CN101771305A - 隔爆兼本安变频电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及刮板输送机及刨煤机的变频调速技术,具体为一种煤矿隔爆兼本安变频电机。该隔爆兼本安变频电机设有变频器、电机,变频器与电机放在同一个防爆壳体内,变频器固定在电机的上方,变频器的输出端与电机连接,变频器的输出端传递电机旋转的三相动力电源。本发明将电机与变频器合理的结合到一起,放在隔爆的外壳内,克服了变频器输出存在高次谐波对外部设备的干扰,将干扰的影响范围缩小到设备内部。本发明体积较小,使用方便直接与负载连接,采用水冷的散热方式,可实现端子控制与通讯控制。本发明尤其适用于煤矿的大功率刮板输送机的变频调速,可以解决刮板输送机的两端驱动电机的启动、同步、调速、以及过载处理等问题。
Description
技术领域
本发明涉及刮板输送机及刨煤机的变频调速技术,具体为一种煤矿隔爆兼本安变频电机,将变频调速技术应用于煤矿设备,涵盖了变频器和电机的相关应用,用于刮板输送机两端的驱动电机的变频调速。
背景技术
以往的变频器与电机多为相对独立的设备,二者受到很多因素的影响,例如:变频器与电机的距离不能太远、变频器和电机体积很大、变频器和电机在井下散热问题不好解决、变频器不能承受振动。
发明内容
本发明目的在于提供一种矿用隔爆兼本安变频电机,解决煤矿用设备的变频调速和软启动问题,特别是刮板输送机的两端驱动电机的启动、同步、调速、以及过载处理等问题。
本发明的技术方案是:
一种隔爆兼本安变频电机,该隔爆兼本安变频电机设有变频器、电机,变频器与电机放在同一个防爆壳体内,变频器固定在电机的上方,变频器的输出端与电机连接,变频器的输出端传递电机旋转的三相动力电源。
所述的隔爆兼本安变频电机,在隔爆兼本安变频电机内部设置电机的过热保护装置、变频器的过热保护装置、水冷却系统的保护装置。
所述的隔爆兼本安变频电机,电机的过热保护装置采用温度传感器与过热保护继电器结合,温度传感器和温度继电器位于电机的绕组线圈内。
所述的隔爆兼本安变频电机,变频器的过热保护装置采用温度继电器,温度继电器位于变频器用来散热的冷却底板上。
所述的隔爆兼本安变频电机,水冷却系统的保护装置,是在变频器上设置有变频器进水口和变频器出水口,在电机上设置有电机进水口和电机出水口。
所述的隔爆兼本安变频电机,变频器设有整流部分、滤波部分和逆变部分,整流部分的输入端连接三相交流电源,整流部分的输出端连接直流母线,直流母线连至滤波部分,滤波部分的输出端连至逆变部分,逆变部分的输出端连至电机。
所述的隔爆兼本安变频电机,整流部分采用两组整流模块、12脉波的整流结构,由两组整流桥构成,即有两组输入电源;变频器在直流母线上,滤波部分采用电力电容作为滤波电容;逆变部分采用单管IGBT功率模块。
所述的隔爆兼本安变频电机,电机输入端口为一组三相线,且内置于隔爆兼本安变频电机中,电机的驱动轴末端装有测速用旋转编码器,旋转编码器置于防爆壳体内部。
所述的隔爆兼本安变频电机,隔爆兼本安变频电机的控制方式采用模拟量、数字量、CANOPEN通讯或操作盘。
所述的隔爆兼本安变频电机,隔爆兼本安变频电机安装于刮板输送机两端,作为驱动电机,经过进线接触器以及输入滤波器,电源线直接接入隔爆兼本安变频电机,控制器置于控制箱内或通过通讯功能在远程控制电机运行。
本发明的有益效果是:
1.本发明是将电机与变频器结合到一起,放在隔爆的外壳内,巧妙的设计,解决了变频器距电机距离过远时,变频器输出无法正常驱动电机的问题,且降低了变频器输出存在高次谐波对外部设备的干扰,将干扰的影响范围缩小到设备内部。
2.本发明将变频器与电机作为一个整体设备,比普通电机高度增加400mm,长度和宽度与同功率电机相同。本发明体积较小,使用方便,直接与负载连接,采用水冷的散热方式,可实现端子控制与通讯控制。本发明尤其适用于煤矿的大功率刮板输送机的变频调速。
3.本发明将变频器与电机的功能集成化,使用者可通过数字量端口、模拟量端口、CANOPEN通讯、操作键盘控制电机驱动的负载运行。
4.本发明融入了确保电机与变频器安全稳定运行的过热保护装置,且系统采用水冷的散热方式。
