蘇 暢，孟憲偉

（黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江 雞西 158100）

1 礦用變頻器在使用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

在煤礦機(jī)電設(shè)備中，最為重要的組成部分之一就是變頻器。其中，礦用變頻器的主要構(gòu)建為微處理單元、檢測(cè)裝置以及驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置和濾波器、整流器等。礦用變頻器的工作原理是通過(guò)對(duì)內(nèi)部的IGBT的開(kāi)斷進(jìn)行利用，對(duì)電壓和電源的輸出頻率進(jìn)行改變，從而達(dá)到對(duì)機(jī)電設(shè)備的過(guò)載、過(guò)壓和過(guò)流進(jìn)行保護(hù)的目的。但是礦用變頻器在投入使用的過(guò)程中，因?yàn)榉N種原因，不可避免的存在各項(xiàng)問(wèn)題，例如欠壓、電磁干擾等。這些因素都會(huì)在一定程度上提升變頻器故障概率，嚴(yán)重情況還會(huì)對(duì)煤礦機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行造成影響。下面將對(duì)主要存在的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析。

首先是電磁干擾。位于變頻器周?chē)母黜?xiàng)設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)有較大的電磁輻射產(chǎn)生，而變頻器的正常使用會(huì)受到這些電磁輻射的干擾，具體故障的現(xiàn)象就是變頻器停機(jī)或者變頻器誤動(dòng)。

另外，當(dāng)變頻器處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的過(guò)程中，變頻器的整流以及變頻等情況受負(fù)荷大小直接影響的，因此當(dāng)負(fù)荷大小在不斷變化的時(shí)候，變頻器的頻率也會(huì)隨之進(jìn)行改變，這就導(dǎo)致變頻器周?chē)写艌?chǎng)產(chǎn)生。而磁場(chǎng)對(duì)變頻器造成影響，從而產(chǎn)生了電磁波，最終影響到變頻器周?chē)膬x表正常運(yùn)行[1]。

其次是欠壓停機(jī)。礦井在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)高壓線路的使用是比較少的，因此礦井下的大型設(shè)備在大多數(shù)情況下只能夠用一條高壓線路。一旦開(kāi)啟大功率設(shè)備，就會(huì)使得電纜中的電流突然增大。這樣的情況極易造成供電線路出現(xiàn)電壓降，而當(dāng)電壓因大幅度下降而不夠的時(shí)候，就會(huì)對(duì)變頻器的正常使用造成影響。

然后是電磁諧波不穩(wěn)定。變頻器所產(chǎn)生的高次諧波是根據(jù)高壓供電過(guò)程中所輸出的電壓而決定，輸出不同數(shù)值的電壓，高次諧波產(chǎn)生的頻率也不一樣。需要明白的是電網(wǎng)波動(dòng)是受高次諧波影響，高次諧波的頻率不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)電網(wǎng)供電電壓的穩(wěn)定性造成影響，從而使機(jī)電設(shè)備出現(xiàn)超壓、欠壓的現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)燒毀機(jī)電設(shè)備，對(duì)機(jī)電設(shè)備的安全運(yùn)行和高效運(yùn)轉(zhuǎn)造成極其不利的影響。

最后是變頻器散熱不足。礦用變頻器在進(jìn)行使用的過(guò)程中，功耗非常小，一般情況下僅占據(jù)了總?cè)萘康?%，整流回路占據(jù)了40%，逆變占據(jù)45%，控制和保護(hù)電流占據(jù)了10%。通過(guò)對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析我們發(fā)現(xiàn)，變頻器穩(wěn)定性最佳的狀態(tài)是溫度低于10%。礦井內(nèi)部的通風(fēng)條件較為惡劣，而礦用變頻器受到負(fù)荷以及運(yùn)行周期的影響，溫度在絕大多數(shù)情況下都是高于10%，一般情況維持在30～50℃，并且受實(shí)際環(huán)境的影響，散熱效果及其不佳。以上情況都會(huì)對(duì)變頻器的使用壽命造成影響[2]。

2 礦用變頻器運(yùn)行中問(wèn)題的解決措施

針對(duì)電磁干擾的處理，處理的方式主要有以下幾種，分別是對(duì)電壓降進(jìn)行控制、安裝濾波器以及對(duì)干擾源進(jìn)行屏蔽和空間隔離法等。

2.1 電磁干擾處理

首先是對(duì)電壓降進(jìn)行控制。針對(duì)這一問(wèn)題的具體解決方法是將變頻器的控制器加裝電壓吸收裝置，然后要做的是合理規(guī)劃配線舉例。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的距離與變頻器的距離超過(guò)正常值的時(shí)候（一般情況為100米），就需要對(duì)線纜的長(zhǎng)度進(jìn)行彌補(bǔ)，這時(shí)候在變頻器上加裝電抗器就是不錯(cuò)的選擇。另外為了較好地對(duì)電壓降進(jìn)行控制，還可以使用橫截面較大的線纜。對(duì)接地?zé)o干擾這一點(diǎn)也非常重要，因此變頻器不能與動(dòng)力線纜以及其他相關(guān)設(shè)備放在一起。

