强大的动态张力，传输带因分布位置不同，角度不同等因素各个部位的阻力相差甚大，故此阶段整个系统的稳定性在整个过程中属于较差的一段。

4.3 控制阶段

矿用皮带系统经过了起始阶段和运行阶段后进入了控制阶段，此后即可以实现实时地改变电压频率以控制电机转速。在此过程中转速的提升动作在误差允许方位内以相当平稳平滑的速率逐步增大，直到逼近额定转速时，转速提升加速度逐渐下降，最后趋近额定转速。该种调节方式最大的优势在于能够使得机器平滑运作，降低机器的启动动作损耗电机的程度，使得机器寿命延长，同时通过减少对电机的检修工作增加运作时间以提高企业利润。

5 结语

与传统的皮带运输机相比，应用了变频调速的运输机在调速敏捷性和稳定性方面都有着独到的优势，能够有效解决传统机械调速区间小、能耗大、运作不平滑等缺点。工程中的各项实践数据可以说明，运用了变频调速技术后的皮带运输机可大幅减少维护工作上的工作量和工作时长，对系统的损耗也明显降低，可以非常直观地提升矿产企业的经济效益。