5.本发明变频器采用闭环控制,使用旋转编码器,可实现闭环V/F或矢量控制,控制精度较高,且加入了减震装置,即使存在一定程度的振动,设备仍然可以正常运行。
6.本发明变频器与电机放在同一个防爆壳体内,有效减少变频器输出的电磁干扰对外部其他设备的干扰,提高系统的稳定性。
附图说明
图1-图3为本发明结构示意图。其中,图1为主视图;图2为俯视图;图3为A向视图。
图中,1变频器;2电机;3导线;4旋转编码器;5进线口;6变频器进水口;7电机进水口;8变频器出水口;9电机出水口;10壳体。
图4为本发明电路图。
具体实施方式
如图1-图3所示,本发明隔爆兼本安变频电机采用适合变频调速技术的结构,主要包括:变频器1、电机2、导线3、旋转编码器4、进线口5等,变频器1与电机2放在同一个防爆壳体10内,变频器1放在电机2的上方,变频器1的输出端与电机2之间通过导线3连接,变频器1的输出端传递电机2旋转的三相动力电源。
在隔爆兼本安变频电机内部融入了电机的过热保护装置、变频器的过热保护装置、水冷却系统的保护装置,其中:
电机的过热保护装置采用温度传感器(PT100)与过热保护继电器结合方式进行过热保护,温度传感器和温度继电器位于电机2的绕组线圈内,检测线圈温度。
变频器的过热保护装置采用温度继电器,温度继电器位于变频器用来散热的冷却底板上,保护安装于冷却底板上的IGBT功率模块不会因为过热而损坏。
所述水冷却系统的保护装置,在变频器1上设置有变频器进水口6和变频器出水口8,在电机2上设置有电机进水口7和电机出水口9。在本发明隔爆兼本安变频电机顶部开有两个进线口5,可以分别引入两组输入电源。
本发明变频器1的整流部分采用两组整流模块、12脉波的整流结构,由两组整流桥构成,即有两组输入电源,可有效改善直流母线上谐波的含量,有效改善对电网的影响,且整流后在直流母线上能够得到稳定的直流电压。变频器在直流母线上,采用电力电容作为滤波电容,安全可靠且使用寿命长。变频器的逆变部分采用6个单管IGBT(绝缘栅双极晶体管)功率模块,能承受高达1200A的电流,保证变频器能驱动大功率电机运行,且满足长期过载运行的高要求负载设备,适用于大功率电机的变频调速控制。变频器内部采用闭环控制,采用互感器时刻监控检测母线电流、逆变器输出电流、电机的三相电流,同时检测母线电压、主要功率模块的温度。
本发明的电机2采用适合变频调速技术应用的结构,以往双速电机拥有两个输入端(分别为高速和低速输入端),本发明电机2输入端口仅一组三相线,且内置于设备(隔爆兼本安变频电机)中,便可实现不同速度的任意要求。电机2的驱动轴末端装有测速用旋转编码器4,能准确检测电机旋转速度,旋转编码器内置于防爆壳体10内部。
本发明隔爆兼本安变频电机的控制方式可以采用模拟量、数字量、CANOPEN通讯以及操作盘。
本发明可用于刮板输送机两端的驱动电机,经过进线接触器(断路器)以及输入滤波器,电源线直接接入隔爆兼本安变频电机,控制器置于控制箱内或通过通讯功能在远程控制电机运行。
如图4所示,本发明电路结构、原理和工作过程如下:
(一)电路结构
变频器1设有整流部分U1、滤波部分U2和逆变部分U3,具体结构如下:
整流部分U1为两组整流模块并联,每组整流模块为6个二极管分成三个小组并联,每组整流模块的输入端分别连接三相交流电源,实现12波整流,在直流母线上,能够得到相对稳定的母线电压,同时可以改善供电电网的质量。其中,
第一组整流模块的三个小组为:(1)第1二极管D1和第2二极管D2串联;(2)第3二极管D3和第4二极管D4串联;(3)第5二极管D5和第6二极管D6串联;第一组整流模块的三个小组的输入端R1、S1、T1连接一组三相交流电源。
第二组整流模块的三个小组为:(1)第7二极管D7和第8二极管D8串联;(2)第9二极管D9和第10二极管D10串联;(3)第11二极管D11和第12二极管D12串联;第二组整流模块的三个小组的输入端R2、S2、T2连接另一组三相交流电源。
三相交流电源经整流部分U1进行整流后输出至直流母线,直流母线连接滤波部分U2,滤波部分U2为两组滤波电容和一组平衡电阻并联于直流母线上。其中,第一组滤波电容为:第1滤波电容C1和第2滤波电容C2串联;第二组滤波电容为:第3滤波电容C3和第4滤波电容C4串联;平衡电阻为第1电阻R1和第2电阻R2串联,平衡电阻用于平衡电压。
