【制動電阻作用】制動電阻與英威騰起重提升專用變頻器

      摘 要：本文分析了Burbund制動電阻與英威騰起重提升專用變頻器的應用，同時介紹了礦井提升機的運行特點，詳細闡述了英威騰CHV190系列起重提升專用變頻器用于永磁同步電動機驅(qū)動的節(jié)能型礦井提升機的選型配置原則及注意事項。

      關(guān)鍵詞: 制動電阻 制動單元 英威騰起重提升專用變頻器 礦井提升機 永磁同步電機

      一．引 言 
      礦井提升機是礦井運輸?shù)闹饕�環(huán)節(jié)，主要任務是提升井下的矸石、煤和廢石，同時還要運送人員、設(shè)備和材料。因此礦井提升機工藝對電氣傳動的要求是很高的，主要表現(xiàn)在：提升機電氣傳動的可靠性，不僅關(guān)系到礦井的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)計劃管理，而且直接關(guān)系到井下每個礦工的生命安全，電控設(shè)備的任何故障都可能造成人身事故和整個礦井停產(chǎn)；必須滿足提升機力圖要求并能在四象限平滑運行；能夠頻繁進行正向、反向、啟動、運行、停車、制動，能按一定的速度圖運行；負載屬于恒轉(zhuǎn)矩負載。

      1.行業(yè)現(xiàn)狀
      目前國內(nèi)提升機電控絕大多數(shù)采用Burbund制動電阻分段控制的交流繞線式電機繼電器－接觸器系統(tǒng)，技術(shù)落后，存在的問題很多；例如：①Burbund制動電阻，消耗電能，造成能源浪費；②Burbund制動電阻分級切換，為有級調(diào)速，設(shè)備運行不平穩(wěn)，容易引起電氣及機械沖擊；③繼電器、接觸器頻繁動作，電弧燒蝕觸點，影響接觸器使用壽命，維修成本較高；④交流繞線異步電動機的滑環(huán)存在接觸不良問題，容易引起設(shè)備事故；⑤不能達到穩(wěn)定的低速爬行，最后導致停車位置不準，不能正常裝卸載。

      2.發(fā)展趨勢
      （1）隨著國家出臺一系列節(jié)能降耗、發(fā)展低碳經(jīng)濟相關(guān)政策，各大煤炭企業(yè)將不得不淘汰掉那些高耗能、高污染、生產(chǎn)技術(shù)落后的設(shè)備。礦井提升機作為生產(chǎn)重要設(shè)備，除高耗能以外，還有著工作結(jié)構(gòu)復雜、危險程度大等突出問題，因此，技術(shù)落后、設(shè)備陳舊逐漸不能滿足發(fā)展要求，取而代之的將會是節(jié)能環(huán)保、安全高效的全數(shù)字化生產(chǎn)模式。全數(shù)字化礦井提升機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
 
      （2）使用變頻器調(diào)速的礦井提升機，可以實現(xiàn)啟動時的軟啟動、軟停車，減輕對電網(wǎng)的沖擊；可根據(jù)負載需要，自動輸出合適的功率大大降低了不必要的能量耗損；調(diào)速平滑連續(xù)，使運行更加安全、穩(wěn)定、高效。據(jù)此，變頻器以其獨特的優(yōu)勢在提升機行業(yè)的應用也迎來了發(fā)展的新時期。
 
      （3）永磁同步電動機（PMSM）是節(jié)省能源最有效的電動機。電動機幾乎消耗了許多國家工業(yè)用電的2／3。出于節(jié)能和環(huán)�？紤]．包括我國在內(nèi)的世界上許多國家對電動機系統(tǒng)的節(jié)能均給予了高度重視。PMSM無需從電網(wǎng)吸取無功電流建立氣隙磁場，無激磁損耗。從而顯著提高了效率和功率因數(shù)，比異步電動機具有更顯著的綜合節(jié)能效果，是今后最有發(fā)展前途的電動機。 

