專利名稱：隔爆兼本安變頻電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及刮板輸送機(jī)及刨煤機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)，具體為 一種煤礦隔爆 兼本安變頻電機(jī)，將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于煤礦設(shè)備，涵蓋了變頻器和電機(jī)的相關(guān) 應(yīng)用，用于刮板輸送機(jī)兩端的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻調(diào)速。
背景技術(shù)：
以往的變頻器與電機(jī)多為相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備，二者受到很多因素的影響，例如 變頻器與電機(jī)的距離不能太遠(yuǎn)、變頻器和電機(jī)體積很大、變頻器和電機(jī)在井下散 熱問(wèn)題不好解決、變頻器不能承受振動(dòng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于提供一種礦用隔爆兼本安變頻電機(jī)，解決煤礦用設(shè)備的 變頻調(diào)速和軟啟動(dòng)問(wèn)題，特別是刮板輸送機(jī)的兩端驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)、同步、調(diào)速、 以及過(guò)載處理等問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
一種隔爆兼本安變頻電機(jī)，該隔爆兼本安變頻電機(jī)設(shè)有變頻器、電機(jī)，變頻 器與電機(jī)放在同一個(gè)防爆殼體內(nèi)，變頻器固定在電機(jī)的上方，變頻器的輸出端與 電機(jī)連接，變頻器的輸出端傳遞電機(jī)旋轉(zhuǎn)的三相動(dòng)力電源。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，在隔爆兼本安變頻電機(jī)內(nèi)部設(shè)置電機(jī)的過(guò)熱保 護(hù)裝置、變頻器的過(guò)熱保護(hù)裝置、水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)裝置。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)裝置釆用溫度傳感器與過(guò)熱保 護(hù)繼電器結(jié)合，溫度傳感器和溫度繼電器位于電機(jī)的繞組線圈內(nèi)。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，變頻器的過(guò)熱保護(hù)裝置釆用溫度繼電器，溫度 繼電器位于變頻器用來(lái)散熱的冷卻底板上。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)裝置，是在變頻器上設(shè)置有 變頻器進(jìn)水口和變頻器出水口 ，在電機(jī)上設(shè)置有電機(jī)進(jìn)水口和電機(jī)出水口 。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，變頻器設(shè)有整流部分、濾波部分和逆變部分，整流部分的輸入端連接三相交流電源，整流部分的輸出端連接直流母線，直流母 線連至濾波部分，濾波部分的輸出端連至逆變部分，逆變部分的輸出端連至電機(jī)。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，整流部分采用兩組整流模塊、12脈波的整流結(jié) 構(gòu)，由兩組整流橋構(gòu)成，即有兩組輸入電源；變頻器在直流母線上，濾波部分釆 用電力電容作為濾波電容；逆變部分釆用單管IGBT功率模塊。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，電機(jī)輸入端口為一組三相線，且內(nèi)置于隔爆兼 本安變頻電機(jī)中，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸末端裝有測(cè)速用旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器置于防 爆殼體內(nèi)部。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，隔爆兼本安變頻電機(jī)的控制方式釆用模擬量、 數(shù)字量、CANOPEN通訊或操作盤(pán)。
所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，隔爆兼本安變頻電機(jī)安裝于刮板輸送機(jī)兩端， 作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)過(guò)進(jìn)線接觸器以及輸入濾波器，電源線直接接入隔爆兼本安變 頻電機(jī)，控制器置于控制箱內(nèi)或通過(guò)通訊功能在遠(yuǎn)程控制電機(jī)運(yùn)行。
本實(shí)用新型的有益效果是
