通風(fēng)機的變頻調(diào)速驅(qū)動及保護-wenkub
2022-08-31 15:49:28 本頁面
【正文】 為地去改變系統(tǒng)的平衡工作點就是工況的調(diào)節(jié)。 軸流式通風(fēng)機的特性曲線陡斜有駝峰 , 工況點只能在駝峰右側(cè) , 相對應(yīng)用范圍較小 , 適用于礦井阻力變化大而風(fēng)量變化不大的礦井。 二是在較小流量區(qū)壓力 —流量 ( fP 錯誤 !未找到引用源。軸流式風(fēng)機典型的特性曲線如圖 2所示。后者則壓力 —流量 ( fP 錯誤 !未找到引用源。 圖 1 離心式通風(fēng)機特性曲線 前者則壓力 —流量 (錯誤 !未找到引用源。一、 離心式和軸流式 通風(fēng)機 的工作原理 特性曲線 在通風(fēng)機系統(tǒng)中 , 通風(fēng)機的靜壓是控制機外管路損失壓力的動力 , 而動壓部分一般難以利用 , 即都是損失的能量。 fP —(錯誤 !未找到引用源。 —Vq 錯誤 !未找到引用源。 圖 2 軸流式通風(fēng)機特性曲線 其特點 : 一是升壓曲線有駝峰形。 —Vq 錯誤 !未找到引用源。還 有一部分軸流式通風(fēng)機 , 在改進裝置后 , 性能曲線已無駝峰。實現(xiàn)調(diào)節(jié)的途徑 : 一是改變管網(wǎng)特性 , 使風(fēng)機特性遷移變化 。 調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速對離心式通風(fēng)機和軸流式通風(fēng)機都適用 , 經(jīng)濟性能良好 , 但投入較大。 對現(xiàn)代大型軸流通風(fēng)機的葉輪葉片和導(dǎo)葉葉片的安 裝角可以做成可調(diào)節(jié)的 , 這樣可提高風(fēng)機的運行范圍 , 使它在經(jīng)濟性能方面比離心式通風(fēng)機有了更廣的適應(yīng)性。 由于礦井通風(fēng)機是煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一 ,其運行狀況直接影響著煤礦的安全生產(chǎn) 目前 ,許多煤礦的主通風(fēng)機控制系統(tǒng)采用繼電器控制 ,而局部通風(fēng)機采用防爆開關(guān)直接控制供電 風(fēng)機的啟動 !停止依然采用人工完成 ,不能做到根據(jù)故障情況自動開停風(fēng)機 ,這不利于通風(fēng)機機房管理水平的提高和煤礦 的自動化安全生產(chǎn) [3]另外 ,為了控制掘進工作面上的風(fēng)量 ,傳統(tǒng)的方法多采用增阻法 !減阻法和輔助通風(fēng)機調(diào)節(jié)法 當(dāng)掘進巷道開始掘進時 ,管網(wǎng)阻力比較小 ,風(fēng)機的出氣風(fēng)量比較大 ,可減小局部通風(fēng)機橡膠管道的直徑 ,從而間接增加管網(wǎng)的阻力 ,減小風(fēng)機的出氣風(fēng)量 。 (l) 可以實現(xiàn)風(fēng)機的無級平滑調(diào)速 ,及時滿足礦井生產(chǎn)的風(fēng)量需求 ,提高 風(fēng)機的運行效率 ,節(jié)省大量的電能損耗 。 基于以上的優(yōu)點 ,國內(nèi)有許多研究所和高校都在致力于變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機上的應(yīng)用和研究 如變頻調(diào)速技術(shù)結(jié)合模糊控制在礦井局部通風(fēng)機上應(yīng)用 ,以及重慶煤研所設(shè)計的 KXJT 型礦用通風(fēng)機自動調(diào)速裝置 ,在煤礦的安全生產(chǎn)中都具有比較好的節(jié)能 !