刮板輸送機用變頻器長距離驅動分析

王志鵬

太原惠特科技有限公司

刮板輸送機用變頻器長距離驅動分析

王志鵬

太原惠特科技有限公司

由于變頻器的起動力矩大及功率平衡功能，在刮板輸送機上使用變頻器越來越普遍。在使用中經常會遇到使用變頻器長距離驅動的工況，本文分析了長距離驅動的幾個因素，并針對性的提出了相應的解決辦法。

刮板輸送機、變頻器；長距離；電纜

一、引言

目前，在我國煤礦井下，刮板輸送機驅動使用變頻器的情況越來越多，刮板輸送機用變頻器大多放在設備列車上，而工作面刮板輸送機長度往往在200m以上，變頻器到機尾電機的距離往往在300m以上，還有一些礦將變頻器放置于硐室內，變頻器到電機的距離往往在500m以上，在刮板輸送機滿負荷的情況下，變頻器經常堵轉保護，需要清煤影響生產效率。因此，需分析長距離驅動的影響因素，采取相應的措施。

二、長距離驅動的影響因素分析

（一）電纜電阻的影響

根據標準MT818-2009中5.1.3的規定，每千米MYP3*95+1*35礦用電纜在20℃時的阻值不超過0.21Ω（鍍金屬）。

根據電阻溫度換算公式：計算95平方電纜，每平方阻值約為0.23Ω。

以400kW/1140V電機，MYP3*95+1*35電纜為例，重載或堵轉起動時電流可達500A，電纜上的電壓降為500*0.23=115V。

變頻器起動時，為保持輸出轉矩恒定（V/F恒定），其輸出電壓和輸出頻率成比例逐漸增大，工作于5Hz時，輸出等效電壓為114V。重載起動時，因為電纜壓降會造成電機端電壓很低，無法輸出足夠的起動轉矩克服負載的阻力，且電壓無法提高時只能提高電流來克服阻力，最終引起變頻器堵轉保護，電機無法起動。

（二）電纜的高頻容性效應影響

由于變頻器輸出端與電機之間的電纜各相均存在對地電容，且線路中又存在高次諧波電流。通常情況下，這個電容值很小（一般在15～30nf/100m左右），電纜長度較短時，它的實際影響可以忽略不計，如果電纜很長或傳輸信號頻率很高時，就必須考慮分布電容的作用。如果電纜敷設距離較長，電容電流離散性就會更大。在高頻時，電纜的電容決定電纜的傳輸效率，電容電流占到電纜載流容量的相當一部分，而且能夠達到與導體電流相同的數值，使電纜的傳輸距離減小和無功損耗增大。

高次諧波的電壓加至電纜兩端時，由于電纜絕緣電容承受能力有限，電纜很容易發生過負荷導致絕緣損壞；高次諧波引起電纜內耗加大，電纜發熱，縮短電纜的使用壽命。

三、提高變頻器長驅動距離的方法

（一）選用合適的變頻電纜

對稱3+3結構的變頻電纜纜芯是互換的，電纜結構穩定、可靠；對稱“3+3”屏蔽結構設置，提高電纜抗電磁輻射性能，保證電纜應用于變頻器時，一方面不受外界干擾，另一方面不干擾其他電器設備，以調高整個大功率變頻驅動系統的用電安全性，實現變頻器和電源的匹配，改善功率因數，減少高潮諧波的不良影響，降低電機噪音。

在可能的情況下，盡可能增大電纜線徑可以降低線纜電阻，從而降低線路壓降。實際使用時可采用雙電纜驅動，電纜的電阻可降低一倍，線路壓降也可降為單電纜時的一半。

（二）調整變頻器載波頻率

變頻器的載波頻率為IGBT模塊的開通與關斷次數的頻率，開關頻率越高，一個周期內脈沖的個數就越多，電流波形的平滑性就越好，但是對其它設備的干擾也越大。載波頻率越低或者設置的不好，電機就會發出難聽的噪音。當載波頻率高時，電流波形正弦性好，而且平滑，這樣諧波就小，干擾就小。反之就差。當載波頻率過低時，電動機有效轉矩減小，損耗加大，溫度增高。

在實際使用中要綜合以上各點，合理選擇變頻器的載波頻率。一般對于1140V大功率電動機，載波頻率為1k是較為合理的選擇。

（三）輸出端加抑制諧波裝置

輸出端可以加電抗器和濾波器。其中輸出dv/dt電抗器可以限制變頻器輸出電壓的上升率，消減輸出諧波分量。低通濾波器可以濾出傳輸電纜傳輸信號的高頻成分，達到降低諧波電流的作用

四、結束語

本文從電纜電阻、電纜的高頻容性特性這兩個方面分析了變頻器在長距離驅動時存在的問題，并相應的提出了有效、可靠的解決辦法。

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