CN101771305A

CN101771305A - 隔爆兼本安变频电机

Info

Publication number: CN101771305A
Application number: CN200810230398A
Authority: CN
Inventors: 张立伟; 刘文东; 梁鸿雁; 李勇; 闫晓林; 李永生
Original assignee: Sany Heavy Equipment Co Ltd
Current assignee: Sany Heavy Equipment Co Ltd
Priority date: 2008-12-30
Filing date: 2008-12-30
Publication date: 2010-07-07

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

隔爆兼本安变频电机

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

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。