1. 本實(shí)用新型是將電機(jī)與變頻器結(jié)合到一起，放在隔爆的外殼內(nèi)，巧妙的設(shè) 計(jì)，解決了變頻器距電機(jī)距離過(guò)遠(yuǎn)時(shí)，變頻器輸出無(wú)法正常驅(qū)動(dòng)電機(jī)的問(wèn)題，且 降低了變頻器輸出存在高次諧波對(duì)外部設(shè)備的干擾，將干擾的影響范圍縮小到設(shè) 備內(nèi)部。
2. 本實(shí)用新型將變頻器與電機(jī)作為一個(gè)整體設(shè)備，比普通電機(jī)高度增加 400mm,長(zhǎng)度和寬度與同功率電機(jī)相同。本實(shí)用新型體積較小，使用方便，直接 與負(fù)載連接，釆用水冷的散熱方式，可實(shí)現(xiàn)端子控制與通訊控制。本實(shí)用新型尤 其適用于煤礦的大功率刮板輸送機(jī)的變頻調(diào)速。
3. 本實(shí)用新型將變頻器與電機(jī)的功能集成化，使用者可通過(guò)數(shù)字量端口、模 擬量端口、 CANOPEN通訊、操作鍵盤(pán)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載運(yùn)行。
4. 本實(shí)用新型融入了確保電機(jī)與變頻器安全穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)熱保護(hù)裝置，且系 統(tǒng)采用水冷的散熱方式。
5. 本實(shí)用新型變頻器釆用閉環(huán)控制，使用旋轉(zhuǎn)編碼器，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)V/F或 矢量控制，控制精度較高，且加入了減震裝置，即使存在一定程度的振動(dòng)，設(shè)備 仍然可以正常運(yùn)行。
6. 本實(shí)用新型變頻器與電機(jī)放在同一個(gè)防爆殼體內(nèi)，有效減少變頻器輸出的
5電磁干擾對(duì)外部其他設(shè)備的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖l-圖3為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖l為主視圖；圖2為俯視圖； 圖3為A向視圖。
圖中，l變頻器；2電機(jī)；3導(dǎo)線；4旋轉(zhuǎn)編碼器；5進(jìn)線口； 6變頻器進(jìn)水口； 7電機(jī)進(jìn)水口； 8變頻器出7k口； 9電機(jī)出水口； 10殼體。 圖4為本實(shí)用新型電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖l-圖3所示，本實(shí)用新型隔爆兼本安變頻電機(jī)釆用適合變頻調(diào)速技術(shù)的 結(jié)構(gòu)，主要包括變頻器l、電機(jī)2、導(dǎo)線3、旋轉(zhuǎn)編碼器4、進(jìn)線口5等，變頻 器1與電機(jī)2放在同一個(gè)防爆殼體10內(nèi)，變頻器1放在電機(jī)2的上方，變頻器l 的輸出端與電機(jī)2之間通過(guò)導(dǎo)線3連接，變頻器l的輸出端傳遞電機(jī)2旋轉(zhuǎn)的三 相動(dòng)力電源。
在隔爆兼本安變頻電機(jī)內(nèi)部融入了電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)裝置、變頻器的過(guò)熱保護(hù) 裝置、水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)裝置，其中
電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)裝置釆用溫度傳感器(PT100)與過(guò)熱保護(hù)繼電器結(jié)合方式 進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)，溫度傳感器和溫度繼電器位于電機(jī)2的繞組線圈內(nèi)，檢測(cè)線圈溫 度。
變頻器的過(guò)熱保護(hù)裝置釆用溫度繼電器，溫度繼電器位于變頻器用來(lái)散熱的 冷卻底板上，保護(hù)安裝于冷卻底板上的IGBT功率模塊不會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而損壞。
所述水冷卻系統(tǒng)的保護(hù)裝置，在變頻器1上設(shè)置有變頻器進(jìn)水口 6和變頻器 出水口 8,在電機(jī)2上設(shè)置有電機(jī)進(jìn)水口 7和電機(jī)出水口 9。在本實(shí)用新型隔爆兼 本安變頻電機(jī)頂部開(kāi)有兩個(gè)進(jìn)線口 5,可以分別引入兩組輸入電源。
本實(shí)用新型變頻器l的整流部分采用兩組整流模塊、12脈波的整流結(jié)構(gòu)，由 兩組整流橋構(gòu)成，即有兩組輸入電源，可有效改善直流母線上諧波的含量，有效 改善對(duì)電網(wǎng)的影響，且整流后在直流母線上能夠得到穩(wěn)定的直流電壓。變頻器在 直流母線上，釆用電力電容作為濾波電容，安全可靠且使用壽命長(zhǎng)。變頻器的逆 變部分釆用6個(gè)單管IGBT (絕緣柵雙極晶體管)功率模塊，能承受高達(dá)1200A 的電流，保證變頻器能驅(qū)動(dòng)大功率電機(jī)運(yùn)行，且滿足長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行的高要求負(fù)載 設(shè)備，適用于大功率電機(jī)的變頻調(diào)速控制。變頻器內(nèi)部釆用閉環(huán)控制，釆用互感器時(shí)刻監(jiān)控檢測(cè)母線電流、逆變器輸出電流、電機(jī)的三相電流，同時(shí)檢測(cè)母線電 壓、主要功率模塊的溫度。
