開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的研究與應(yīng)用

王德龍

摘? 要：主要介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和在刮板輸送機(jī)上的研究應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī);開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng);刮板輸送機(jī)

一、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的簡介

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱“SRD”）是80年代中期發(fā)展起來的新型調(diào)速系統(tǒng)。它融新穎的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)——開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（簡稱“SR”）與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)為一體，兼有異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，因此它具有交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流調(diào)速系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢。其電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單、成本低，整個(gè)系統(tǒng)具有效率高、可控參數(shù)多、起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，因而可以在超高速的狀態(tài)下運(yùn)行，而且堅(jiān)固耐用，適合于惡劣條件下應(yīng)用[1]。

隨著智能技術(shù)的不斷成熟及高速高效低價(jià)格的數(shù)字信號處理芯片（DSP）的出現(xiàn)、大功率開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展成熟，新型開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用，能大幅提高刮板輸送機(jī)的使用性能，具備其他驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)達(dá)不到的優(yōu)勢。

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的150%，起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，適用于重載頻繁起動(dòng)。（2）系統(tǒng)為可逆調(diào)速系統(tǒng)，給定量為轉(zhuǎn)速，依據(jù)負(fù)載情況，電機(jī)可自動(dòng)處于正向電動(dòng)、制動(dòng)，反向電動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)。（3）系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)，機(jī)械電氣時(shí)間常數(shù)小，調(diào)速精度高（4）“SR”電動(dòng)機(jī)無刷無整流子，控制電器及電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，適用于惡劣的工礦條件，“SR”電動(dòng)機(jī)損耗小、效率高，轉(zhuǎn)子不存在勵(lì)磁及轉(zhuǎn)差率，因此在很寬的調(diào)速范圍內(nèi)效率高達(dá)87%以上。

二、刮板輸送機(jī)現(xiàn)有幾種控制方式的分析

目前我國煤礦用刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)使用的驅(qū)動(dòng)控制方式主要有四種：（1）交流變頻調(diào)速;（2）軟啟動(dòng)開關(guān)控制;（3）真空開關(guān)直接啟動(dòng);（4）雙速電機(jī)啟動(dòng)。表1對幾種驅(qū)動(dòng)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)做了一簡單比較。

表1? 幾種驅(qū)動(dòng)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)對比

從表1幾種驅(qū)動(dòng)控制方式對比中可以看出，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)與四種驅(qū)動(dòng)控制方式相比具有無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，與刮板輸送機(jī)配合使用能夠保證刮板輸送機(jī)寬范圍調(diào)速、高轉(zhuǎn)矩大重載頻繁啟動(dòng)、高可靠性等性能的實(shí)現(xiàn)。

三、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用原理

（1）刮板輸送機(jī)用開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)主要由刮板輸送機(jī)隔爆調(diào)速柜（圖1）與礦用隔爆型開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。

圖1? 調(diào)速柜結(jié)構(gòu)圖

（2）隔爆調(diào)速柜主要為開關(guān)磁阻控制器和工控部分兩部分組成，開關(guān)磁阻控制器又分為功率電路和控制電路。控制器中的功率電路，整流回饋部分電路將三相交流電源轉(zhuǎn)換為直流電，六個(gè)IGBT功率開關(guān)和續(xù)流二極管組成三相半橋式逆變電路，分別向電動(dòng)機(jī)三相繞組供電。當(dāng)一相功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)端子向電動(dòng)機(jī)繞組通電;當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，該繞組通過續(xù)流二極管向電容器C 續(xù)流和回饋能量，并使電流迅速降至零。這里功率開關(guān)同電動(dòng)機(jī)繞組相串聯(lián)，避免了橋式逆變電路（如變頻器）易發(fā)生上下橋臂元件直通短路的危險(xiǎn)，故工作可靠性高，保護(hù)電路也可簡化。

（3）開關(guān)磁阻控制器控制電路根據(jù)外部操作控制要求和電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況連續(xù)調(diào)節(jié)輸出信號，以通過驅(qū)動(dòng)電路和功率電路改變電動(dòng)機(jī)繞組的通電時(shí)刻，使之達(dá)到規(guī)定的運(yùn)行要求，如轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電動(dòng)與制動(dòng)等，并處于最佳工作狀態(tài)?？刂齐娐酚梢粋€(gè)DSP及數(shù)字、模擬電路組成，工作穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快。

