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礦井供電交流材料范文第1篇

摘要:隨著我國煤礦的工業化和信息化進程的快速發展，帶來的是大型電力電子設備的廣泛應用，由此造成的是電網中諧波含量的大量增加，這對電能質量形成了嚴重的干擾，從而對礦井安全生產造成了威脅。本人根據多年的工作體會，分析了煤礦供電系統中諧波產生的原因及危害，抑制諧波的有效措施，并提出諧波補償濾波裝置安裝位置的合理確定，以保證煤礦電網的穩定運行和企業的安全用電。

關鍵詞:煤礦供電系統諧波；治理方法

1 目前煤礦供電系統中的諧波情況

目前電力系統諧波污染與功率因數降低、電磁干擾已并列為電力系統的三大公害。煤礦企業供電網絡大量的電力電子功率器件、各種裝置在電網中的應用，在促進礦井生產運行中的節能和能量高效轉換的同時，也給電網中電能質量造成了嚴重的干擾，因此，嚴重影響了正常供電安全，其主要原因就是電網諧波含量的普遍存在和不斷的生成。

在煤礦企業供電系統，諧波廣泛分布于供配電系統中的各個環節，諧波電流的擁塞會在主電網系統上引起電壓畸變，導致電網系統中的電壓和電流波形嚴重失真，對其他電力設備和裝置也會產生擾動，這將嚴重威脅礦井電網的電能質量和供配電設備的安全正常使用。

所以，我們治理好煤礦供電系統中產生的諧波，不僅能從根本上解決因諧波存在導致的電能不必要的損耗，提高和穩定電能質量，確保礦井安全運行，而且還能延長供電系統的電氣設備使用壽命，優化電磁環境，有效提高產品質量。

2 諧波的主要來源

電力網絡的每個環節，包括發電、輸電、配電、用電都可能產生諧波，其中產生諧波最多位于用電環節上，而在用電環節諧波主要產生于非線性負荷用電設備。對于煤礦來說，諧波主要來自非線性負荷用電設備。

在煤礦的輸配電系統中存在大量的電力變壓器。變壓器就是一種非線性特性的用電設備，因為變壓器內鐵心飽和，磁化曲線的非線特性以及額定工作磁密位于磁化曲線近飽和段上等諸多因素，致使磁化電流呈尖頂形，內含大量奇次諧波。變壓器鐵心飽和度越高，其工作點偏離線性就越遠，產生的諧波電流就越大，嚴重時三次諧波電流可達額定電流的5%。

由于煤礦電網中的諧波源主要來自于含半導體材料的非線性元器件，煤礦的其他非線性負荷用電設備主要有礦井提升機、通風機、主排水泵、帶式輸送機、架線式電機車等節能設備、交流弧焊機以及控制用的電力電子設備，諸如各種變頻器、交直流換流設備、變流器、整流設備等一些大型礦山設備以及使用各種變頻器等電力電子設備產品等。煤礦供電系統中諧波的危害主要表現在諧波含量的增加導致電網功率損耗的增加、供電設備壽命逐漸縮短、接地保護功能喪失、遙控功能失效、供電線路和設備過起熱，如果諧波波幅較大，還可能引起變電站局部的并聯或串聯諧振，這將導致變電站系統中的元器件產生附加的諧波損耗，從而加速元器件的衰老退化。我們通過對主井提升設備的電壓、電流，副井升降設備電壓、電流以及充電設備的測試波形測試、觀察，發現在多次的測試過程當中，在一個波段電流諧波值異常偏高，遠遠超出了國家規定的限值，將此波段對比到礦井實際采用的脈動變流器，發現異常偏高的波段正好與設備實際采用的脈動下測算出的諧波值相符合；而對礦井下充電設備的測試采取與地面充電設備對比的方式，測試發現井下充電設備的各個諧波的大多高于井上情況。

我們通過對礦井以上兩個測試情況來看，煤礦供電系統中普遍存在的電能質量問題的主要原因是諧波的大量產生。因此，預防治理礦井供電系統中的諧波問題還需從改造電力電子裝置、過濾諧波的角度入手，從而減少礦井供電系統諧波問題的發生。

3 煤礦供配電系統諧波治理

鑒于諧波存在多方面的危害,對礦井安全生產和生活存在很大隱患,根據國家對諧波污染的治理要求,采取必要而有效措施,避免或補償已產生的諧波尤為重要。在礦井供配電系統中,應積極采取消除或抑制諧波危害的防范措施。

