交流变频器在煤矿井下应用的现状及其前景庞宝良邱锦夂韩菊娣31晋城无烟煤集团有限责任公司租赁站，山西晋城048006；2煤炭科学研宄总院上海分院电气自动化研究所，上海230；3.上海申地自动化科技有限公司，上海200235矩，绍国外电机传动及变频器发展情况并在此基础上提出防爆变频器在井下应用情况及前景。

　　1概述改笮开放20年以来，我电力仍然短缺，经成为制约生产发展的责要因尜，合理开发和利阳能源己迫在眉睫。煤矿用的通风机水泵和空气压缩机，电源浪费较严鼠需1他点治理，治埋首选的措施，就是采用变频调速，既可减小启动电流，又可增大启动转矩。目前采用扣81逆变的变频器可将鼠笼型电机的启动转矩提升到额定转矩的2倍。

　　这种全数字式的通用变频器具有很强的控制能力，即使不用测速反馈，也能使鼠笼型电机具有较硬的机械特性和快速正反转能力。80年代末，煤矿井1也始在采物运；主要设备调，采用变频器。如采煤机的牵引电机提升机绞车井下用通风机水泵及带式输送机电机的调速等，但终因散热问得不到很好解决，而使变频器的使用受到限制，本文重点在介绍国外电机传动及变频器发展情况的基础上提出防爆变频器在煤矿井下应用的前2国内外电机传动发展情况电机调速分机械式和电气控制式2大类，机械机内燃机有容程式和速度式。机械式的优点是能量转换效率尼其以汽轮虬还能，以高，液力式变速机电磁转差离合器和调速电动机所替代。在电气控制方面，经历过3个阶段是以异步电动机为主的电动机手控阶段，这个阶段始是用接触器对步电动机进行开环控制。其启动电流大，启动转矩小，对电网冲击大，不能调速，且噪声大，设备体积大而笨重。尤其是绕线电机，还有触点多集电环和电刷，且防护和维修工作量大。

　　是以直流电动机为主的电气传动控制阶段，这个阶段采用机械式的调速方法，有变速联轴节液力变，机电机放大机进行功放，为电机的闭环，制提供1物质基础。1流调速曲线平滑，但随着工业的高速发展，需要大容量高精度高可靠性电机传动控制设备，则直流电机传动控制日显弱点，代系统繁杂，故阶点多，设各庞杂，维修扒大，维护困难，成本又高。

　　是以交流电动机代替直流电动机为主的数字控制阶段。此阶段，微电子技术进入了电气传动领域，特别是数字信息技术的发展，使交流变频器控制交流电动机的技术得到了迅速发展，其优点是硬件少，高可靠性数字化网络化。

　　国内发展情况基本上和国外相同，但由于我国半导体技术发展较之国外慢，故国内大型设备上的调速大多数采用变速联轴节和调速电机。诸如煤矿都采用液力式变速机，如可调型液力偶合器等。

　　改革开放以后，国外先进技术涌入国内，在煤矿大型设备始变频器牵引采煤机。用可控硅降卡启动来完成带式输送机通风机和水泵的软启动，在地他的提升机或绞车叫全数字式直流殓速或变频调速。

　　3国内外交流变频器的发展情况从半导体器件，国外变频器的发展是随着逆变器件的发展而发展的。开始用晶闸管。它的缺点为调制频中。低控制杂效率低矜啁大电吒高。以后全控器件010晶闸管和即1逐渐代替了品闸朽10晶闸管的关断电流增益太小，过电流保护比较困难，调制频率低。用8丌组装的直流斩波器和河变频器虽然效果可以，但输出电低，容量也不人不超过460400双。

　　随，个导体技水的发，新代的电力电子器件耵81问世，它是大功率的场效应管，即大功率目前1081已发展到第代，国外正在将微电子的生产工艺向电力电子转移，产生了专用集成电路5如把沁8丁的驱动电路和保护电路复合在1起的朽能器件叫。也有的把开关屯源，变频器更加可靠，这己经成为调速的主导产品，并且逐渐将取代直流调速。本世纪是数字信息时代，在电动机的传动技术上将是交流调速的时代，特别是第代108丁的问世，其集电极与射极间的饱和电压大大降低，从而使变频器主电路的损耗大大降低，变频器的制造技术不断成熟，日趋模块化多功能化数字化网络化，是交流电机调速的首选方案1.变频器从功率看，己从小功率发展到大功率，比较大做到5000 1；从电压看，己从400发展到101.从整机看，从通用型发展到专业型，如重负载转矩型象型矢量型；从集成度看，从大规模集成发展到超大规模集成。

