交流變頻器在煤礦井下應用的現狀及其前景龐寶良邱錦夂韓菊娣31晉城無煙煤集團有限責任公司租賃站，山西晉城048006；2煤炭科學研宄總院上海分院電氣自動化研究所，上海230；3.上海申地自動化科技有限公司，上海200235矩，紹國外電機傳動及變頻器發(fā)展情況并在此基礎上提出防爆變頻器在井下應用情況及前景。

　　1概述改笮開放20年以來，我電力仍然短缺，經成為制約生產發(fā)展的責要因尜，合理開發(fā)和利陽能源己迫在眉睫。煤礦用的通風機水泵和空氣壓縮機，電源浪費較嚴鼠需1他點治理，治埋首選的措施，就是采用變頻調速，既可減小啟動電流，又可增大啟動轉矩。目前采用扣81逆變的變頻器可將鼠籠型電機的啟動轉矩提升到額定轉矩的2倍。

　　這種全數字式的通用變頻器具有很強的控制能力，即使不用測速反饋，也能使鼠籠型電機具有較硬的機械特性和快速正反轉能力。80年代末，煤礦井1也始在采物運；主要設備調，采用變頻器。如采煤機的牽引電機提升機絞車井下用通風機水泵及帶式輸送機電機的調速等，但終因散熱問得不到很好解決，而使變頻器的使用受到限制，本文重點在介紹國外電機傳動及變頻器發(fā)展情況的基礎上提出防爆變頻器在煤礦井下應用的前2國內外電機傳動發(fā)展情況電機調速分機械式和電氣控制式2大類，機械機內燃機有容程式和速度式。機械式的優(yōu)點是能量轉換效率尼其以汽輪虬還能，以高，液力式變速機電磁轉差離合器和調速電動機所替代。在電氣控制方面，經歷過3個階段是以異步電動機為主的電動機手控階段，這個階段始是用接觸器對步電動機進行開環(huán)控制。其啟動電流大，啟動轉矩小，對電網沖擊大，不能調速，且噪聲大，設備體積大而笨重。尤其是繞線電機，還有觸點多集電環(huán)和電刷，且防護和維修工作量大。

　　是以直流電動機為主的電氣傳動控制階段，這個階段采用機械式的調速方法，有變速聯軸節(jié)液力變，機電機放大機進行功放，為電機的閉環(huán)，制提供1物質基礎。1流調速曲線平滑，但隨著工業(yè)的高速發(fā)展，需要大容量高精度高可靠性電機傳動控制設備，則直流電機傳動控制日顯弱點，代系統繁雜，故階點多，設各龐雜，維修扒大，維護困難，成本又高。

　　是以交流電動機代替直流電動機為主的數字控制階段。此階段，微電子技術進入了電氣傳動領域，特別是數字信息技術的發(fā)展，使交流變頻器控制交流電動機的技術得到了迅速發(fā)展，其優(yōu)點是硬件少，高可靠性數字化網絡化。

　　國內發(fā)展情況基本上和國外相同，但由于我國半導體技術發(fā)展較之國外慢，故國內大型設備上的調速大多數采用變速聯軸節(jié)和調速電機。諸如煤礦都采用液力式變速機，如可調型液力偶合器等。

　　改革開放以后，國外先進技術涌入國內，在煤礦大型設備始變頻器牽引采煤機。用可控硅降卡啟動來完成帶式輸送機通風機和水泵的軟啟動，在地他的提升機或絞車叫全數字式直流殮速或變頻調速。

　　3國內外交流變頻器的發(fā)展情況從半導體器件，國外變頻器的發(fā)展是隨著逆變器件的發(fā)展而發(fā)展的。開始用晶閘管。它的缺點為調制頻中。低控制雜效率低矜啁大電吒高。以后全控器件010晶閘管和即1逐漸代替了品閘朽10晶閘管的關斷電流增益太小，過電流保護比較困難，調制頻率低。用8丌組裝的直流斬波器和河變頻器雖然效果可以，但輸出電低，容量也不人不超過460400雙。

　　隨，個導體技水的發(fā)，新代的電力電子器件耵81問世，它是大功率的場效應管，即大功率目前1081已發(fā)展到第代，國外正在將微電子的生產工藝向電力電子轉移，產生了專用集成電路5如把沁8丁的驅動電路和保護電路復合在1起的朽能器件叫。也有的把開關屯源，變頻器更加可靠，這己經成為調速的主導產品，并且逐漸將取代直流調速。本世紀是數字信息時代，在電動機的傳動技術上將是交流調速的時代，特別是第代108丁的問世，其集電極與射極間的飽和電壓大大降低，從而使變頻器主電路的損耗大大降低，變頻器的制造技術不斷成熟，日趨模塊化多功能化數字化網絡化，是交流電機調速的首選方案1.變頻器從功率看，己從小功率發(fā)展到大功率，比較大做到5000 1；從電壓看，己從400發(fā)展到101.從整機看，從通用型發(fā)展到專業(yè)型，如重負載轉矩型象型矢量型；從集成度看，從大規(guī)模集成發(fā)展到超大規(guī)模集成。

