摘 要：文章介绍了变频器工作原理，将变频器与工频直 接驱动胶带机系统进行比较，并列举了西门子SIMOVERTMV空气冷却中压变频器。

　　关键词：胶带机系统;变频器;工频直接驱动

　　中图分类号：TN773 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2010)05—0085—01

　　胶带机系统在煤矿中承担着运输煤炭的作用，它的主要驱动方式由工频电源直接驱动电动机，带动胶带机系统运转，随着变频技术的发展，使用变频器驱动胶带机系统的优越性越来越 明显。

　　1 变频器工作原理

　　电机的旋转速度n1≈n=60f/p(n: 同步速度，f: 电源频率，p: 电机极对数)，所以电机的转速近似地取决于电机的极数和频率。电机的工作原理决定了电机的极数是固定不变的，由于极对数不是一个连续的数值(为2的倍数，例如极数为2，4，6)，所以一般不适合通过改变电机的极对数来调整电机的速度。而频率能够在电机的外面调节后再供给电机，这样电机的旋转速度就可以被自由的控制。因此，以控制频率为目的的变频器，成为电机调速设备 的优选设备。

　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器把工频电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行。

　　变频器由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。其主电路原理图如下：

　　其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。对于矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，还需要进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

　　2 工频直接驱动与变频器驱动胶带机系统的比较

　　传统的胶带机系统由工频直接启动三相异步电动机，带动胶带机在几秒的时间内由零速达到满速，启动过程对整个电气系统和胶带机系统造成的影响很大。电动机在启动过程中会产生7~8倍的额定电流，大大增加电机绕组的电应力并产生热量，降低电机的使用寿命。电机工频启动时，电流剧增的同时电压也会大幅度波动，电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量，电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异 常。电机功率与电流和电压的乘积成正比,那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大 高于变频启动所需要的功率，在一些工况下，配电系统已经达到了*高极限，而直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响。通过工频直接启动时，对胶带机系统的电机、减速机、滚筒、托辊、皮带及固定支架等造成剧烈的振动，这种振动将进一步加剧机械磨损和损耗，降低机械部件和电机的寿命。

　　变频器驱动的胶带机系统，变频器能够按照用户的需要进行设定使系统光滑地加速。在低速时变频器能够输出较大力矩，使胶带机系统按照设定的曲线进行加速，由0速到满速平稳启动，*大程度减少了启动过程中对电机、电网及胶带机机械部件(减速机、滚筒、皮带、托辊、固定架等)的损伤，降低了设备维护量，节约大量的人力、资金成本。在变频调速中, 胶带机系统停止方式可以受控并且有不同的停止方式，可以选择(减速停车、自由停车、减速停车直流制动)，同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠，寿 命也会相应增加。

　　胶带机传统的驱动装置包括：交流异步电动机、液力偶合器、减速机、滚筒等，而变频器能实现低速下高效的转矩输出，冲击力和振动大大降低，可以节省缓冲装置。我们目前的胶带机系统就省掉了传统的液力偶合器，从而降低成本和空间，减少故障点，提高系统稳定性。

　　当胶带机在满负荷运行中，突然发生故障停车，恢复故障后，传统的驱动方式必须将物料卸下后才能启车，启车后再将物料返回皮带上。如果强行启动，极大的启动电流可能烧坏电机或者高压电器设备。而变频器的矢量控制方式带动负载进行工作，使用变频调速能充分降低启动电流，可以实现胶带机重负荷启车，减少了故障停车时间，降低了作业人员的劳动强度 。

　　变频器可以通过PLC远程控制，实现对胶带机的自动控制。如果系统工艺变化，还可以在PLC中设定胶带机速度，直接实现速度变化。

　　变频器还具有十分完善的保护功能和自诊断功能，可以直接从变频器操作面板上查到当前胶带机系统发生的故障，根据故障查找问题设备，便于迅速排除故障恢复生产。

　　3 变频器在胶带机系统中的应用举例

　　我们目前使用的西门子SIMOVERT MV空气冷却中压变频器，其性能优良，稳定性、**性高。该变频器使用独立的AC380V电源做为其控制电源，用低压控制高压，提高**性。双相电 源输入接口，12脉动工作变频器通过2台功率相同的并联连接的整流单元或整流/回馈单元共同供电，其5次和7次谐波电流相对于6脉动工作来讲几乎完全抵销，电网扰动作用明显减 小。双段直流母线产生更接近正弦曲线输出波形。MV变频器控制柜主机箱，专用的CPU模块 处理控制任务,如逻辑、通讯、信号、设定、速度控制和变频器监控。变频器各电器部件模块化便于更换维护。UEL板用于将数字电气信号转换成相应的光信号，这样确保了控制模块和各个IGBT、部分高压回路触发的开关命令信号和返回信号的电气隔离。OP7操作面板四 行显示文本，用于SIMOVERT MV变频器的本地操作，它具有操作控制和监控功能，具有开环和闭环控制软件，可实现以下功能:显示传动系统实际值，用上/下键或数字键可以输入速度设定值，可以读取或删除故障/报警信息，对模拟输出可选择实时时间和跟踪信号。使用该变频器4年以来，我们的胶带机系统基本没有发生故障停车事故。

　　4 结束语

　　变频器在胶带机系统中较传统的工频直接驱动方式优势明显，必将逐步取代传统的工频直接 驱动方式。