　　机械式调速传动变速联轴节传动电气调速传动比较项目蒸汽轮机内燃机变间距带轮圆锥摩擦轮行星锥与环液压联轴节电磁离合器晶闸管供电直流电动机无换向器同步电动机静止串级绕线转子异步电动机变频笼型异步电动机控制性能响应性好般不好般好比较好效率好般好般好比较好操作方法好般比较好好较好比较好维护方法不好般好比较好好比较好容量范围般大不大般大比较大安装工程容易性不易谷易容易般容易比较容易节能效果不好般好比较好从控制技术上看，国外的变频器己从电压频率恒定控制，发展到矢量变换控制；又从矢量变换控制发展到直接转矩控制。交流电动机是个多变，强耦合和非线性被控对象。70年代初，国外出的变频器均是用电压频率恒定控制，其控制原理基于解决变频器变频的同时又变玉，保持磁通小变的控制理论，即7=常数，称为这是种通过转差补偿达到转矩提升的控制方法。目前通用的变频器多采用电压频率恒定控制，其技术成熟，价格便宜。

　　随着工业设备对调速性能和精度要求的逐步提又寸调速系统的要求。70年代末，国外又发展了用矢量变换控制册01如1的变频器，它以交流电机的双轴理论为依据，在同步旋转坐标中把定子电流矢玷分解为2个分试，个分量与转子磁链矢量重合，称为励磁电流分量3个与转子磁链矢量垂直，称为转矩电流分量，通过控制定广电流矢量在旋转张标系的位置及大小，即，拉制励磁电流分量和转矩电流分量的大小，仿照直流电动机那样对磁场和转矩进厅控制。80年代期，外在变频器上，发展了1种直接转姐控制技术，它避开了矢量控制中的2次坐标变换及求矢量的模与商叫玉频定控制技术制造变滕碰茜足相复件兑屯动机的转矩勾磁通，迎过转矩控制。使转斯响应，1控制在扪以内，七超说控制性能比矢雹控制还好。交流电动机的调速控制技术从电压频率恒定控制法到矢量控制法是次飞跃，从矢量控制法到直接转矩技制法将第次飞跃。

　　4防爆变频器在煤矿井下应用的前景目前我可仍以1次能源作为要能源，特别是国际上出现心汕危机以来，我国政府决定以煤代油，对煤炭进行深加工，综合利用。故煤炭的需求量不断，加。随着采掘运设备的装机容量也不断增大，对次能源的屯能消耗也随之增加。为了进步提高设备运行的可靠性，节能，效，许多矿务局要求在煤矿大型设备上采用变频调速技术，以解决1节能问；设备的高精度转矩控触㈣净化环壤安全生产的问⑵。

　　鉴于历史的原因及我国煤矿实际情况，煤矿电压等级为380660和40，其所有设济都是围绕这几种电。随着煤炭产试的提高。大功率尚。目刖己有3.316和10直接进综采高产效工作面或掘锚体化的工作线。虽然电压逐步在升高，但大部分设备的电压还是在40以下，这些设备占煤矿总设备的96左右，目前正是这96的设备电机的控制需要改造。根据我国煤炭工业的现状和发展趋仍，目前矿山尤其是国大矿1综采工作而大多数以40.作为井接第3页纪4301综放工作面仅用就完成全部设谷安装牛次性联合试运转成功，创造了仝国泣放作面设备安装比较快纪录。

　　5结语1无轨胶轮车的应用促进了矿井巷道布置的创新，令煤倾斜大巷将水平大茌。采上山的功能合为，取消采区上厂山，工作面直接与倾斜大花相连某炭运输系统简化可靠性提。

　　21全煤倾斜大巷4增设带边界巷道布迓体系，配合新型辅助运输设备的使用，减少了运输环节，简化了运输系统，实现了从井底车场到工作面下供电系统的主导电压，大巷设备采用660供电，为此，防爆变频器电压应选用66040两个电压等级。考虑近几年矿山机电设备的发展趋势，式输送机刮板输送机给煤机迎1机水及油泵等设备都有选配变频控制器的趋势。

　　由厂国外没肓防保变频器，也没有40的电压等级，而且国外把10003000以上的电压等级归入中压。故给国内煤矿户的选甩带来定的闲难。加煤矿井下环境恶劣，有甲烷等爆炸性气体和煤尘存在，终因防爆散热问得不到解决，使变频器在煤矿井下使叫受到限制。

　　随似才，新技术的+断发展，散热技术日趋完善，煤矿井下用变频器的散热问己能得到解决。为此，集变频调速技术散热技术电气技术防爆技术和环保技术为体的煤矿井下用防爆交流变频器必将受到媒矿的扉睐，1吴忠智，吴加林。变频器应用手册第版刖。北京机械工业出版社，2002.

　　2张贵元，刘玉明。实用节电技术与方法。北京中国电力出版社，1997.，男，山西晋城人，高级工程师，学士学位，现在山西晋城无烟煤集团有限责任公司租赁站从事设备管理工作，任副站长，收稿日期。200306；责任，辑王宗禹保障。

　　31介理的放煤参数放煤方式以及采放平，作业是工作面高产高效的有效措施，先进可靠的设备是高产效的前，1赛位民，朱子安，翟德元，等。特大型现代化矿井建设与工程实践北京煤炭工业出版社，2001.

　　2究矿集团有限公司。济宁号井建设项目后评价与展望1北京煤炭工业出版社，2002.