（4）工控部分主要由PLC、接觸器、繼電器、按鈕、電流顯示器等元件組成，是開關(guān)磁阻控制器的外圍控制系統(tǒng)。PLC是工控部分的核心控制單元，外部操作臺(tái)，柜門按鈕，旋轉(zhuǎn)開關(guān)等控制信號輸入給PLC，PLC按照預(yù)定程序?qū)@些控制信號進(jìn)行處理，輸出控制信號給開關(guān)磁阻控制器，以實(shí)現(xiàn)對開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動(dòng)、停止、調(diào)速等操作，同時(shí)PLC也接受開關(guān)磁阻控制器反饋信號，以判斷開關(guān)磁阻控制器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并將運(yùn)行狀態(tài)通過繼電器或485通訊輸出至外部操作臺(tái)。

（5）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)十分簡單堅(jiān)固，控制也十分方便，該型電機(jī)為定轉(zhuǎn)子雙凸極12/8齒結(jié)構(gòu)。定子齒上有集中繞組，每四個(gè)齒的繞組相連接，構(gòu)成A、B、C三相繞組。當(dāng)某相繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)使鄰近轉(zhuǎn)子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉(zhuǎn)矩。順序?qū)Ω飨嗬@組通電（如A-B-C-A……），則可使轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。改變通電次序，可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?？刂圃撾娏鞯拇笮『屯〝嚯姇r(shí)刻，可以改變轉(zhuǎn)矩，改變轉(zhuǎn)速，還可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行。

四、開關(guān)磁阻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在刮板輸送機(jī)上的技術(shù)優(yōu)勢

（1）在能耗利用方面，由于開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)具有非常小的控制器輸入電流和電機(jī)繞組電流，在正常運(yùn)行下開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)比同等功率變頻調(diào)速節(jié)能20%左右。（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、升速平穩(wěn)、起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的150%，起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，能夠保證刮板輸送機(jī)重載、頻繁啟動(dòng)，提高刮板輸送機(jī)在不同工況條件下的使用性能。（3）電機(jī)運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生高次諧波，對電網(wǎng)無污染，起動(dòng)電流小，能減小啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)對電網(wǎng)的大電流沖擊。（4）基于CAN實(shí)現(xiàn)雙機(jī)同步控制，兩臺(tái)電機(jī)可通過轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩同步運(yùn)行實(shí)現(xiàn)主機(jī)、從機(jī)雙機(jī)功率平衡。內(nèi)置PLC，雙機(jī)通過I/O口及485通訊實(shí)現(xiàn)互鎖，主機(jī)或從機(jī)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，關(guān)閉故障電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行。（5）控制器與電機(jī)之間距離可達(dá)到800米，減少了設(shè)備挪移次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。（6）結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，無電刷無整流子，無轉(zhuǎn)子鼠籠，耐震動(dòng)，耐沖擊負(fù)載;無機(jī)械沖擊，刮板機(jī)關(guān)鍵部件—鏈輪軸組、刮板、鏈條以及減速箱的使用壽命明顯提升2-4倍，從而降低了刮板機(jī)的使用成本和設(shè)備維護(hù)難度，生產(chǎn)效率提高了1倍多，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)運(yùn)行速度的快速調(diào)節(jié)以及重載狀態(tài)下的可靠啟動(dòng)，較好的適應(yīng)了刮板輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)多變的情況，不僅減少了刮板輸送機(jī)運(yùn)行故障和關(guān)鍵部件的損耗，而且提高了整個(gè)綜采系統(tǒng)的開機(jī)率[2]，將為現(xiàn)有煤礦機(jī)械設(shè)備的技術(shù)配套和技術(shù)更新改造提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持和可靠的設(shè)備保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周永勤，王旭東.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)研究.哈爾濱理工大學(xué)，2002.

