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变频斗式提升机电动机的低频转矩特性解决方法及应用实例

斗式提升机变频调速应用中,使用的绝大多数是交流异步电动机,在速度调速精度满足要求的情况下,大多采用开环控制方式。

如何在变频提升机低频段补偿定子电压,通过强迫激磁,加强电动机气隙磁通,实现转矩提升是在变频调速开环应用中需要解决的现实问题。虽然很多先进的控制理论被引入到变频调速中,比如无感矢量控制、直接转矩控制等控制方法在开环控制应用非常广泛,但这都要求建立准确的电动机模型。一般的国产电动机几乎不提供相关参数供建立电动机模型,在某些大品牌中较高级变频器具备自动优化功能,通过特殊运行方式能辨识出电动机的模型参数,但是这种特殊的运行方式是一种不可控的运行状态,在提升机应用的现场是决不允许带提升容器进行辨识,否则安全性无法保证。只能在电动机轴不带负载的情况卜进行辨识仰仅辨识电动机空载模型),因此也不能建立准确的电动机模型,所以变频器的自动转矩提升功能或低频自动补偿功能并不能使电动机的转矩得到有效的提升。以目前市场应用较多的西门子工程型变频器6S E 70系列和5120系列为例,其手册中明显提出,在开环矢量控制方式下,频率低于5H默认值,也可手动修改)时,变频器是按照U/F方式执行控制。   

斗式提升机重载启动的工况下,需要通过相关参数的手动优化以获得理想的低频转矩提升。根据不同品牌的变频器,需要手动优化的相关参数也不同。VACON变频器的NXSNXL系列,手动优化低频转矩是通过改变低频段的U/F的比率,提高零频率时的电压即零频率补偿,和增大某一较低频率对应的电压召即中间点补偿,以补偿低频时电动机定子绕组的阻抗压降,达到低频转矩提升的目的。

需要注意的是,补偿是以提升重载为目的,不能盲目提高零频率电压U及中间点频率对应的电压U,,要保证电动机不过度激磁。因为过激磁后电动机的电流上升很快,而磁场增加却不明显,容易导致变频器达到饱和电流,并限制频率的变化、限制加速,甚至出现失速、过电流保护等故障。通常变频器选型时,为保证设备的可靠运行和余量,一般额定电流按实际电动机额定电流的1.3 ~1.5倍考虑,对于没有散热风机的电动机应避免长时间低速运行,否则会导致电动机过热,进而损坏电动机。 

    通过对矿井斗式提升机重载启动时特点的阐述,重点分析了变频提升机的低频转矩特性,提出了提升机变频调速开环控制时重载启动工况低频补偿的方法。笔者提出的方法及效果在提升机的实际使用中均得到应用和体现,使得提升机变频的重载启动与转矩特性均得到提升,保证矿井提升机的可靠运行。  

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点击次数:  更新时间:2015-08-07 17:28:34  【打印此页】  【关闭