直流母线上的滤波电容采用使用寿命较长的电力电容器,使母线电压维持不变,使电机的输入得到稳定的电压。控制电路控制逆变侧的IGBT,在电机上得到PWM波,控制电机启动、旋转、停止。
滤波部分U2输出端至逆变部分U3,逆变部分U3为三组IGBT功率模块和三组电容并联于滤波部分U2输出的直流母线上。其中,
第一组IGBT功率模块为第1模块G1和第2模块G2串联,第二组IGBT功率模块为第3模块G3和第4模块G4串联,第三组IGBT功率模块为第5模块G5和第6模块G6串联,三组IGBT功率模块的输出端(U、V、W)连至电机M。
在逆变部分U3的直流母线上并联三组电容(第1突波电容C5、第2突波电容C6、第3突波电容C7),用于过滤IGBT功率模块产生的突波。
(二)工作原理
变频器整流部分将三相工频电整流为直流电,经过电力电容与突波电容的滤波,由逆变部分输出三相变压变频的电流给电机,电机根据变频器输出拖动轴上负载旋转。
(三)工作过程
变频器上电后,整流部分开始工作,当变频器收到来自控制端子或通讯的控制信号后,按照参数设定的频率(或转速),变频器的主控制器驱动逆变部分,输出相应频率和幅值的电压,在电机的定子线圈中,将产生相应的磁场,转子受到磁场的力后,便带动负载旋转。
Claims (10)
1.一种隔爆兼本安变频电机,其特征在于:该隔爆兼本安变频电机设有变频器、电机,变频器与电机放在同一个防爆壳体内,变频器固定在电机的上方,变频器的输出端与电机连接,变频器的输出端传递电机旋转的三相动力电源。
2.按照权利要求1所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:在隔爆兼本安变频电机内部设置电机的过热保护装置、变频器的过热保护装置、水冷却系统的保护装置。
3.按照权利要求2所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:电机的过热保护装置采用温度传感器与过热保护继电器结合,温度传感器和温度继电器位于电机的绕组线圈内。
4.按照权利要求2所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:变频器的过热保护装置采用温度继电器,温度继电器位于变频器用来散热的冷却底板上。
5.按照权利要求2所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:水冷却系统的保护装置,在变频器上设置有变频器进水口和变频器出水口,在电机上设置有电机进水口和电机出水口。
6.按照权利要求1所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:变频器设有整流部分、滤波部分和逆变部分,整流部分的输入端连接三相交流电源,整流部分的输出端连接直流母线,直流母线连至滤波部分,滤波部分的输出端连至逆变部分,逆变部分的输出端连至电机。
7.按照权利要求6所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:整流部分采用两组整流模块、12脉波的整流结构,由两组整流桥构成,即有两组输入电源;变频器在直流母线上,滤波部分采用电力电容作为滤波电容;逆变部分采用单管IGBT功率模块。
8.按照权利要求1所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:电机输入端口为一组三相线,且内置于隔爆兼本安变频电机中,电机的驱动轴末端装有测速用旋转编码器,旋转编码器置于防爆壳体内部。
9.按照权利要求1所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:隔爆兼本安变频电机的控制方式采用模拟量、数字量、CANOPEN通讯或操作盘。
10.按照权利要求1所述的隔爆兼本安变频电机,其特征在于:隔爆兼本安变频电机安装于刮板输送机两端,作为驱动电机,经过进线接触器以及输入滤波器,电源线直接接入隔爆兼本安变频电机,控制器置于控制箱内或通过通讯功能在远程控制电机运行。
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