[2] 張淑芳，韓君，歐陽一鳴.開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)及其應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)，宿州學(xué)院.endprint

摘? 要：主要介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和在刮板輸送機(jī)上的研究應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī);開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng);刮板輸送機(jī)

一、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的簡介

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱“SRD”）是80年代中期發(fā)展起來的新型調(diào)速系統(tǒng)。它融新穎的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)——開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（簡稱“SR”）與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)為一體，兼有異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，因此它具有交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流調(diào)速系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢。其電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單、成本低，整個(gè)系統(tǒng)具有效率高、可控參數(shù)多、起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，因而可以在超高速的狀態(tài)下運(yùn)行，而且堅(jiān)固耐用，適合于惡劣條件下應(yīng)用[1]。

隨著智能技術(shù)的不斷成熟及高速高效低價(jià)格的數(shù)字信號處理芯片（DSP）的出現(xiàn)、大功率開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展成熟，新型開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用，能大幅提高刮板輸送機(jī)的使用性能，具備其他驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)達(dá)不到的優(yōu)勢。

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的150%，起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，適用于重載頻繁起動(dòng)。（2）系統(tǒng)為可逆調(diào)速系統(tǒng)，給定量為轉(zhuǎn)速，依據(jù)負(fù)載情況，電機(jī)可自動(dòng)處于正向電動(dòng)、制動(dòng)，反向電動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)。（3）系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)，機(jī)械電氣時(shí)間常數(shù)小，調(diào)速精度高（4）“SR”電動(dòng)機(jī)無刷無整流子，控制電器及電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，適用于惡劣的工礦條件，“SR”電動(dòng)機(jī)損耗小、效率高，轉(zhuǎn)子不存在勵(lì)磁及轉(zhuǎn)差率，因此在很寬的調(diào)速范圍內(nèi)效率高達(dá)87%以上。

二、刮板輸送機(jī)現(xiàn)有幾種控制方式的分析

目前我國煤礦用刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)使用的驅(qū)動(dòng)控制方式主要有四種：（1）交流變頻調(diào)速;（2）軟啟動(dòng)開關(guān)控制;（3）真空開關(guān)直接啟動(dòng);（4）雙速電機(jī)啟動(dòng)。表1對幾種驅(qū)動(dòng)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)做了一簡單比較。

表1? 幾種驅(qū)動(dòng)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)對比

從表1幾種驅(qū)動(dòng)控制方式對比中可以看出，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)與四種驅(qū)動(dòng)控制方式相比具有無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，與刮板輸送機(jī)配合使用能夠保證刮板輸送機(jī)寬范圍調(diào)速、高轉(zhuǎn)矩大重載頻繁啟動(dòng)、高可靠性等性能的實(shí)現(xiàn)。

三、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用原理

（1）刮板輸送機(jī)用開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)主要由刮板輸送機(jī)隔爆調(diào)速柜（圖1）與礦用隔爆型開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。

圖1? 調(diào)速柜結(jié)構(gòu)圖

（2）隔爆調(diào)速柜主要為開關(guān)磁阻控制器和工控部分兩部分組成，開關(guān)磁阻控制器又分為功率電路和控制電路?？刂破髦械墓β孰娐?，整流回饋部分電路將三相交流電源轉(zhuǎn)換為直流電，六個(gè)IGBT功率開關(guān)和續(xù)流二極管組成三相半橋式逆變電路，分別向電動(dòng)機(jī)三相繞組供電。當(dāng)一相功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)端子向電動(dòng)機(jī)繞組通電;當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，該繞組通過續(xù)流二極管向電容器C 續(xù)流和回饋能量，并使電流迅速降至零。這里功率開關(guān)同電動(dòng)機(jī)繞組相串聯(lián)，避免了橋式逆變電路（如變頻器）易發(fā)生上下橋臂元件直通短路的危險(xiǎn)，故工作可靠性高，保護(hù)電路也可簡化。

（3）開關(guān)磁阻控制器控制電路根據(jù)外部操作控制要求和電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況連續(xù)調(diào)節(jié)輸出信號，以通過驅(qū)動(dòng)電路和功率電路改變電動(dòng)機(jī)繞組的通電時(shí)刻，使之達(dá)到規(guī)定的運(yùn)行要求，如轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電動(dòng)與制動(dòng)等，并處于最佳工作狀態(tài)。控制電路由一個(gè)DSP及數(shù)字、模擬電路組成，工作穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快。