3.1 電力電纜的選擇。在礦井供配電系統電力電纜截面的選擇中,應考慮諧波引起電纜發熱的危害。對于連接諧波主要擾動源設備的配線,確定電纜載流量時應留有足夠裕量,必要時可適當放大一級選擇電纜截面。

3.2 合理選擇變壓器。正確合理地選擇變壓器的接線方式,能阻止不平衡電流和3N次諧波電流從原邊傳到電源配電系統中。在三角形/星形變壓器里,不平衡電流和3N次諧波電流在原邊繞組內循環流動而不會傳入電源配電系統中。礦井供配電系統中各級變壓器應多采用三角形/星形變壓器。在根據負載確定電力變壓器額定容量時,應考慮諧波畸變而留有裕量。在礦井設計中一般應保證變壓器負荷率在70%～80%,該裕量可防范諧波引起的變壓器發熱危害。

3.3 無功補償電容器的配置。在有諧波背景的礦井供配電系統中,不能采用常規的補償系統來進行無功補償。為避免電容器組與系統產生串聯諧振或并聯諧振,必須采用調諧式電容器組。調諧式電容器組即在補償電容器中加串調諧電抗器。電抗器的主要作用是避開諧波電流可能出現的頻率。這種電抗器被稱為調諧電抗器,帶有這種電抗器的電容器組則被稱為調諧電容器組。使用調諧電容器組的目的不是為了顯著地降低諧波畸變,而是為了確保電容器組不會因為諸如系統阻抗、投入段數、系統配置、負荷狀況等原因而發生諧振。

3.4 諧波補償裝置進行補償。對礦井中的主要諧波源,如:大功率提升機、通風機、帶式輸送機的變頻設備,在運行過程中會引起較嚴重的高次諧波污染。為了擬制變頻器在運行中產生的諧波,需增加諧波補償裝置,使輸入電流成為正弦波。傳統的諧波補償裝置是采用LC調諧濾波器,它既可補償諧波,又可補償無功功率。但其補償特性受礦井供配電系統阻抗和運行狀態影響,易和系統發生并聯諧振,導致諧波放大,使LC濾波器過載甚至燒壞。另外,它只能補償固定頻率的諧波,效果不甚理想,但該裝置結構簡單,目前仍被廣泛應用。電力電子器件普及后,運用有源電力濾波器進行諧波補償將成為主要方法,有源濾波器的工作原理是從補償對象中檢測出諧波電流,然后產生一個與該諧波電流大小相等、極性相反的補償電流,從而使電網電流只含有基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償,且補償特性不受電網阻抗的影響。

參考文獻

［1］ 胡子侯，電力諧波的治理措施《沿海企業與科技》2010、7

礦井供電交流材料范文第2篇

關鍵詞:礦井提升機 串阻調速 交-交變頻電控調速 電控調速 交-交變頻器

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0106-02

隨著我國工業的不斷發展,對礦產資源需求量的不斷加大,礦產資源開采一直是我國煤礦行業的頭等大事。礦井提升機系統在整個煤礦開采過程中擔負著舉足輕重的作用。提升機系統傳統的調速方法不足,輸出電壓和功率較低,系統穩定性差,嚴重制約著煤礦資源的開采量,不利于整個行業的發展目標。隨著交-交變頻調速技術在提升機系統中的應用,憑借著高電壓、大功率變頻輸出,電機驅動能力強、運轉快,系統性能穩定等優勢得到了煤礦行業的廣泛關注。

1 AC-AC變頻調速技術

1.1 變頻器

1.1.1變頻器的工作原理

變頻器是把固定電壓、固定頻率的交流電變換為可調電壓頻率的交流電的變換器,是異步電機變頻調速的控制裝置。交-交變頻器沒有直流變換環節,只有兩個交流環節之間的轉換過程。通過把一種頻率的交流電轉換成另一種頻率的交流電。

1.1.2 交-交變頻器

交-交變頻器主要由3臺電網自然換流、無環流可逆變流器組成,對應同步電機定子的三相,每相連接成三相橋式電路。三相變流器由整流變壓器供電,兩套變頻器由分別為Δ/X、Δ/Y接法的整流變壓器供電,以減少供電高次諧波。AC-AC變頻器具有高效率、大電流等優點非常適用于低速、大功率、大轉矩、高動態響應、高過載能力的環境。AC-AC變頻器的基本結構如圖1所示。

