刮板输送机用变频器长距离驱动分析

王志鹏

太原惠特科技有限公司

刮板输送机用变频器长距离驱动分析

王志鹏

太原惠特科技有限公司

由于变频器的起动力矩大及功率平衡功能，在刮板输送机上使用变频器越来越普遍。在使用中经常会遇到使用变频器长距离驱动的工况，本文分析了长距离驱动的几个因素，并针对性的提出了相应的解决办法。

刮板输送机、变频器；长距离；电缆

一、引言

目前，在我国煤矿井下，刮板输送机驱动使用变频器的情况越来越多，刮板输送机用变频器大多放在设备列车上，而工作面刮板输送机长度往往在200m以上，变频器到机尾电机的距离往往在300m以上，还有一些矿将变频器放置于硐室内，变频器到电机的距离往往在500m以上，在刮板输送机满负荷的情况下，变频器经常堵转保护，需要清煤影响生产效率。因此，需分析长距离驱动的影响因素，采取相应的措施。

二、长距离驱动的影响因素分析

（一）电缆电阻的影响

根据标准MT818-2009中5.1.3的规定，每千米MYP3*95+1*35矿用电缆在20℃时的阻值不超过0.21Ω（镀金属）。

根据电阻温度换算公式：计算95平方电缆，每平方阻值约为0.23Ω。

以400kW/1140V电机，MYP3*95+1*35电缆为例，重载或堵转起动时电流可达500A，电缆上的电压降为500*0.23=115V。

变频器起动时，为保持输出转矩恒定（V/F恒定），其输出电压和输出频率成比例逐渐增大，工作于5Hz时，输出等效电压为114V。重载起动时，因为电缆压降会造成电机端电压很低，无法输出足够的起动转矩克服负载的阻力，且电压无法提高时只能提高电流来克服阻力，最终引起变频器堵转保护，电机无法起动。

（二）电缆的高频容性效应影响

由于变频器输出端与电机之间的电缆各相均存在对地电容，且线路中又存在高次谐波电流。通常情况下，这个电容值很小（一般在15～30nf/100m左右），电缆长度较短时，它的实际影响可以忽略不计，如果电缆很长或传输信号频率很高时，就必须考虑分布电容的作用。如果电缆敷设距离较长，电容电流离散性就会更大。在高频时，电缆的电容决定电缆的传输效率，电容电流占到电缆载流容量的相当一部分，而且能够达到与导体电流相同的数值，使电缆的传输距离减小和无功损耗增大。

高次谐波的电压加至电缆两端时，由于电缆绝缘电容承受能力有限，电缆很容易发生过负荷导致绝缘损坏；高次谐波引起电缆内耗加大，电缆发热，缩短电缆的使用寿命。

三、提高变频器长驱动距离的方法

（一）选用合适的变频电缆

对称3+3结构的变频电缆缆芯是互换的，电缆结构稳定、可靠；对称“3+3”屏蔽结构设置，提高电缆抗电磁辐射性能，保证电缆应用于变频器时，一方面不受外界干扰，另一方面不干扰其他电器设备，以调高整个大功率变频驱动系统的用电安全性，实现变频器和电源的匹配，改善功率因数，减少高潮谐波的不良影响，降低电机噪音。

在可能的情况下，尽可能增大电缆线径可以降低线缆电阻，从而降低线路压降。实际使用时可采用双电缆驱动，电缆的电阻可降低一倍，线路压降也可降为单电缆时的一半。

（二）调整变频器载波频率

变频器的载波频率为IGBT模块的开通与关断次数的频率，开关频率越高，一个周期内脉冲的个数就越多，电流波形的平滑性就越好，但是对其它设备的干扰也越大。载波频率越低或者设置的不好，电机就会发出难听的噪音。当载波频率高时，电流波形正弦性好，而且平滑，这样谐波就小，干扰就小。反之就差。当载波频率过低时，电动机有效转矩减小，损耗加大，温度增高。

在实际使用中要综合以上各点，合理选择变频器的载波频率。一般对于1140V大功率电动机，载波频率为1k是较为合理的选择。

（三）输出端加抑制谐波装置

输出端可以加电抗器和滤波器。其中输出dv/dt电抗器可以限制变频器输出电压的上升率，消减输出谐波分量。低通滤波器可以滤出传输电缆传输信号的高频成分，达到降低谐波电流的作用

四、结束语

本文从电缆电阻、电缆的高频容性特性这两个方面分析了变频器在长距离驱动时存在的问题，并相应的提出了有效、可靠的解决办法。

［1］吉启荣.变频系统电力电缆谐波振荡辐射及抑制［J］.电力建设，2007，28（2）：28-30 JI Qi-rong Frequency Converting System Power Cable Harmonic Oscillation Radiation and Suppression .Electric Power Construction 2007，28（2）：28-30.

［2］庞玉春.大功率用变频驱动系统用电缆的研制［J］.电线电缆，2008.5：：1-24，Pang Yu-chun Development of the Cable for Large Power Frequency Conversion Driving System Electric Wire&Cable.2008.5（10）：1-24.