（4）工控部分主要由PLC、接觸器、繼電器、按鈕、電流顯示器等元件組成，是開關(guān)磁阻控制器的外圍控制系統(tǒng)。PLC是工控部分的核心控制單元，外部操作臺(tái)，柜門按鈕，旋轉(zhuǎn)開關(guān)等控制信號輸入給PLC，PLC按照預(yù)定程序?qū)@些控制信號進(jìn)行處理，輸出控制信號給開關(guān)磁阻控制器，以實(shí)現(xiàn)對開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動(dòng)、停止、調(diào)速等操作，同時(shí)PLC也接受開關(guān)磁阻控制器反饋信號，以判斷開關(guān)磁阻控制器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并將運(yùn)行狀態(tài)通過繼電器或485通訊輸出至外部操作臺(tái)。

（5）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)十分簡單堅(jiān)固，控制也十分方便，該型電機(jī)為定轉(zhuǎn)子雙凸極12/8齒結(jié)構(gòu)。定子齒上有集中繞組，每四個(gè)齒的繞組相連接，構(gòu)成A、B、C三相繞組。當(dāng)某相繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)使鄰近轉(zhuǎn)子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉(zhuǎn)矩。順序?qū)Ω飨嗬@組通電（如A-B-C-A……），則可使轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。改變通電次序，可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向?？刂圃撾娏鞯拇笮『屯〝嚯姇r(shí)刻，可以改變轉(zhuǎn)矩，改變轉(zhuǎn)速，還可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行。

四、開關(guān)磁阻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在刮板輸送機(jī)上的技術(shù)優(yōu)勢

（1）在能耗利用方面，由于開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)具有非常小的控制器輸入電流和電機(jī)繞組電流，在正常運(yùn)行下開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)比同等功率變頻調(diào)速節(jié)能20%左右。（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、升速平穩(wěn)、起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的150%，起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，能夠保證刮板輸送機(jī)重載、頻繁啟動(dòng)，提高刮板輸送機(jī)在不同工況條件下的使用性能。（3）電機(jī)運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生高次諧波，對電網(wǎng)無污染，起動(dòng)電流小，能減小啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)對電網(wǎng)的大電流沖擊。（4）基于CAN實(shí)現(xiàn)雙機(jī)同步控制，兩臺(tái)電機(jī)可通過轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩同步運(yùn)行實(shí)現(xiàn)主機(jī)、從機(jī)雙機(jī)功率平衡。內(nèi)置PLC，雙機(jī)通過I/O口及485通訊實(shí)現(xiàn)互鎖，主機(jī)或從機(jī)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，關(guān)閉故障電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行。（5）控制器與電機(jī)之間距離可達(dá)到800米，減少了設(shè)備挪移次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。（6）結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，無電刷無整流子，無轉(zhuǎn)子鼠籠，耐震動(dòng)，耐沖擊負(fù)載;無機(jī)械沖擊，刮板機(jī)關(guān)鍵部件—鏈輪軸組、刮板、鏈條以及減速箱的使用壽命明顯提升2-4倍，從而降低了刮板機(jī)的使用成本和設(shè)備維護(hù)難度，生產(chǎn)效率提高了1倍多，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)運(yùn)行速度的快速調(diào)節(jié)以及重載狀態(tài)下的可靠啟動(dòng)，較好的適應(yīng)了刮板輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)多變的情況，不僅減少了刮板輸送機(jī)運(yùn)行故障和關(guān)鍵部件的損耗，而且提高了整個(gè)綜采系統(tǒng)的開機(jī)率[2]，將為現(xiàn)有煤礦機(jī)械設(shè)備的技術(shù)配套和技術(shù)更新改造提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持和可靠的設(shè)備保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周永勤，王旭東.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)研究.哈爾濱理工大學(xué)，2002.