電機的定子繞組每相對應一套反并聯可控硅橋,最大輸出頻率約為電網側頻率的45%左右,采用無熔絲設計方法,效率高達99.3%,在緊急情況下12脈沖可以切換成6脈沖AC-AC變頻器,使的整個變頻系統變得靈活、穩定。

1.2 AC-AC變頻調速技術的基本原理

1.2.1 變頻調速的理論概述

變頻器的功用是將頻率固定的(通常為50 Hz的)交流電變成頻率聯系可調的三相交流電。由公式:,當頻率連續可調時(一般為定數),電動機的同步轉速也連續可調,又因為異步電動機的轉子轉速總是比同步轉速略低一些,所以,當同步轉速連續可調時,異步電動機轉子的轉速也是連續可調的。變頻器通過改變電動機工作電源的輸入頻率(電流的頻率)來改變電動機轉速,從而實現變頻調速。

1.2.2 AC-AC變頻調速的原理概述

三相異步電動機的轉速公式為,調速方式可有四種方式。交-交變頻電路的基本原理圖如圖2所示。

2 主井提升機交-交變頻調速系統的設計

2.1 交-交變頻器Sinzmics SL150控制系統的結構

Sinzmics SL150控制系統的結構主要包括:CPU模塊、控制器模塊、I/O模塊、斷路保護模塊、輔助設備模塊以及控制面板。系統CPU(D445)利用軟件可編程方式可以同時在線對通信系統、故障分析系統、畫面顯示系統進行操作。其中變頻控制器負責控制系統電路的相電流、電機轉速以及熱電壓轉換器(TVC)。交-交變頻器控制系統原理結構圖如圖3所示。

通過系統外擴的I/O模塊,可對電機的轉子運行情況進行信號采集檢測,同步電壓信號以及數字變化量都是由該模塊負責接收傳送和結果輸出控制。如果電路中的工作電壓超過額定電壓值,該系統采用高壓斷路器負責控制和保護系統輸出電壓。系統的輔助設備是由12/6脈沖轉換部分和功率因素補償兩部分組成。功率因素補償部分,對于電機功率達不到額定工作功率的時候,可以采取無功補償的方式減少諧波和無功功率的損耗。對12/6脈沖轉換部分,一旦高壓短路,變壓器或變頻器一路發生故障時,電機和變頻器可以由12脈沖工作模式轉換成6脈沖的緊急模式。對有故障的變頻器進行斷電分離,并聯的兩套電機繞組切換成串聯連接,提升機處于全載半速運行狀態。

2.2 6脈沖交-交變頻控制方法

針對顧橋礦主井提升機的具體情況,采用ABB公司的ACS6000C進口全數字矢量控制系統,交-交變頻選用6脈沖,邏輯無環流可逆變流器,變頻器分別由3臺整流變壓器供電。系統電源選用10 kV、50 Hz三相交流電作為主電源供電。主回路采用電樞換向的直流電動機拖動,電樞回路是由兩個反向并聯晶閘管整流器直流供電,將10 kV的交流電壓通過4路變壓器轉換成滿足系統需要的直流電壓,通過高壓斷路器控制系統電壓,為同步電動機提供合適的工作電流和電壓。顧橋礦主井提升機變頻調速系統結構圖如圖4所示。

3 系統運行結果分析

結合交-交變頻調速在顧橋礦主井提升機電機傳動系統中的應用,通過西門子SIMATIC WinCC5.0制作軟件可以監控整個系統的工作狀態。從主提升機畫面中可以清楚地看到系統各個工作模塊的運行狀態,安全回路狀態、停車回路狀態、閉鎖回路狀態、PLC主副箕斗位置、油壓、提升速度、定子的電流電壓、勵磁電流、井筒開關的選擇以及裝卸載打點信號（見圖4）。

4 結論

本文針對傳統煤礦主井提升機系統的不足,提出了主井提升機交-交變頻調速電控系統的新方法,結合顧橋礦主井提升機變頻系統的實際應用等方面詳細地論述了新方法的優越性。實測結果表明交-交變頻調速系統性能穩定,大大增加了提升機的工作量,對礦產資源的開采做出了重要貢獻。

參考文獻

[1] 西門子工業自動化項目設計實踐[M].北京:機械工業出版社.

