煤矿通风机变频调速系统.docx

《机电传动控制》课程训练

综合训练项目煤矿通风机变频调速系统
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煤矿通风机变频调速系统概述
煤矿通风机作用
煤矿通风机是矿井生产的重要设备之一，是井下作业的重要基础，煤矿通风机的主要功能是向井下输送新鲜空气，排出井下的有害有毒气体维护矿井正常生产的大型固定设备，对保障矿井安全生产起着至关重要的作用。
煤矿通风机增设变频调速系统的必要性
矿井通风机功率大且需要长期不断的连续运行，所以消耗的电能较多，在矿井中占比重较大；所以长远的矿井的经营效益、能源节省的角度来说，为通风机增加变频调速系统是很有必要的，变频调速可以及时的对通风机进行合理调节，使通风机保证在高效条件下安全经济运行，提高矿井效益，节能降耗具有长远的现实意义，也是未来风机的重点发展方向。近些年来出于节能需要和对产品质量不断提高的要求，采用变频器调速的方案有良好的发展前景，已经逐步取代了风门挡板阀门等传统的调速方法。本文的煤矿通风机的变频调速系统就是采用变频器进行的调速的。

变频器的选择
变频器的类型选择
变频器的类型选择通常是根据负载的要求来选择变频器的类型，对于风机、泵类负载，它们的阻力转矩与转速的二次方成正比，启动及低速运转时阻力转矩较小，通常选择普通功能型U/f控制变频器。且采用二次方递减转矩U/f控制模式。

变频器的容量选择
Ⅰ变频器容量选择的基本依据
变频器是变频调速系统的最关键的一部分，能够使设备变速运行。由电源给变频器提供电流，变频器开始运行，从而带动电动机运行。所以在采用变频器驱动异步电动机调速是，在异步电动机确定后，通常应根据异步电动机的额定电流来选择变频器，或根据异步电动机的实际运行电流来选择变频器。由于电动机在连续运转时，变频器传给电动机的是脉冲电流，其脉动值比工频供电时电流要大，所以需将变频器的容量留有适当的容量，所以变频器应同时满足的条件如下：

其中式中：
PN：负载所要求的电动机轴输出额定功率
η：电动机额定负载时效率η(通常取0.85）
Cosφ：电动机额定负载时的功率因数cosφ(通常取0.75)、
K：电流波形的修正系数(PWM方式取1.05～1.1)
PCN：变频器的额定容量(KVA)
ICN：变频器的额定电流(A)
UN、IN分别为、电压(V)、电流(A)。
若按电动机的实际运行中的最大电流来选择变频器时，变频器的容量可以适当的缩小。

Ⅱ变频器选择应考虑的问题
同容量不同极对数电动机的额定电流不同
多电动机并联运行时要考虑追加电动机的启动电流，一台变频器使多台电动机并联运行时，决定变频器容量的是：

Icn：变频器的额定电流(A)
In：电动机额定电流
K：系数，一般取K=1.1
n1：先启动电动机的台数
n2：后追加电动机的台数
Is：追加投入电动机的启动电流
大惯性负载起动时，通过变频器过载容量通常多为125％、60s或150％、60s。需要超过此值的过载容量时，必须增大变频器的容量。

调速方案
本方案采用的是交-直-交变频调速系统，把市电（380V、50Hz）通过整流器变成平滑直流，然后利用半导体器件（GTO、GTR或IGBT）组成的三相逆变器，将直流电变成可变电压和可变频率的交流电，由于采用微处理器编程的正弦脉宽调制（SPWM）方法，使输出波形近似正弦波，用于驱动异步电机，实现无级调速。上述的两次变换可简化为AC－DC－AC（交－直－交）变频方式，其结构形式如下图。

交-直-交变频调速系统的框图：（另附图纸）

四：煤矿通风机变频调速系统的总结
优点：
煤矿通风机变频调速具有节能效果显著、调速范围宽、调节精度高、效率高，对电网和电动机无冲击，还增加设备的使用寿命，提高电动机功率因数等优点。
效果：
通风机变频改造后，电动机可实现软启动，峰值电流和峰值时间大为减少，消除对电网的冲击和负载冲击，延长电动机和风机使用寿命。变频调节方式运行，调节灵敏性和可控性大大增强，优于挡板调节，使机组运行稳定性提高，机组自动投入率提高，实现风机闭环控制。