變頻調速技術在礦業運輸系統中的節能應用

牛柏森

(河南永錦能源云蓋山煤礦二礦，河南 禹州 461670)

1 變頻調速技術的基本原理

“變頻調速技術”是一項通過改變供電頻率以影響交流電機來控制電機轉速的一項技術。這項技術有很強的綜合性，其囊括了計算機、電子工程技術、電動機械傳動技術和強電弱點融合技術等等。該技術通過使用電力半導體所擁有的通與斷的功效將工作頻率電源轉變成某個特定頻率的電量控制裝備。工頻電源經過整流橋的整流作用后變為直流電壓，然后直流電壓在逆變器的作用下成為交流電壓，化身為驅動交流電機工作的電源。此類調節方法能完成無附帶的轉動速度差的調節，還能夠使得電機獲得無極速度調節的電壓與電流，完成平滑調速，穩定且有效地提升機械工作效率。

2 變頻調速技術在礦用皮帶傳輸機應用的意義

2.1 礦用皮帶變頻系統簡介

在矢量控制器的作用下，礦用型皮帶傳輸裝置結合變頻調速技術完成驅動主電機等各項工作。同時，相關的運輸設備可以在傳感器收集到的電機運行、皮帶運輸機工作條件和工作狀態等各類信息幫助下，由控制系統集中調控，做出實時反應，完成礦用皮帶運輸機的多項控制技能。主控臺和變頻臺等構成礦用皮帶運輸系統的主要部件在操作人員的操作下，可實時通過控制樞紐來完成對礦用皮帶傳輸機的各項運作，相關運行參數還能同步通過人機交互界面和顯示燈等表現出來，可以有效地提高人員操作的精確性，提高容錯率。

2.2 變頻技術的應用意義

地域性的區別使得環境差異較大，煤炭挖掘與開采的方式也會存在相當大的差別，這在很大程度上增加了礦井工作的差異性。因為工作開展過程中存在大量不可控內容，這些內容都嚴格苛求對礦開采。為確保各項工作按照原有計劃進行，設備和運輸裝置等將相應開展實時調整，傳統的礦用皮帶傳輸機在直流供電時功率很大，能源的損耗也不小，縮減了企業利益。礦用皮帶傳輸機與變頻技術的結合使得該系統能夠通過電動機等裝置完成功率和運轉能耗的調整，而后工作的有效性明顯地提高，對促進后續各項工作有效開展有著很大幫助。

3 變頻調速技術在使用過程中的抗干擾措施

3.1 產生變頻器干擾的原因

電機轉速與供電頻率呈正相關，故該技術的主要方法為“變頻”(運輸系統的供電頻率)改變“電機轉速”。然而，變頻器在運行中經常受到外部電網的擾動諧波，這就使得電網中的電壓和電流產生改變。若工作人員在變頻器工作期間沒有能夠及時發現和處理這些諧波，因諧波而波形畸形的電壓和電流將使得電網產生噪音，進而影響到變頻器。除了電網的外部擾動之外，變頻器在高速模式切換中也容易產生大量的噪聲，故變頻器本身也將成為產生變頻器干擾的原因之一。

3.2 變頻器防干擾措施

使用短的信號線來利用外部信號控制變頻器，分離變頻器的各項線路，利用上屏蔽罩，并使用雙芯屏蔽的方式來減少和隔絕信號線的電磁干擾。除使用隔絕干擾源頭的方式來減少擾動外，運用電抗器以抑制外部電網造成的諧波擾動也不失為好方法。運用在變頻器輸入端和電源之間安裝電抗器的方法以減少電網引起的諧波擾動，這樣的方式主要是通過安裝交流電抗器抵制輸入電流中的低次方諧波來減少外部電路網絡給變頻器帶來的附帶影響。除此之外，交流的電抗器擁有很強的提升功率的功效，能夠讓變頻器以更佳狀態運行。將電控制器安裝在濾波功效的電容器和整流橋間，就能得到交流電抗器另一端的結果，能夠減弱輸入電流中的高階次諧波來減弱外部電網的影響。此外，有效的接地方法理應在利用電抗器消除諧波的運作過程中同步減弱外部電網的諧波造成的擾動，還在減弱變頻器自身的干擾上有著顯著作用。變頻器的接地應當遠離其它電氣動力設備的接地點，避免其它電力設備在工作中產生噪聲對變頻器在接地端產生新的干擾。

4 變頻調速應用探究

4.1 初始階段

起步階段時間變化很大程度取決于動滑輪的靜態電阻。在機器啟動的初步階段，機器的阻力主要從靜止阻力變化為動態阻力。傳輸帶因分布在不同位置的不規則變動的阻力發生較為劇烈的振動，機器的運作也同步由截面內側的張力增大得以實現。但傳輸帶初始的增加張力幾乎是機械在啟動途中的所有張力來源，所以，變頻的驅動方法能夠把傳輸帶的動力輸入點回返到傳輸帶，確保傳輸帶運作過程中張力的宏觀上實時平衡。

4.2 運行階段

運行階段作為運輸期啟動后等待達到額定功率的過渡階段，不穩定性較高。這一階段內交流電機剛剛啟動，在輸入點有著強大的動態張力，傳輸帶因分布位置不同，角度不同等因素各個部位的阻力相差甚大，故此階段整個系統的穩定性在整個過程中屬于較差的一段。

4.3 控制階段

礦用皮帶系統經過了起始階段和運行階段后進入了控制階段，此后即可以實現實時地改變電壓頻率以控制電機轉速。在此過程中轉速的提升動作在誤差允許方位內以相當平穩平滑的速率逐步增大，直到逼近額定轉速時，轉速提升加速度逐漸下降，最后趨近額定轉速。該種調節方式最大的優勢在于能夠使得機器平滑運作，降低機器的啟動動作損耗電機的程度，使得機器壽命延長，同時通過減少對電機的檢修工作增加運作時間以提高企業利潤。

5 結語

與傳統的皮帶運輸機相比，應用了變頻調速的運輸機在調速敏捷性和穩定性方面都有著獨到的優勢，能夠有效解決傳統機械調速區間小、能耗大、運作不平滑等缺點。工程中的各項實踐數據可以說明，運用了變頻調速技術后的皮帶運輸機可大幅減少維護工作上的工作量和工作時長，對系統的損耗也明顯降低，可以非常直觀地提升礦產企業的經濟效益。