[2] 自動控制原理[M].廣州:華南理工大學出版社.

礦井供電交流材料范文第3篇

基于電磁感應原理的非接觸供電技術，綜合利用電力電子技術、磁場耦合技術、大功率高頻變換技術，借助現代控制理論和方法，實現了傳輸電能系統和用電設備的隔離，使兩者之間沒有電的直接接觸，很好地滿足了特種應用場合的需要，提高了電能傳輸的安全性和可靠性。因此，非接觸供電技術是一種安全、可靠、靈活的電能接入新技術。

1．基本原理

非接觸供電系統包括電能發送單元和電能接收單元兩部分。電能發送單元主要由交直流電源電路、功率放大輸出電路、驅動電路、振蕩電路、基準電壓電路、控制保護電路以及發射線圈L1（變壓器初級）組成：電能接收單元主要包括接收線圈L2(變壓器次級)、高頻整流濾波電路和負載組成（如圖1所示）。

非接觸供電系統工作時輸人端將交流市電經全橋整流電路變換成直流電，或用直流電端直接為系統供電，直流電通過振蕩電路逆變轉換成高頻交流電經功率放大輸出電路放大供給發射線圈L1。通過發射線圈L1與接收線圈L2耦合電能，接收線圈L2輸出的電流經高頻整流濾波電路變換成直流電提供給負載。

2.特性和缺陷

基于電磁感應原理的非接觸供電技術，發射線圈和接收線圈必須有諧振頻率一致的電磁共振，才能傳輸電能，而具有以下主要特性和缺陷：電磁共振以“電一磁一磁一電”的方式實現電能的傳遞，而且是一個開放的系統，必然存在著電磁輻射和能量的損耗，因此，近距離的實際效率很難超過80%．遠距離的狀態下，效率可能很低。因此，不符合節能的概念。

電磁能與距離的關系為電場強度與距離的二次方成反比，磁場強度與距離的四次方成反比。單純的電磁共振是不可能長距離傳輸的。通常在1米處，效率不超過1%。因此，只能在近距離內使用，一般不超過10厘米。

電磁共振可以穿透非金屬，卻不能穿透金屬。利用這個特性，可以制造出即時充電或即時供電的電器，在移動性、防水性和隔離性等方面有突出的表現，同樣可以應用這個特性，來解決其自身的電磁干擾問題。選擇一個適當供電頻率使系統產生共振，則電能發射端的電磁波頻段對正常的通信、廣播沒有干擾或干擾較小，對人體或其他生物不構成傷害，符合安全指標。

在幾個厘米以內的近距離的電磁共振中，還存在著空振高壓問題：接收電路在負載時的電壓與空載時的電壓相差懸殊，往往是數倍甚至是十倍以上，致使接收電路在空載時，由于電壓的大幅度升高，將負載電路燒壞。是目前電磁共振的非接觸供電技術難以實用的一個重要因素。

非接觸供電技術在LED發光設備的應用

現有的LED發光標志牌、LED照明產品等，通常采用有線方式供電、充電。因而需要通過接口和導線進行有線方式供電、充電，需要在發光標志牌、照明設備上安裝接口及導線，導致設備整體防水、防漏氣性能低且不可靠。無法長期使用、安裝、儲存在惡劣的環境中，如水中、礦井中或者連續潮濕的環境中。

本文探究非接觸供電技術應用于LED發光設備可行性，把非接觸供電系統的電能接收端置入到LED發光設備內。選擇適當的LED驅動技術，設計能進行非接觸供電或充電的LED發光設備。該LED發光設備具有移動性、高度防水性、高度隔離性，適用于水下作業、礦井作業、抗洪救災等特殊場所的安全標志牌與照明。

1．應用實例

1.1 LED發光標志牌

本文設計的非接觸供電LED發光標志牌（如圖2所示），它由內部非接觸供電電能接收單元、充電電池、LED、LED驅動電路、系統控制電路、柔性電路板、外封裝透明膠套構成。外部由非接觸供電電能發送單元及電源構成。

