矿井提升机的现状与发(4)

图3-2 变频调速系统主回路电路图

变频调速单元采用森兰SB70G系列SB70G200T4通用变频器，其变频调速系统主回路电路图如图3—2所示。SB70G系列变频器采用转子磁场定向的矢量控制方式实现了对电机大转矩、高精度、宽范围调速，可靠性高，功能强大。

1、提升电动机选择

一般电动机的额定电流可以用如下公式计算，即：

I0?P

3UIcos???根据上述公式对一般三相交流异步电功机的额定电流计算得出：异步电动机的额定电流与电动机额定功率的关系为：如果U＝380V，电流大约为1kW是2A。因此．在选择电动机的保护元件时可以用1kw2A来估算电动机的额定电流值，从而达到快速选择保护元件

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的目的。

本变频调速系统所选电动机为：QABP系列变频调速三相异步电动机(ABB)。其技术数据如表3—1所示：

表3-1 QABP系列8级电机（50HZ同步转速750r/min） 型 号 标称功率 （KW） 160 额定电流 额定转矩 额定转速 最大转矩/额定转矩 （A） 318 （Nm） 2037 （r/min） 742 （TMAX/TN） 3.0 转动惯量 （Kg2m2） 10.01 质量 Kg 1621 355M8B

图3-3 ABB—QABP系列变频调速三相异步电动机

2、变频器的选择

在一台变频器驱动一台电机的情况下，变频器的容量选择要保证变频器的额定电流大于该电动机的额定电流，或者是变频器额定电流一定大于拖动系统在运行过程中的最大电流。另外矿用提升机属于频繁起动、加减速运转，其变频器容量的选定应根据加速、恒速、减速等各种运行状态下的电流值，按下式确定：

I1CN?I1t1?I2t2????I5t5K0

t1?t2????t5式中 ：I1CN为变频器额定输出电流(A)； I1???I5为各运行状态平均电流(A)； t1???t5为各运行状态下的时间；K0为安全系数(一般取1.1～1.2)。考虑到矿用电机性能上的差异及机械负载的波动，变频器额定电流选择为电动机额定电流的1.1倍，本系统中所需电动机的额定电流为318A，按1.1倍电流就选择349.8A以上变频器。

提升机运转具有较大惯性，四象限运行的特点，与其他传动机械相比对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求，森兰SB70G系列通用变频器是专为类似负载而设计，该系列产品采用了最优的电机控制方法—矢量控制技术，它可以对所有交流电动机的核心变量进行控制，并把定子磁通、转矩作为主要控制变量。其对负载的变化和瞬时掉电，能做出迅速响应；开环控制精度可以达到闭环矢量控制的精度（误差0.1%～0.5%），开环转矩阶跃上升时间小于5 ms，具有290% 瞬时转矩控制能力，有PG矢量控制转速控制范围1:1000，并具有有效的磁通制动来提供最大的制动力矩。

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根据变频器所需容量，查变频器型号规格：选择森兰SB70G200T4通用型变频器。其标称参数如表3—2所示：

表3—2森兰SB70G200T4通用型变频器的参数 型 号 SB70G200T4 电压等级 400V 额定容量 248KVA

额定输出电流 377A 适配电机 200kw 毛 重 200kg

图3-4 SB70G200T4挂式单机机型外形图

3.3.2 变频器外部电路设计

变频器可以输出频率可调的交流电源，另外在变频器的外围加设有声光报警输出口及制动单元，能够实现变频器故障报警器和安全制动，更有效的对控制系统进行安全保护，外部电路连接如图3-5所示。

一、声光报警回路

1、变频器报警输出的动断（常闭）触点“30B-30C”串联在KM1的线圈电路内，当变频器因故障不能正常工作时，发出报警；同时报警输出的常闭触点动作，使KM1线圈失电，将变频器与电源断开，进行安全保护。为了保护报警输出的触点，在接触器的线圈两端，并联阻容吸收电路（即RC震荡电路）。

2、声光报警电路由报警输出的动合（常开）触点“30B-30A”控制，当变频器跳闸时，触点“30B-30A”闭合，将报警指示灯HL和电笛HA接通，进行声光报警。与此同时，断电器KA1得电，其触点将声光报警电路自锁，使变频器断电后，声光报警能持续下去，直到工作人员按下ST1为止，报警才能解除。另外继电器线圈和电笛线圈的两端，也需要并联阻容吸收电路，以保护变频器内部报警继电器触点。

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图3-5 变频器外部电路连接

二、制动控制回路

提升机负载由于惯性较大，当变频器的输出频率下降至0Hz时，常常停不住，而有“蠕动”现象，在矿山提升机这种大负载机械中，蠕动现象有可能造成十分危险的后果。为此，变频器调速时应设置能耗制动和直流制动功能。

1、能耗制动电路的作用

在变频调速系统中，电动机的降速和停机，是通过逐渐减小频率来实现的。提升机减速制动时，在频率刚减小的瞬间，电动机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电动机的转子转速未变。当同步转速低于转子转速时，转子电流的相位几乎改变了180°，电动机处于发电机状态。与此同时，电动机轴上的转矩变成了制动转矩，使电动机的转速迅速下降。从电动机的角度来看，处于再生制动状态。电动机工作在再生制动状态，电动机向变频器回馈能量，这些能量一般储存在变频器储能元件中，如不及时处理，会使直流侧电压急剧上升，损坏变频器元器件。为了抑制这个电压的上升，若增大电容 C, 则势必使变频器体积过于庞大，而且电容过大将增强对电网的污染。

因此，当直流电压超过一定值时，就要求提供一条放电回路，将再生的电能消耗掉，从而获得制动转矩。泵升电压抑制电路可有效的将这部分能量释放，确保在整个制动过程中，直流侧电压在安全范围内。

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2、泵升电压抑制电路工作原理

泵升电压抑制电路原理如图3-6所示，主要由制动单元和制动电阻组成。

图3-6 泵升电压抑制电路原理图

1）制动单元

图3-6虚线框内设备为制动单元，主要由以下几部分组成：

① 功率管 VB，用于接通与关断能耗电路，是制动单元的主体。VB的常用器件是GTR或IGBT。

② 电压取样与比较电路，按比例取出直流母线电压的一部分作为采样电压，和基准电压进行比较，得到控制VB导通或截止的指令信号。

③ 驱动电路，驱动电路用于接受“取样与比较电路”给出的指令信号，驱动VB导通或截止。

④ 稳压电源，为制动单元内元器件提供稳定的电源，并为取样比较电路提供基准电压。

2）制动电阻

图3-6中RB为制动电阻。制动电阻是将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体，阻值和功率是它的两个主要参数。

① 制动电阻阻值计算

制动电阻投入工作时，制动电流不超过电机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相同的制动转矩，因此，最大制动电阻可按下式计算：

Rmax式中：Ie为电机额定电流。

2UH?

Ie选择制动电阻时，为了确保变频器不受损坏，在制动电压UH的作用下，制动电流为电机额定电流时，所对应电阻的阻值为制动电阻的最小数值。

RminUH? Ie20

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