其次是濾波器的安裝。為了對(duì)變頻器產(chǎn)生地高次諧波進(jìn)行減弱，可以在微機(jī)控制板上或者變頻器PLC輸入電源上安裝EMI濾波器或者高頻磁環(huán)。與此同時(shí)還可以將直流電抗器按章在變頻器上，讓變頻器的功率因素得到提升，降低諧波造成的干擾。

然后是對(duì)干擾源進(jìn)行屏蔽。變頻器外部輻射量的控制可以通過(guò)在其外部安裝金屬外殼進(jìn)行抑制。需要做的是在變頻器線纜中對(duì)屏蔽層進(jìn)行安裝，這樣能夠很好地防止變頻器內(nèi)微處理器對(duì)變頻器所造成干擾，如果沒(méi)有做好處理，則極有可能對(duì)整個(gè)線路的正常工作造成影響。

最后是空間隔離法。將受到電網(wǎng)干擾的設(shè)備在空間上進(jìn)行隔離，可以對(duì)干擾源對(duì)設(shè)備的干擾性進(jìn)行有效降低，從而達(dá)到對(duì)干擾進(jìn)行隔離的目的。但是空間隔離法也有一定的局限性，那就是必須保障空間足夠大，如果空間過(guò)小，則不能起到較好的效果。因此在采用該方式進(jìn)行解決之前，應(yīng)該先規(guī)劃設(shè)備的布局。

2.2 欠壓停機(jī)處理措施

使用變頻器的用電設(shè)備在對(duì)其進(jìn)行供電的時(shí)候，應(yīng)該使用單獨(dú)的變壓器，以減少公用變壓器對(duì)電纜的干擾。需要注意的是，井下的大功率用電器是直接啟動(dòng)的，因此在使用大功率用電器的會(huì)后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)造成較大的影響，針對(duì)這一情況，為了讓電網(wǎng)供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性得到保障，可以采用軟啟動(dòng)的方式控制設(shè)備。如果需要使用大型設(shè)備，為了確保電壓穩(wěn)定，可以用不同的高壓線纜對(duì)其進(jìn)行供電[3]。

2.3 電網(wǎng)污染處理措施

電網(wǎng)系統(tǒng)的污染主要是由變頻器所產(chǎn)生的電網(wǎng)諧波造成，為了將諧波對(duì)電網(wǎng)造成的污染進(jìn)一步消除，可以采用移相繞組法和整流變壓器進(jìn)行解決。其工作原理是高壓變頻器與電網(wǎng)相連接的一側(cè)都會(huì)對(duì)整流變壓器進(jìn)行安裝，利用側(cè)向位移法可以有效消除諧波所產(chǎn)生的影響。除此之外，消除電網(wǎng)污染，還可以利用PWN法進(jìn)行。這里需要注意的是PWN法地適用情況，該方法主要適用于功率較小的點(diǎn)，通過(guò)整流環(huán)節(jié)以及逆變環(huán)節(jié)之后，在電網(wǎng)的整個(gè)回路之中加入控制元件，再利用PWN技術(shù)對(duì)電網(wǎng)波形進(jìn)行改變，從而達(dá)到消除諧波的目的。

2.4 變頻器發(fā)熱的處理措施

如果電抗器在工作的過(guò)程中產(chǎn)生了較大的熱量，就會(huì)使熱量向變頻器機(jī)芯傳遞，而變頻器在接收了較多的熱量之后，非常容易造成設(shè)備老化或者停機(jī)等問(wèn)題的發(fā)生。所以在進(jìn)行安裝的時(shí)候，應(yīng)該將二者在不同的空間上進(jìn)行安裝，另外還應(yīng)該對(duì)變頻器的外殼加裝散熱板，增加變頻器的散熱面積。

變頻器在工作的過(guò)程中，主要熱源的產(chǎn)生部分是回路中的逆變和整流部分，因此可以將逆變部分和整流部分進(jìn)行單獨(dú)安裝，一般情況下可以選用銅鋁材質(zhì)為基板，然后再在其背面對(duì)隔爆風(fēng)機(jī)和熱管散熱器進(jìn)行安裝，直接排出變頻器工作中所產(chǎn)生的熱量[4]。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，礦用變頻器在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題都是可以避免和解決的，這些針對(duì)性的解決措施能夠讓礦用變頻器的高效運(yùn)轉(zhuǎn)和安全運(yùn)轉(zhuǎn)得到進(jìn)一步的保障，從而使礦用變頻器發(fā)生故障的頻率大大降低，減少變頻器因各種原因造成設(shè)備嚴(yán)重老化的現(xiàn)象，讓礦用變頻器的使用壽命得到有效延長(zhǎng)，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。