(1)電能發送單元

VOX330MP05S和VOXRIOD是近距離下的非接觸供電芯片組，解決了長期以來不能解決的空振高壓問題，使輸出電壓基本維持在一個相對穩定的電壓范圍內。

VOX330MP05S是一款專門針對市電電源的非接觸供電的大功率發射模塊芯片，可以將市電整流后直接給芯片供電，工作電壓范圍大，最低可低至IOOV，最高電壓至400V，具有高達1A的電流發射能力，典型工作電路（如圖3所示）。lc內部建有振蕩、基準電壓、脈寬調制、限幅、低壓啟動、輸出推動和功率輸出等電路，完全符合電磁共振的特殊要求：VOx330MP05s自身功耗小，輸出電流大，發射效率高達70%以上：芯片內設自動限流電路，電路在空載時電流很小，而在大負載時的輸出能力可達空載時的十倍以上：VOX330MP05S外圍電路簡單，主要元件只有一個電阻、一個電容和~個線圈，因此使用方便。配合相應的接收模塊同時使用，就能實現非接觸供電。

(2)電能接收單元

VOXRIO是一款專門針對VOX系列的非接觸供電發射模塊設計的配套接收模塊芯片，可以為接收電路提供一個相對穩定的中心電壓。VOXRIO內部建有基準電壓、限幅、低壓啟動、輸出推動和功率輸出等電路，完全符合電磁共振的特殊要求：而且自身功耗小，輸出電流大，接收效率高達80%以上：芯片內設自動限壓電路，電路在空載時電流很小。VOXRIO外圍電路簡單，主要元件只有一個電容、一個二極管和一個線圈，因此使用方便。

電能發送單元發射電磁波，內部電能接收單元接收該電磁波并轉換為交流電后經整流濾波成直流電對電池進行充電。一個電能發送單元可以對多個內部電能接收單元發射電磁波進行充電。充電電池一般用鋰電池，但鋰電池穩定性較差，在有易燃易爆氣體及物品的環境中采用鎳氫等電池。

(3) LED電路

一個LED與一個電阻串聯后組成一個基本單元，若干個基本單元之間可以采用串聯、并聯、混聯的方式進行連接：多個LED以陣列的形式安裝在一塊平面上組成LED點陣屏，點陣屏有各種顏色，分為單色、雙色、三色。把LED呈矩陣狀均勻布滿于柔性電路板上，可以排列組合成指標或警示性的圖標發光顯示。

LED控制電路采用微處理器控制電路，以遙控控制系統、觸摸控制系統、輕觸開關來控制系統實現，簡單的可以直接用微型按鈕開關控制電源。LED驅動電路可采用分立元件驅動電路、集成驅動電路。

(4)封裝

外封裝透明膠套用于保護整個非接觸供電式LED發光標志牌的電路，把整個非接觸供電LED發光標志牌電路牢靠包封在外封裝透明膠套內，無任何接口，因此本文所述的非接觸供電LED發光標志牌具有高度可靠的防水、防漏氣性能。本標志牌還可以根據用戶需要，制做成不同形狀，進行單面、雙面、多面發光顯示。

1.2 LED礦燈

據有關資料統計，煤礦井下瓦斯爆炸事故有三分之一以上是礦燈故障引起的，這主要是由于礦燈所使用的白熾燈泡存在的缺陷所造成的。而LED礦燈解決了白熾燈泡的安全隱患，在煤礦上大量推廣使用。LED礦燈在節能、安全性、易用性等方面與采用白熾燈的礦燈相比都有較大改進，但還存在著以下問題需要解決。

礦井下潮濕、多水、空氣混濁、灰塵大．LED礦燈采用了鎳氫電池或鋰電池為電源．LED發光二極管為光源，這些元件一但進水、進入灰塵后就易損壞，甚至報廢。閉鎖螺絲受潮后會生銹，難以卸掉，須將螺栓廢掉，浪費材料費和工時。充電接口經常進灰堵塞，尤其水泥進到充電接口凝固后就很難去掉，影響LED礦燈充電，嚴重的就可能報廢。

本設計把電能接收端置入LED礦燈，用透明膠套把LED礦燈牢靠密封，采用非接觸供電技術，就可以解決上述問題。提高了LED礦燈的使用壽命、防爆性能、抗靜電性能，降低了LED礦燈的報廢率，減少了維修量，增加了實用性和安全可靠系數。