本實(shí)用新型的電機(jī)2釆用適合變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，以往雙速電機(jī)擁有 兩個(gè)輸入端(分別為高速和低速輸入端)，本實(shí)用新型電機(jī)2輸入端口僅一組三相 線，且內(nèi)置于設(shè)備(隔爆兼本安變頻電機(jī))中，便可實(shí)現(xiàn)不同速度的任意要求。 電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)軸末端裝有測(cè)速用旋轉(zhuǎn)編碼器4,能準(zhǔn)確檢測(cè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，旋轉(zhuǎn) 編碼器內(nèi)置于防爆殼體10內(nèi)部。
本實(shí)用新型隔爆兼本安變頻電機(jī)的控制方式可以釆用模擬量、數(shù)字量、 CANOPEN通訊以及操作盤(pán)。
本實(shí)用新型可用于刮板輸送機(jī)兩端的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)過(guò)進(jìn)線接觸器(斷路器) 以及輸入濾波器，電源線直接接入隔爆兼本安變頻電機(jī)，控制器置于控制箱內(nèi)或 通過(guò)通訊功能在遠(yuǎn)程控制電機(jī)運(yùn)行。
如圖4所示，本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)、原理和工作過(guò)程如下 (一)電路結(jié)構(gòu)
變頻器1設(shè)有整流部分U1、濾波部分U2和逆變部分U3，具體結(jié)構(gòu)如下 整流部分U1為兩組整流模塊并聯(lián)，每組整流模塊為6個(gè)二極管分成三個(gè)小
組并聯(lián)，每組整流模塊的輸入端分別連接三相交流電源，實(shí)現(xiàn)12波整流，在直流
母線上，能夠得到相對(duì)穩(wěn)定的母線電壓，同時(shí)可以改善供電電網(wǎng)的質(zhì)量。其中， 第一組整流模塊的三個(gè)小組為(1)第1 二極管Dl和第2 二極管D2串乾 (2)第3 二極管D3和第4 二極管D4串聯(lián)；(3 )第5 二極管D5和第6 二極管
D6串聯(lián)；第一組整流模塊的三個(gè)小組的輸入端R1、 Sl、 Tl連接一組三相交流電源。
第二組整流模塊的三個(gè)小組為(1)第7 二極管D7和第8 二極管D8串聯(lián); (2)第9二極管D9和第10二極管D10串聯(lián)；(3)第11 二極管Dll和第12 二 極管D12串聯(lián)；第二組整流模塊的三個(gè)小組的輸入端R2、 S2、 T2連接另一組三 相交流電源。
三相交流電源經(jīng)整流部分U1進(jìn)行整流后輸出至直流母線，直流母線連接濾 波部分U2,濾波部分U2為兩組濾波電容和一組平衡電阻并聯(lián)于直流母線丄其 中，第一組濾波電容為第1濾波電容C1和第2濾波電容C2串聯(lián)；第二組濾波 電容為第3濾波電容C3和第4濾波電容C4串乾平衡電阻為第1電阻R1和第2電阻R2串聯(lián)，平衡電阻用于平衡電壓。
直流母線上的濾波電容釆用使用壽命較長(zhǎng)的電力電容器，使母線電壓維持不 變，使電機(jī)的輸入得到穩(wěn)定的電壓。控制電路控制逆變側(cè)的IGBT，在電機(jī)上得 到PWM波，控制電機(jī)啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、停止。
濾波部分U2輸出端至逆變部分U3，逆變部分U3為三組IGBT功率模塊和 三組電容并聯(lián)于濾波部分U2輸出的直流母線上。其中，
第一組IGBT功率模塊為第1模塊G1和第2模塊G2串聯(lián)，第二組IGBT功 率模塊為第3模塊G3和第4模塊G4串聯(lián)，第三組IGBT功率模塊為第5模塊 G5和第6模塊G6串聯(lián)，三組IGBT功率模塊的輸出端(U、 V、 W)連至電機(jī) M。
在逆變部分U3的直流母線上并聯(lián)三組電容(第1突波電容C5、第2突波電 容C6、第3突波電容C7),用于過(guò)濾IGBT功率模塊產(chǎn)生的突波。
(二) 工作原理
變頻器整流部分將三相工頻電整流為直流電，經(jīng)過(guò)電力電容與突波電容的濾 波，由逆變部分輸出三相變壓變頻的電流給電機(jī)，電機(jī)根據(jù)變頻器輸出拖動(dòng)軸上 負(fù)載旋轉(zhuǎn)。
(三) 工作過(guò)程
變頻器上電后，整流部分開(kāi)始工作，當(dāng)變頻器收到來(lái)自控制端子或通訊的控 制信號(hào)后，按照參數(shù)設(shè)定的頻率(或轉(zhuǎn)速)，變頻器的主控制器驅(qū)動(dòng)逆變部分，輸 出相應(yīng)頻率和幅值的電壓，在電機(jī)的定子線圈中，將產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子受到 磁場(chǎng)的力后，便帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1、一種隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于該隔爆兼本安變頻電機(jī)設(shè)有變頻器、電機(jī)，變頻器與電機(jī)放在同一個(gè)防爆殼體內(nèi)，變頻器固定在電機(jī)的上方，變頻器的輸出端與電機(jī)連接，變頻器的輸出端傳遞電機(jī)旋轉(zhuǎn)的三相動(dòng)力電源。