[2] 張淑芳，韓君，歐陽一鳴.開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)及其應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)，宿州學(xué)院.endprint

摘? 要：主要介紹了開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和在刮板輸送機(jī)上的研究應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī);開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng);刮板輸送機(jī)

一、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的簡介

開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡稱“SRD”）是80年代中期發(fā)展起來的新型調(diào)速系統(tǒng)。它融新穎的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)——開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（簡稱“SR”）與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)為一體，兼有異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，因此它具有交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及直流調(diào)速系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢。其電機(jī)本身結(jié)構(gòu)簡單、成本低，整個(gè)系統(tǒng)具有效率高、可控參數(shù)多、起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等特點(diǎn)，因而可以在超高速的狀態(tài)下運(yùn)行，而且堅(jiān)固耐用，適合于惡劣條件下應(yīng)用[1]。

隨著智能技術(shù)的不斷成熟及高速高效低價(jià)格的數(shù)字信號處理芯片（DSP）的出現(xiàn)、大功率開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展成熟，新型開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用，能大幅提高刮板輸送機(jī)的使用性能，具備其他驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)達(dá)不到的優(yōu)勢。

（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的150%，起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，適用于重載頻繁起動(dòng)。（2）系統(tǒng)為可逆調(diào)速系統(tǒng)，給定量為轉(zhuǎn)速，依據(jù)負(fù)載情況，電機(jī)可自動(dòng)處于正向電動(dòng)、制動(dòng)，反向電動(dòng)、制動(dòng)狀態(tài)。（3）系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)，機(jī)械電氣時(shí)間常數(shù)小，調(diào)速精度高（4）“SR”電動(dòng)機(jī)無刷無整流子，控制電器及電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，適用于惡劣的工礦條件，“SR”電動(dòng)機(jī)損耗小、效率高，轉(zhuǎn)子不存在勵(lì)磁及轉(zhuǎn)差率，因此在很寬的調(diào)速范圍內(nèi)效率高達(dá)87%以上。

二、刮板輸送機(jī)現(xiàn)有幾種控制方式的分析

目前我國煤礦用刮板輸送機(jī)、皮帶機(jī)使用的驅(qū)動(dòng)控制方式主要有四種：（1）交流變頻調(diào)速;（2）軟啟動(dòng)開關(guān)控制;（3）真空開關(guān)直接啟動(dòng);（4）雙速電機(jī)啟動(dòng)。表1對幾種驅(qū)動(dòng)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)做了一簡單比較。

表1? 幾種驅(qū)動(dòng)控制方式優(yōu)缺點(diǎn)對比

從表1幾種驅(qū)動(dòng)控制方式對比中可以看出，開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)與四種驅(qū)動(dòng)控制方式相比具有無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，與刮板輸送機(jī)配合使用能夠保證刮板輸送機(jī)寬范圍調(diào)速、高轉(zhuǎn)矩大重載頻繁啟動(dòng)、高可靠性等性能的實(shí)現(xiàn)。

三、開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板輸送機(jī)上的應(yīng)用原理

（1）刮板輸送機(jī)用開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)主要由刮板輸送機(jī)隔爆調(diào)速柜（圖1）與礦用隔爆型開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。

圖1? 調(diào)速柜結(jié)構(gòu)圖

（2）隔爆調(diào)速柜主要為開關(guān)磁阻控制器和工控部分兩部分組成，開關(guān)磁阻控制器又分為功率電路和控制電路?？刂破髦械墓β孰娐罚骰仞伈糠蛛娐穼⑷嘟涣麟娫崔D(zhuǎn)換為直流電，六個(gè)IGBT功率開關(guān)和續(xù)流二極管組成三相半橋式逆變電路，分別向電動(dòng)機(jī)三相繞組供電。當(dāng)一相功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，經(jīng)端子向電動(dòng)機(jī)繞組通電;當(dāng)功率開關(guān)關(guān)斷時(shí)，該繞組通過續(xù)流二極管向電容器C 續(xù)流和回饋能量，并使電流迅速降至零。這里功率開關(guān)同電動(dòng)機(jī)繞組相串聯(lián)，避免了橋式逆變電路（如變頻器）易發(fā)生上下橋臂元件直通短路的危險(xiǎn)，故工作可靠性高，保護(hù)電路也可簡化。

（3）開關(guān)磁阻控制器控制電路根據(jù)外部操作控制要求和電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況連續(xù)調(diào)節(jié)輸出信號，以通過驅(qū)動(dòng)電路和功率電路改變電動(dòng)機(jī)繞組的通電時(shí)刻，使之達(dá)到規(guī)定的運(yùn)行要求，如轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、電動(dòng)與制動(dòng)等，并處于最佳工作狀態(tài)?？刂齐娐酚梢粋€(gè)DSP及數(shù)字、模擬電路組成，工作穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快。