2.系統分析與構成

對使用非接觸供電技術的LED發光設備的設計，要從三個角度考慮完成系統的設計：一是從器件的選擇、電路設計上盡可能的提高系統的效率：二是嵌入非接觸式的RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)技術，實現ID認證機制，保證系統的安全：三是采用MCU(Micro Control Unit，微控制器)作核心的部分，產生驅動電路所需的振蕩頻率，同時也需要控制RFID組件與電能接收端進行信息交互。使供電端與用電端可以用一對一、一對多、多對一、多對多和網絡分布方式供電。

系統由供電部分及工作部分組成（如圖4所示）。供電部分由MCU和供電單元組成，MCU通過RFID發射單元檢測負載位置的情況，當負載存在時，開通供電單元，進行供電。工作部分由MCU、與電能發送端相對應的RFID組件、LED單元、受電單元和充電電池組成，受電單元主要實現電能的接收，受電線圈接收電能，通過整流、濾波處理后向電池和LED單元供電。MCU的外圍電路包括復位電路、參考電壓電路、串口下載電路、電源與接地、按鍵、報警等。系統的人機對話界面，通過顯示模塊來實現。工作部分、供電部分、供電管理、按鍵、顯示等功能都由MCU進行控制。

實現使用非接觸供電技術的LED發光設備的方案是上述的整合，即兩部分構成，分別為接220V交流電的電能發送端和給LED發光設備電池充電的電能接收端。將待充電LED發光設備放到充電器上，打開設在電源端的充電開關，電能發送端發出驗證信息，電能接收端收到驗證信息后發出確認信息，身份驗證通過后，則控制驅動電路開始工作，實現電能的傳輸。

礦井供電交流材料范文第4篇

【關鍵詞】礦井通風機 直流無刷電動機 具體應用

近年來，隨著各種專用集成電路地不斷涌現，單片機控制技術地快速普及，電動機產品也得到了不斷更新，直流無刷電動機適應社會發展而產生。傳統的直流電動機因為具有眾多不足之處，比如：有機械摩擦和噪音、易于受無線電的干擾、造價比較昂貴、壽命較短、維修難度大等，所以應用的范圍非常受限制。而直流無刷電動機是一種改進型的電動機，它具備了直流電動機和交流電動機雙方的運行特性，適用的范圍比傳統的直流電動機要廣泛許多。本文主要論述了直流無刷電動機在礦井通風機中的具體應用。

1 直流無刷電動機

直流無刷電動機簡稱為BLDC，它并非真正意義上的直流電動機。與有刷的電動機不同，直流無刷電動機是一種不依靠機械的電刷裝置。它的基本運作原理是：在方波自控式永磁同步電動機的基礎上，將霍爾傳感器取代碳刷換向器，然后借用釹鐵硼等材料制作出高質量的轉子。無刷直流電機的轉子由永磁體按一定的極對數組成，定子繞組一般分為三相、四相、五相不等，但只有一個電動機本體是無法工作的， 這是直流無刷電動機區別于其它電動機的一個特征。直流無刷電動機還需要相應的位置傳感器和電子開關電路，當定子位置傳感器將轉子的位置變換為電信號后，控制電子開關電路，使定子各相繞組按一定次序通電（ 換相），就會使電機連續運轉。與傳統的直流電動機相比較，直流無刷電動機作業效率更高，效果更好。直流無刷電動機對于礦井通風機而言可謂是革命性的成功。

2 礦井通風機中的電氣傳動系統

在煤礦中，礦井通風是一件十分必要和不得不做的事情。礦井中的空氣需要時常更換，必須保證有足夠的清新空氣流入，否則嚴重影響礦工的身體健康。礦井中的有些空氣和粉塵甚至是有毒的，所以必須通過通風來加以排除。滿足工作人員的基本需求，確保工作的安全，為曠工提供一個良好的工作環境，是一個煤礦必須要考慮和解決的事情。由此可見，礦井通風的重要性和必要性。為了使礦井下的氣流能夠沿著指定的線路流動和分配，必須建造引導控制風流的構筑物，即通風設施。在礦井通風設施中，電氣傳動系統占有重要的地位。

