王志鵬

太原惠特科技有限公司

刮板輸送機(jī)用變頻器長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)分析

王志鵬

太原惠特科技有限公司

由于變頻器的起動(dòng)力矩大及功率平衡功能，在刮板輸送機(jī)上使用變頻器越來越普遍。在使用中經(jīng)常會(huì)遇到使用變頻器長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)的工況，本文分析了長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)的幾個(gè)因素，并針對(duì)性的提出了相應(yīng)的解決辦法。

刮板輸送機(jī)、變頻器；長(zhǎng)距離；電纜

一、引言

目前，在我國(guó)煤礦井下，刮板輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)使用變頻器的情況越來越多，刮板輸送機(jī)用變頻器大多放在設(shè)備列車上，而工作面刮板輸送機(jī)長(zhǎng)度往往在200m以上，變頻器到機(jī)尾電機(jī)的距離往往在300m以上，還有一些礦將變頻器放置于硐室內(nèi)，變頻器到電機(jī)的距離往往在500m以上，在刮板輸送機(jī)滿負(fù)荷的情況下，變頻器經(jīng)常堵轉(zhuǎn)保護(hù)，需要清煤影響生產(chǎn)效率。因此，需分析長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)的影響因素，采取相應(yīng)的措施。

二、長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)的影響因素分析

（一）電纜電阻的影響

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)MT818-2009中5.1.3的規(guī)定，每千米MYP3*95+1*35礦用電纜在20℃時(shí)的阻值不超過0.21Ω（鍍金屬）。

根據(jù)電阻溫度換算公式：計(jì)算95平方電纜，每平方阻值約為0.23Ω。

以400kW/1140V電機(jī)，MYP3*95+1*35電纜為例，重載或堵轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)電流可達(dá)500A，電纜上的電壓降為500*0.23=115V。

變頻器起動(dòng)時(shí)，為保持輸出轉(zhuǎn)矩恒定（V/F恒定），其輸出電壓和輸出頻率成比例逐漸增大，工作于5Hz時(shí)，輸出等效電壓為114V。重載起動(dòng)時(shí)，因?yàn)殡娎|壓降會(huì)造成電機(jī)端電壓很低，無法輸出足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩克服負(fù)載的阻力，且電壓無法提高時(shí)只能提高電流來克服阻力，最終引起變頻器堵轉(zhuǎn)保護(hù)，電機(jī)無法起動(dòng)。

（二）電纜的高頻容性效應(yīng)影響

由于變頻器輸出端與電機(jī)之間的電纜各相均存在對(duì)地電容，且線路中又存在高次諧波電流。通常情況下，這個(gè)電容值很?。ㄒ话阍?5～30nf/100m左右），電纜長(zhǎng)度較短時(shí)，它的實(shí)際影響可以忽略不計(jì)，如果電纜很長(zhǎng)或傳輸信號(hào)頻率很高時(shí)，就必須考慮分布電容的作用。如果電纜敷設(shè)距離較長(zhǎng)，電容電流離散性就會(huì)更大。在高頻時(shí)，電纜的電容決定電纜的傳輸效率，電容電流占到電纜載流容量的相當(dāng)一部分，而且能夠達(dá)到與導(dǎo)體電流相同的數(shù)值，使電纜的傳輸距離減小和無功損耗增大。

高次諧波的電壓加至電纜兩端時(shí)，由于電纜絕緣電容承受能力有限，電纜很容易發(fā)生過負(fù)荷導(dǎo)致絕緣損壞；高次諧波引起電纜內(nèi)耗加大，電纜發(fā)熱，縮短電纜的使用壽命。

三、提高變頻器長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)距離的方法

（一）選用合適的變頻電纜

對(duì)稱3+3結(jié)構(gòu)的變頻電纜纜芯是互換的，電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可靠；對(duì)稱“3+3”屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)置，提高電纜抗電磁輻射性能，保證電纜應(yīng)用于變頻器時(shí)，一方面不受外界干擾，另一方面不干擾其他電器設(shè)備，以調(diào)高整個(gè)大功率變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的用電安全性，實(shí)現(xiàn)變頻器和電源的匹配，改善功率因數(shù)，減少高潮諧波的不良影響，降低電機(jī)噪音。

在可能的情況下，盡可能增大電纜線徑可以降低線纜電阻，從而降低線路壓降。實(shí)際使用時(shí)可采用雙電纜驅(qū)動(dòng)，電纜的電阻可降低一倍，線路壓降也可降為單電纜時(shí)的一半。

（二）調(diào)整變頻器載波頻率

變頻器的載波頻率為IGBT模塊的開通與關(guān)斷次數(shù)的頻率，開關(guān)頻率越高，一個(gè)周期內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)就越多，電流波形的平滑性就越好，但是對(duì)其它設(shè)備的干擾也越大。載波頻率越低或者設(shè)置的不好，電機(jī)就會(huì)發(fā)出難聽的噪音。當(dāng)載波頻率高時(shí)，電流波形正弦性好，而且平滑，這樣諧波就小，干擾就小。反之就差。當(dāng)載波頻率過低時(shí)，電動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩減小，損耗加大，溫度增高。

在實(shí)際使用中要綜合以上各點(diǎn)，合理選擇變頻器的載波頻率。一般對(duì)于1140V大功率電動(dòng)機(jī)，載波頻率為1k是較為合理的選擇。

（三）輸出端加抑制諧波裝置

輸出端可以加電抗器和濾波器。其中輸出dv/dt電抗器可以限制變頻器輸出電壓的上升率，消減輸出諧波分量。低通濾波器可以濾出傳輸電纜傳輸信號(hào)的高頻成分，達(dá)到降低諧波電流的作用

四、結(jié)束語

本文從電纜電阻、電纜的高頻容性特性這兩個(gè)方面分析了變頻器在長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)時(shí)存在的問題，并相應(yīng)的提出了有效、可靠的解決辦法。

［1］吉啟榮.變頻系統(tǒng)電力電纜諧波振蕩輻射及抑制［J］.電力建設(shè)，2007，28（2）：28-30 JI Qi-rong Frequency Converting System Power Cable Harmonic Oscillation Radiation and Suppression .Electric Power Construction 2007，28（2）：28-30.

［2］龐玉春.大功率用變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用電纜的研制［J］.電線電纜，2008.5：：1-24，Pang Yu-chun Development of the Cable for Large Power Frequency Conversion Driving System Electric Wire&Cable.2008.5（10）：1-24.