（4）工控部分主要由PLC、接觸器、繼電器、按鈕、電流顯示器等元件組成，是開關(guān)磁阻控制器的外圍控制系統(tǒng)。PLC是工控部分的核心控制單元，外部操作臺(tái)，柜門按鈕，旋轉(zhuǎn)開關(guān)等控制信號輸入給PLC，PLC按照預(yù)定程序?qū)@些控制信號進(jìn)行處理，輸出控制信號給開關(guān)磁阻控制器，以實(shí)現(xiàn)對開關(guān)磁阻電機(jī)的啟動(dòng)、停止、調(diào)速等操作，同時(shí)PLC也接受開關(guān)磁阻控制器反饋信號，以判斷開關(guān)磁阻控制器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，并將運(yùn)行狀態(tài)通過繼電器或485通訊輸出至外部操作臺(tái)。

（5）開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)十分簡單堅(jiān)固，控制也十分方便，該型電機(jī)為定轉(zhuǎn)子雙凸極12/8齒結(jié)構(gòu)。定子齒上有集中繞組，每四個(gè)齒的繞組相連接，構(gòu)成A、B、C三相繞組。當(dāng)某相繞組通電時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)使鄰近轉(zhuǎn)子齒與該相繞組軸線相重合的電磁轉(zhuǎn)矩。順序?qū)Ω飨嗬@組通電（如A-B-C-A……），則可使轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。改變通電次序，可改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向。控制該電流的大小和通斷電時(shí)刻，可以改變轉(zhuǎn)矩，改變轉(zhuǎn)速，還可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行。

四、開關(guān)磁阻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在刮板輸送機(jī)上的技術(shù)優(yōu)勢

（1）在能耗利用方面，由于開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)具有非常小的控制器輸入電流和電機(jī)繞組電流，在正常運(yùn)行下開關(guān)磁阻調(diào)速系統(tǒng)比同等功率變頻調(diào)速節(jié)能20%左右。（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、升速平穩(wěn)、起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的150%，起動(dòng)電流僅為額定電流的30%，能夠保證刮板輸送機(jī)重載、頻繁啟動(dòng)，提高刮板輸送機(jī)在不同工況條件下的使用性能。（3）電機(jī)運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生高次諧波，對電網(wǎng)無污染，起動(dòng)電流小，能減小啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)對電網(wǎng)的大電流沖擊。（4）基于CAN實(shí)現(xiàn)雙機(jī)同步控制，兩臺(tái)電機(jī)可通過轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩同步運(yùn)行實(shí)現(xiàn)主機(jī)、從機(jī)雙機(jī)功率平衡。內(nèi)置PLC，雙機(jī)通過I/O口及485通訊實(shí)現(xiàn)互鎖，主機(jī)或從機(jī)故障時(shí)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，關(guān)閉故障電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行。（5）控制器與電機(jī)之間距離可達(dá)到800米，減少了設(shè)備挪移次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率。（6）結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，無電刷無整流子，無轉(zhuǎn)子鼠籠，耐震動(dòng)，耐沖擊負(fù)載;無機(jī)械沖擊，刮板機(jī)關(guān)鍵部件—鏈輪軸組、刮板、鏈條以及減速箱的使用壽命明顯提升2-4倍，從而降低了刮板機(jī)的使用成本和設(shè)備維護(hù)難度，生產(chǎn)效率提高了1倍多，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速技術(shù)在刮板運(yùn)輸機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了刮板輸送機(jī)運(yùn)行速度的快速調(diào)節(jié)以及重載狀態(tài)下的可靠啟動(dòng)，較好的適應(yīng)了刮板輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)多變的情況，不僅減少了刮板輸送機(jī)運(yùn)行故障和關(guān)鍵部件的損耗，而且提高了整個(gè)綜采系統(tǒng)的開機(jī)率[2]，將為現(xiàn)有煤礦機(jī)械設(shè)備的技術(shù)配套和技術(shù)更新改造提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持和可靠的設(shè)備保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周永勤，王旭東.開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)研究.哈爾濱理工大學(xué)，2002.

[2] 張淑芳，韓君，歐陽一鳴.開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)及其應(yīng)用.合肥工業(yè)大學(xué)，宿州學(xué)院.endprint