圖1 礦井提升機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 

      二．礦井提升機參數(shù)與電氣系統(tǒng)
      礦井提升機機械部分采用JK-3型提升機，卷筒數(shù)量1個，卷筒直徑3m，鋼絲繩最大靜張力135KN，最大提升速度5.73M/S。電氣部件主要由開關(guān)柜、控制柜、Burbund制動電阻柜、變頻器柜、操作臺、和電機組成；控制系統(tǒng)采用西門子S7-300系列PLC；傳動系統(tǒng)采用英威騰CHV190-1000G-6型起重專用變頻器；電機采用TYPK型950KW/40極變頻三相同步節(jié)能型永磁電機。 

 
 圖2 電氣傳動系統(tǒng)方案  

      傳動系統(tǒng)方案如圖2所示，變壓器二次側(cè)690V三相交流電源經(jīng)隔離開關(guān)、熔斷器、接觸器、常州博邦電氣BACL輸入電抗器提供給變頻器，CHV190-1000G-6變頻器采用并機方式，即由2臺690V500KW變頻器并機組成，每臺變頻器均配置常州博邦電氣BACL輸入電抗器、常州博邦電氣BOCL輸出電抗器，與電動機同軸安裝UVW型同步電動機專用編碼器。電氣制動采用2臺常州博邦電氣BBU-4220制動單元；每臺制動單元連接BPRU-180KW-4RJ制動電阻柜。
 
      變頻器電氣控制系統(tǒng)原理如圖3所示。控制電路由控制變壓器輸出的AC220V電源再通過隔離變壓器、開關(guān)電源后，輸出AC220V、DC24V、DC12V電源分別提供給PLC、顯示器、繼電器、檢測器件、電磁閥等；變頻器采用端子控制模式，操作指令由控制臺發(fā)起，經(jīng)PLC處理后輸出，通過PLC與變頻器控制板I/O接口連接線傳遞信號，實現(xiàn)遠程控制。
 
      為了提高變頻器對電機的精確控制，采用閉環(huán)矢量控制模式，防止溜鉤或因上升或下降啟動時電機輸出轉(zhuǎn)矩不足而引起沖擊機械系統(tǒng)產(chǎn)生振動的現(xiàn)象。變頻器多功能端子組S1—S6（HDI）對應指令為提升機上行、下行、變頻器復位、驗繩、自動恒速1、自動恒速2；啟動聯(lián)鎖對應擴展I/O卡的S7端子，多功能模擬量輸入AI1設(shè)定提升機運行速度。兩路輸出繼電器RO1、RO2，其中RO1設(shè)置為故障輸出功能，RO2設(shè)置為變頻器輸出頻率檢測功能以控制電機制動器的抱閘接觸器。礦井提升機抱閘控制繼電器KB通過變頻器輸出繼電器RO2控制。不工作時，制動控制繼電器RO2A與RO2C之間為常開觸點，當上升或下降端子接通時，變頻器按設(shè)定頻率啟動，RO2A與RO2C之間接通，抱閘控制繼電器KB吸合，電磁閥線圈得電，制動器松閘，處于可運行狀態(tài)。

圖3 變頻器電氣控制原理圖
   

      三、結(jié)束語
      常州博邦電氣是專業(yè)研發(fā)制造電抗器、串聯(lián)電抗器、進線電抗器、鋁殼電阻、制動電阻、制動單元、變壓器、濾波器的大型生產(chǎn)廠家。依托德國技術(shù),專注于為全球變頻器產(chǎn)業(yè)提供專業(yè)而人性化的產(chǎn)品、服務和一站式綜合解決方案�？梢粤私獾氖�，英威騰CHV190系列起重提升專用變頻器是一款高性能矢量變頻器，廣泛應用于起重、提升行業(yè)的各類起重機、礦井提升機等高端應用場合。在永磁同步電機驅(qū)動的礦井提升機應用中，通過變頻器對電機的高精度控制，使運行既安全又高效，在起停過程中，幾乎感覺不到機械系統(tǒng)的沖擊，大大增強了提升機在運行過程中的平穩(wěn)性和舒適感，同時節(jié)能效果顯著，是礦山提升機的理想更新?lián)Q代產(chǎn)品。