　　機械式調速傳動變速聯軸節(jié)傳動電氣調速傳動比較項目蒸汽輪機內燃機變間距帶輪圓錐摩擦輪行星錐與環(huán)液壓聯軸節(jié)電磁離合器晶閘管供電直流電動機無換向器同步電動機靜止串級繞線轉子異步電動機變頻籠型異步電動機控制性能響應性好般不好般好比較好效率好般好般好比較好操作方法好般比較好好較好比較好維護方法不好般好比較好好比較好容量范圍般大不大般大比較大安裝工程容易性不易谷易容易般容易比較容易節(jié)能效果不好般好比較好從控制技術上看，國外的變頻器己從電壓頻率恒定控制，發(fā)展到矢量變換控制；又從矢量變換控制發(fā)展到直接轉矩控制。交流電動機是個多變，強耦合和非線性被控對象。70年代初，國外出的變頻器均是用電壓頻率恒定控制，其控制原理基于解決變頻器變頻的同時又變玉，保持磁通小變的控制理論，即7=常數，稱為這是種通過轉差補償達到轉矩提升的控制方法。目前通用的變頻器多采用電壓頻率恒定控制，其技術成熟，價格便宜。

　　隨著工業(yè)設備對調速性能和精度要求的逐步提又寸調速系統的要求。70年代末，國外又發(fā)展了用矢量變換控制冊01如1的變頻器，它以交流電機的雙軸理論為依據，在同步旋轉坐標中把定子電流矢玷分解為2個分試，個分量與轉子磁鏈矢量重合，稱為勵磁電流分量3個與轉子磁鏈矢量垂直，稱為轉矩電流分量，通過控制定廣電流矢量在旋轉張標系的位置及大小，即，拉制勵磁電流分量和轉矩電流分量的大小，仿照直流電動機那樣對磁場和轉矩進廳控制。80年代期，外在變頻器上，發(fā)展了1種直接轉姐控制技術，它避開了矢量控制中的2次坐標變換及求矢量的模與商叫玉頻定控制技術制造變滕碰茜足相復件兌屯動機的轉矩勾磁通，迎過轉矩控制。使轉斯響應，1控制在捫以內，七超說控制性能比矢雹控制還好。交流電動機的調速控制技術從電壓頻率恒定控制法到矢量控制法是次飛躍，從矢量控制法到直接轉矩技制法將第次飛躍。

　　4防爆變頻器在煤礦井下應用的前景目前我可仍以1次能源作為要能源，特別是國際上出現心汕危機以來，我國政府決定以煤代油，對煤炭進行深加工，綜合利用。故煤炭的需求量不斷，加。隨著采掘運設備的裝機容量也不斷增大，對次能源的屯能消耗也隨之增加。為了進步提高設備運行的可靠性，節(jié)能，效，許多礦務局要求在煤礦大型設備上采用變頻調速技術，以解決1節(jié)能問；設備的高精度轉矩控觸㈣凈化環(huán)壤安全生產的問⑵。

　　鑒于歷史的原因及我國煤礦實際情況，煤礦電壓等級為380660和40，其所有設濟都是圍繞這幾種電。隨著煤炭產試的提高。大功率尚。目刖己有3.316和10直接進綜采高產效工作面或掘錨體化的工作線。雖然電壓逐步在升高，但大部分設備的電壓還是在40以下，這些設備占煤礦總設備的96左右，目前正是這96的設備電機的控制需要改造。根據我國煤炭工業(yè)的現狀和發(fā)展趨仍，目前礦山尤其是國大礦1綜采工作而大多數以40.作為井接第3頁紀4301綜放工作面僅用就完成全部設谷安裝牛次性聯合試運轉成功，創(chuàng)造了仝國泣放作面設備安裝比較快紀錄。

　　5結語1無軌膠輪車的應用促進了礦井巷道布置的創(chuàng)新，令煤傾斜大巷將水平大茌。采上山的功能合為，取消采區(qū)上廠山，工作面直接與傾斜大花相連某炭運輸系統簡化可靠性提。

　　21全煤傾斜大巷4增設帶邊界巷道布迓體系，配合新型輔助運輸設備的使用，減少了運輸環(huán)節(jié)，簡化了運輸系統，實現了從井底車場到工作面下供電系統的主導電壓，大巷設備采用660供電，為此，防爆變頻器電壓應選用66040兩個電壓等級?？紤]近幾年礦山機電設備的發(fā)展趨勢，式輸送機刮板輸送機給煤機迎1機水及油泵等設備都有選配變頻控制器的趨勢。

　　由廠國外沒肓防保變頻器，也沒有40的電壓等級，而且國外把10003000以上的電壓等級歸入中壓。故給國內煤礦戶的選甩帶來定的閑難。加煤礦井下環(huán)境惡劣，有甲烷等爆炸性氣體和煤塵存在，終因防爆散熱問得不到解決，使變頻器在煤礦井下使叫受到限制。

　　隨似才，新技術的+斷發(fā)展，散熱技術日趨完善，煤礦井下用變頻器的散熱問己能得到解決。為此，集變頻調速技術散熱技術電氣技術防爆技術和環(huán)保技術為體的煤礦井下用防爆交流變頻器必將受到媒礦的扉睞，1吳忠智，吳加林。變頻器應用手冊第版刖。北京機械工業(yè)出版社，2002.

　　2張貴元，劉玉明。實用節(jié)電技術與方法。北京中國電力出版社，1997.，男，山西晉城人，高級工程師，學士學位，現在山西晉城無煙煤集團有限責任公司租賃站從事設備管理工作，任副站長，收稿日期。200306；責任，輯王宗禹保障。

　　31介理的放煤參數放煤方式以及采放平，作業(yè)是工作面高產高效的有效措施，先進可靠的設備是高產效的前，1賽位民，朱子安，翟德元，等。特大型現代化礦井建設與工程實踐北京煤炭工業(yè)出版社，2001.

　　2究礦集團有限公司。濟寧號井建設項目后評價與展望1北京煤炭工業(yè)出版社，2002.