2.1 電氣傳動系統的組成

電氣傳動系統主要由三個部分構成，包括電源裝置、電動機及控制裝置。電源裝置通常是采用由普通晶閘管或者可關斷晶閘管等新型電子器件構成的變流裝置，也可以采用電力電子的變流裝置與交流母線的供電裝置混合而成的電源裝置。而其中的電動機一般是采用交流電動機。對于那些不采用電動機進行連續的速度調節的傳動系統，常用交流母線供電裝置作為電源裝置，它與電氣控制裝置組成了電控系統。

2.2 電氣傳動系統的一般要求

煤礦中通常都設有通風機房，而在通風機房里一般設置有兩套礦井通風機和傳動電動機，相應設置的有兩套獨立的電控設備，分別用于工作和日后備用。礦井通風機的電氣傳動系統是確保礦井安全生產的關鍵性設備，所以必須保證電氣傳動系統的可靠性，同時能夠實現經濟運行。礦井通風機有其自身的特點，例如：負荷相對比較平穩、啟動轉矩相對較小等等，一般情況下會常使用母線供電和電氣控制的交流電動機。而為了達到通風和節能兩方面的目的，礦井通風時最好經過相應的經濟和技術比較后，再來確定要運用的電氣傳動系統。

3 直流無刷電動機在礦井通風機中的應用

直流無刷電動機具有多相的定子繞組和由永久磁鋼按一定的極對數組成的轉子，定子繞組某相通電之后，電流會與轉子的永久磁鋼產生相互作用，出現轉矩，達到驅動轉子旋轉的目的。位置傳感器的功能是把轉子的位置變成電信號，使定子繞組按一定的順序來通電。直流無刷電動機主要由電子開關線路、電機本體和位置傳感器三個部分構成。直流無刷電機調速系統有比較理想的轉速調節性能和轉矩控制能力，具有高效和高可靠性的優點，在電力推進領域發揮重要作用。實際上直流無刷電動機的組成部分有電動機的主體和驅動器的主體。三相對稱星形接法是直流無刷電動機的定子繞組方式，和三項異步電動機比較，兩者雖然有相似之處，但是也存在本質上的不同。對于直流無刷電動機，相關技術研究者已將沖過磁的永磁體粘附其上，然后在內部裝置一部位置傳感器，以達到檢驗直流無刷電動機的轉子所蘊含的極性目的。直流無刷電動機的驅動機由功率電子器件和集成電路兩部分構成。這兩部分在礦井通風機的工作過程中發揮著非常重要的作用。主要作用如下：第一，控制直流無刷電動機的正常開啟和停止，同時也能控制它的緊急制動，防止在關鍵時候直流無刷電動機影響礦井通風機的工作效率；第二，這兩個器件的作用可以幫助位置傳感器的信號的正確傳播，連續產生高速度的轉矩；第三，在接受速度指令的同時，還可以保證轉速的正常調整和相關的控制；第四，在相關的集成電路上，可以保障礦井通風機運作頻率的顯示和相關的保護措施。

4 結束語

直流無刷電動機作為一種新型的電動機現已運用到社會各行業中，其自身具備的種種優點為很多工作帶來了便利，得到了大家的充分肯定。直流無刷電動機克服了傳統電動機的很多不足之處，有其突出的優勢。與此同時也應明白傳統的電動機也不是一無是處的，如果將直流無刷電動機與先前電動機完美結合，不僅能更好的發揮兩者在作業中的作用，且可以促進各項工作的順利開展。礦井通風機對煤礦而言十分重要，因此，直流無刷電動機在此方面有廣闊的市場，當下，繼續研究直流無刷電動機，將其運用于礦井通風中十分必要。

參考文獻

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[2]周龍德.金屬礦山通風機節能的途徑和方法[J].現代礦業，2010，10：65-67.

礦井供電交流材料范文第5篇

中圖分類號：TH165+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）46-0012-02

1.前言

煤礦供電的安全可靠性對煤礦的生產具有重要作用，一旦煤礦供電系統出現故障就會使供電中斷，不僅影響煤礦的正常生產，還會發生人身傷亡或設備的嚴重受損。通過理論上的研究及硬件上的改進，找出實現電纜故障實時監測的有效方法。這對提高煤礦供電的安全可靠性、煤礦的生產效率以及保護工人生命安全有重要意義。

