一是控製精度高。通常變頻器都采用磁通矢量控製,使交流電機的調速性能與直流電機幾乎相等。二是工作可靠性高。變頻器用於提升絞車控製時,采用的是電子器件,壽命長,且具有完善的保護功能。三是基本無維護工作量,減低了維護人員的工作強度。四是調速範圍寬廣,屬於無級調速,低速時穩定性好。五是變頻器屬於轉差功率不變型的調速方式,在整個調速過程中其節能效果達30%左右。
2.4礦井用矢量控製變頻器
礦井用變頻器是集自動控製、微電子、通訊及防爆技術、散熱技術為一體的高新技術產品。變頻器主要有交—直—交和交—交變頻器兩種形式,調速原理都是從電機特性出發的,因為交流電動機的轉速表達式為:n=60f(1-s)/p 所以,隻要平滑的改變供電電源頻率f,就能獲得平滑改變的電機轉速n,故變頻調速技術的關鍵就是如何獲得頻率可變的大功率供電電源。通常情況下要獲得變頻就必須變壓,而交流電動機是個多變量、強耦合和非線性的被控對象,僅用電壓/頻率恒定控製,不能滿足調速係統要求,故一級調速采用矢量控製。
矢量控製的基本思想是仿照直流電機的調速特點,以所產生的旋轉磁場相同為原則,通過三相—兩相交換和同步旋轉變換,把交流電機在按轉子磁鏈定向的同步旋轉坐標上等效成直流電機,模仿直流電機實現交流調速。直接轉矩控製放棄了旋轉坐標變換,在靜止兩相坐標係上控製轉矩和定子磁鏈,采用砰—砰論證以獲得快速的轉矩響應,但重載時電機啟動噪聲大、發熱較矢量控製嚴重、防爆性能差,所以礦用變頻器多為矢量控製的變頻器。
3 礦井運用變頻器的社會和經濟效益
變頻器在礦井應用,主要是它的調速性能和節能技術得到了充分發揮,可以解決高精度的轉矩控製、節能增效、淨化環境、確保安全生產。變頻調速能優化係統的運行過程,能根據係統做相應的改變,還能通過遠控PLC或其他控製器實現速度控製;設置相應的轉矩極限來保護機械設備不致受損,提高了機械部件和電機的壽命,保證了係統的可靠性;可以實現高效的轉矩輸出,從而節省機械傳動部件,降低了成本和空間,提高了係統的穩定性;可以控製電機的啟動電流,能夠降低啟動電流,減小電機的維護成本,增加電機壽命;可以降低電力線路電壓波動,保證了其他電壓敏感設備的正常運行;可以比不用時大大降低能耗,減少電機多餘的有功功率的損耗,通過動態調節供給最適合的電壓,適應負載的變動,使電機始終保持電機的高效運行;可以提高電機的功率因數,減少無功功率的損耗。
變頻器在礦井使用後,各種性能指標都能滿足係統的需求,事故率比以前有了明顯的下降,與其他未使用的機巷相比優越性明顯。而且電動機是公認的耗電大戶,占整個國民經濟用電量的六成以上,要建設節約型社會,降低電動機能耗意義重大。大力推廣變頻調速技術是實現這一目標的重要手段。變頻器的使用需要的前期投入包括:變頻器及變頻器配套設備的購買、安裝費用,及使用時的日常維護費用等。從長遠來看,變頻器的使用能節約電能增加收益;電機及其他機械設備的損耗降低,壽命增加可以增加收益;係統簡化,維護人員減少,日常維護費用降低增加收益;係統運行可靠穩定,減少了事故的發生,保證了安全生產增加收益。
參考文獻
【1】彭新榮,王誌剛.專用變頻器在礦用提升機電控係統改造中的應用.機電產品開發與創新,2010(6).