2、 按照權(quán)利要求l所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于在隔爆兼本安 變頻電機(jī)內(nèi)部設(shè)置電機(jī)的過(guò)熱保護(hù)裝置、變頻器的過(guò)熱保護(hù)裝置、水冷卻系統(tǒng)的 保護(hù)裝置。
3、 按照權(quán)利要求2所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于電機(jī)的過(guò)熱保 護(hù)裝置釆用溫度傳感器與過(guò)熱保護(hù)繼電器結(jié)合，溫度傳感器和溫度繼電器位于電 機(jī)的繞組線圈內(nèi)。
4、 按照權(quán)利要求2所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于變頻器的過(guò)熱 保護(hù)裝置釆用溫度繼電器，溫度繼電器位于變頻器用來(lái)散熱的冷卻底板上。
5、 按照權(quán)利要求2所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于水冷卻系統(tǒng)的 保護(hù)裝置，在變頻器上設(shè)置有變頻器進(jìn)水口和變頻器出水口，在電機(jī)上設(shè)置有電 機(jī)進(jìn)水口和電機(jī)出水口。
6、 按照權(quán)利要求l所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于變頻器設(shè)有整 流部分、濾波部分和逆變部分，整流部分的輸入端連接三相交流電源，整流部分 的輸出端連接直流母線，直流母線連至濾波部分，濾波部分的輸出端連至逆變部 分，逆變部分的輸出端連至電機(jī)。
7、 按照權(quán)利要求6所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于整流部分釆用 兩組整流模塊、12脈波的整流結(jié)構(gòu)，由兩組整流橋構(gòu)成，即有兩組輸入電源；變 頻器在直流母線上，濾波部分釆用電力電容作為濾波電容；逆變部分釆用單管 IGBT功率模塊。
8、 按照權(quán)利要求l所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于電機(jī)輸入端口 為一組三相線，且內(nèi)置于隔爆兼本安變頻電機(jī)中，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸末端裝有測(cè)速用 旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器置于防爆殼體內(nèi)部。
9、 按照權(quán)利要求l所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于隔爆兼本安變 頻電機(jī)的控制方式釆用模擬量、數(shù)字量、CANOPEN通訊或操作盤(pán)。
10、按照權(quán)利要求l所述的隔爆兼本安變頻電機(jī)，其特征在于隔爆兼本安 變頻電機(jī)安裝于刮板輸送機(jī)兩端，作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，經(jīng)過(guò)進(jìn)線接觸器以及輸入濾波 器，電源線直接接入隔爆兼本安變頻電機(jī)，控制器置于控制箱內(nèi)或通過(guò)通訊功能 在遠(yuǎn)程控制電機(jī)運(yùn)行。
專利摘要本實(shí)用新型涉及刮板輸送機(jī)及刨煤機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)，具體為一種煤礦隔爆兼本安變頻電機(jī)。該隔爆兼本安變頻電機(jī)設(shè)有變頻器、電機(jī)，變頻器與電機(jī)放在同一個(gè)防爆殼體內(nèi)，變頻器固定在電機(jī)的上方，變頻器的輸出端與電機(jī)連接，變頻器的輸出端傳遞電機(jī)旋轉(zhuǎn)的三相動(dòng)力電源。本實(shí)用新型將電機(jī)與變頻器合理的結(jié)合到一起，放在隔爆的外殼內(nèi)，克服了變頻器輸出存在高次諧波對(duì)外部設(shè)備的干擾，將干擾的影響范圍縮小到設(shè)備內(nèi)部。本實(shí)用新型體積較小，使用方便直接與負(fù)載連接，采用水冷的散熱方式，可實(shí)現(xiàn)端子控制與通訊控制。本實(shí)用新型尤其適用于煤礦的大功率刮板輸送機(jī)的變頻調(diào)速，可以解決刮板輸送機(jī)的兩端驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)、同步、調(diào)速、以及過(guò)載處理等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02H7/122GK201345572SQ20082023237
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者劉文東, 張立偉, 勇 李, 李永生, 梁鴻雁, 閆曉林 申請(qǐng)人:三一重型裝備有限公司