2.井下動力電纜絕緣下降機理分析

井下電纜中主要存在著水樹枝。水樹枝是交聯聚乙烯電纜進水時，因電場作用，在絕緣體內形成樹枝的現象，它會使電纜的絕緣性能下降。

2.1 介質損耗與水樹枝的關系

高電壓電場中，因絕緣材料的介質極化和介質電導的滯后效應，絕緣材料的介質內部會有能量損耗，稱之為介質損耗。介質損耗會加速絕緣材料老化，并使其溫度升高，長時間的高溫會導致絕緣材料的熱擊穿從而使絕緣材料失去絕緣性能。故介質損耗是衡量絕緣材料絕緣性能的重要參數。聚乙烯電纜的絕緣結構可用電容和電阻的并聯來等效[1，2]，如圖1。

圖2所示向量圖，損耗因數是施加在絕緣系統上的電壓與流過絕緣系統的電流之間夾角的余角正切值，能反映絕緣材料的絕緣特性，此數值與絕緣材料的形狀和尺寸無關。介質損耗能較好的反應絕緣材料的整體絕緣性能，可判斷設備的整體受潮或介質的整體劣化等缺陷。對于局部性缺陷介質損耗也會有一定參考價值。

據相關研究，6kV電壓級交聯聚乙烯電纜的水樹枝長度與的關系：電纜絕緣值隨水樹長度的增加而增大。水樹枝的形成能影響電纜對地絕緣情況的變化、介質損耗的增加，找出能檢測值的方法，據上面公式可估算電纜對地的絕緣情況。

2.2 XLPE電纜的擊穿過程

現在井下供電電纜大部分是交聯聚乙烯電力電纜（XLPE）。運行經驗及研究表明，樹枝狀老化（水樹枝、電樹枝）是XLPE電力電纜絕緣破壞的主要過程。研究和實踐也發現，水樹枝的形成必須存在一個很不均勻的場強，只要電纜絕緣體中有水樹枝或電樹枝，則絕緣層的強度下降，介質損耗增大，最終將導致擊穿。只要能實時監測由電纜的水樹枝引起的介質損耗的增大，就可實時監測電纜的絕緣程度。

3.低頻電流法原理

圖3低頻電流法原理圖，低頻電流法是在三相交流電網中疊加一個頻率較低的電壓源信號。電源U通過隔離變壓器和三相電抗器進入電網中。電流流經電網每條支路對地的分布總電容C和對地絕緣總電阻R，再通過大地形成閉合回路。利用霍爾傳感器感應出相應支路的電流信號，通過對低頻電壓、低頻電流信號進行處理與計算，即可求得電纜對地的分布電容和絕緣電阻等絕緣參數，從而實現線路絕緣參數的在線監測。

第一條支路絕緣參數檢測等效電路圖如圖4 ，其中是隔離變壓器阻抗、SK是三相電抗器阻抗、是線路阻抗、，為單支路三相線路對地的總電容和總電阻。

計算整理得到

其中U為低頻電壓有效值；I為低頻電流有效值；為低頻電壓與低頻電流的夾角；為角頻率。

同理可求出另外支路對地的總電容和總電阻、。其中n為1、2、3、……。

當發生支路接地故障時，等效電路如圖5隔離變壓器阻抗、三相電抗器阻抗、線路阻抗等其阻性部分的阻值不能再被忽略，一般它們的值是不變的，可等效為，設發生故障時支路對地的絕緣電阻為Rg，對于660V低壓井下電纜來說Rg不得低于，得。

由上可知求出電纜對地分布電阻分布電容的關鍵是求出流經電纜電流和電壓之間的夾角。試驗證明此法對未貫穿的水樹枝造成的絕緣性能下降有很好的監測效果。容性電流過會淹沒電纜因為絕緣電阻減小而產生的電流。而單純的直流電源又無法監測電纜的介質損耗角無法評估電纜的整體絕緣情況。采用20V到30V之間的電壓值是為了保證電纜絕緣性能降低時有足夠的響應電流，避免電壓過大對電網和負載產生影響。

對井下電纜來說聚乙烯電纜的絕緣老化主要因為絕緣層中水樹枝的存在，低頻電流疊加法較適合這種原因所引起電纜老化的檢測。

4 硬件設計

選用DSP芯片TMS320C6203B設計硬件系統。整體硬件電路框圖如圖6

其中信號調理電路包括信號的前置放大電路和濾波電路。本設計中DSP芯片是主要的信號處理單元。