自動化控制效果 近年來 ,有些老煤礦在引進礦井通風(fēng)機的成套通風(fēng)設(shè)備時 ,還對舊的通 風(fēng)機繼電器控制系統(tǒng)進行變頻調(diào)速控制系統(tǒng)地改造 如神火煤炭公司楊村礦南風(fēng)井的主通風(fēng)機 ,實施變頻調(diào)速技術(shù)改造后 ,每年可節(jié)約電費約 56 萬元 ],大同市馬口煤礦和常圈溝煤礦對井下軸流通風(fēng)機進行變頻調(diào)速改造后 ,風(fēng)機啟動平穩(wěn) ,無沖擊電流 ,并可及時調(diào)節(jié)風(fēng)壓 ,風(fēng)量。 ——定子電源頻率 。 ——異步電機的同步轉(zhuǎn)速 。圖 33 給出了一種由 N 溝道 VDMOSFET（ Virtical Double Diffused MOSFET）與雙極型晶體管組合而成的 IGBT 的基本結(jié)構(gòu)。因此， IGBT 同 MOSFET 一樣是場控器件。 圖 3－ 3 IGBT 結(jié)構(gòu)圖 圖 3－ 4 IGBT 等效簡化圖 電力電子器件的驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口，對整個裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義，所以電力電子器件都有一定的驅(qū)動要求，根據(jù) IGBT 的工作特性，可以將 IGBT 驅(qū)動電路的要求歸納如下： 1） IGBT 是電壓型驅(qū)動器件，柵射極之間存在數(shù)千皮法 左右的極間電容。 3） 驅(qū)動電平 UGE要綜合考慮，當(dāng) UGE正向增大時， IGBT 通態(tài)壓降和開通損耗均下降，但負(fù)載短路時的集電極電流 IC 增大， IGBT 能承受短路電 流的時間減小，對其安全不利，因此 UGE不能過大，一般選 15～ 20V。驅(qū)動電路同時還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)。市場上還有一種專用的驅(qū)動器，可以驅(qū)動一個橋臂上的兩個 IGBT，如美國 IR 公司的 IR2100。與此同時， V1導(dǎo)通， C2 通過 V1 更快放電，將 B 點和 C 點電位鉗在 0V 左右，使 VZ1 仍不通，后繼電路不會動作， IGBT 正常關(guān)斷。當(dāng) IGBT 正常導(dǎo)通，則 V1 和 V2 截止， V4 導(dǎo)通， V5 截止， B點和 C 點的電位穩(wěn)定在 8V 左右， VZl 不被擊穿， V3 不通， E 點電位保持為 20V，二極管 VD6 截止。 泵升回路的設(shè)計 在主回路中，直流電源電壓 Ud 兩端并聯(lián)較大容量的電解電容，它除了可以減少直流電源電壓的脈動外，還可做儲能用。發(fā)生 泵升電壓是電動機制動過程不可避免的現(xiàn)象，為此要給制動過程提供一條能量釋放的途徑 (見主電路 3－ 2 的R Q2, )檢測、控制泵升電壓的電路如圖 3－ 9 所示。因為電壓波動屬于正常現(xiàn)象，不能誤認(rèn)為是泵升。若能量回饋沒有結(jié)束，電容電壓還會上升，當(dāng)再次超過 U1 時， Q2 將再次導(dǎo)通。直流電壓保護信號取自主回路濾波電容器兩端，經(jīng)電阻 R2， R3分壓和光耦隔離后送入控制電路。注意在這里此隔離光耦是工作在線性工作區(qū)內(nèi)。 圖 3－ 10 過壓、欠壓保護電路及限流啟動電路 過流保護電路的設(shè)計 IGBT 雖可承受短時間的過流，但一旦超出安全區(qū)，則將被永久性地?fù)p壞，所以要設(shè)置快速的過流保護電路。當(dāng)電機起動時，起動電流很大，為了保護整流硅堆，在主電路上串接入限流電阻 R1，當(dāng)濾波電容 上電壓達到電機正常運行的 65%時，電壓繼電器常開觸頭閉合，將電阻 R1 短路，結(jié)束限流起動過程，進入正常運行狀態(tài)。在繼電器吸合到斷開的瞬間，由于線圈中的電流不能突變，將在線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使晶體管集
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