專利名稱：隔爆兼本安變頻電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及刮板輸送機及刨煤機的變頻調速技術，具體為一種煤礦隔爆兼本安變
頻電機，將變頻調速技術應用于煤礦設備，涵蓋了變頻器和電機的相關應用，用于刮板輸送 機兩端的驅動電機的變頻調速。
背景技術：
以往的變頻器與電機多為相對獨立的設備，二者受到很多因素的影響，例如變頻 器與電機的距離不能太遠、變頻器和電機體積很大、變頻器和電機在井下散熱問題不好解 決、變頻器不能承受振動。
發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種礦用隔爆兼本安變頻電機，解決煤礦用設備的變頻調速 和軟啟動問題，特別是刮板輸送機的兩端驅動電機的啟動、同步、調速、以及過載處理等問題。 本發(fā)明的技術方案是 —種隔爆兼本安變頻電機，該隔爆兼本安變頻電機設有變頻器、電機，變頻器與電 機放在同一個防爆殼體內，變頻器固定在電機的上方，變頻器的輸出端與電機連接，變頻器 的輸出端傳遞電機旋轉的三相動力電源。 所述的隔爆兼本安變頻電機，在隔爆兼本安變頻電機內部設置電機的過熱保護裝 置、變頻器的過熱保護裝置、水冷卻系統(tǒng)的保護裝置。 所述的隔爆兼本安變頻電機，電機的過熱保護裝置采用溫度傳感器與過熱保護繼 電器結合，溫度傳感器和溫度繼電器位于電機的繞組線圈內。 所述的隔爆兼本安變頻電機，變頻器的過熱保護裝置采用溫度繼電器，溫度繼電 器位于變頻器用來散熱的冷卻底板上。 所述的隔爆兼本安變頻電機，水冷卻系統(tǒng)的保護裝置，是在變頻器上設置有變頻 器進水口和變頻器出水口 ，在電機上設置有電機進水口和電機出水口 。 所述的隔爆兼本安變頻電機，變頻器設有整流部分、濾波部分和逆變部分，整流部 分的輸入端連接三相交流電源，整流部分的輸出端連接直流母線，直流母線連至濾波部分， 濾波部分的輸出端連至逆變部分，逆變部分的輸出端連至電機。 所述的隔爆兼本安變頻電機，整流部分采用兩組整流模塊、12脈波的整流結構，由 兩組整流橋構成，即有兩組輸入電源；變頻器在直流母線上，濾波部分采用電力電容作為濾 波電容；逆變部分采用單管IGBT功率模塊。 所述的隔爆兼本安變頻電機，電機輸入端口為一組三相線，且內置于隔爆兼本安 變頻電機中，電機的驅動軸末端裝有測速用旋轉編碼器，旋轉編碼器置于防爆殼體內部。
所述的隔爆兼本安變頻電機，隔爆兼本安變頻電機的控制方式采用模擬量、數字 量、CAN0PEN通訊或操作盤。
所述的隔爆兼本安變頻電機，隔爆兼本安變頻電機安裝于刮板輸送機兩端，作為 驅動電機，經過進線接觸器以及輸入濾波器，電源線直接接入隔爆兼本安變頻電機，控制器 置于控制箱內或通過通訊功能在遠程控制電機運行。
本發(fā)明的有益效果是 1.本發(fā)明是將電機與變頻器結合到一起，放在隔爆的外殼內，巧妙的設計，解決了 變頻器距電機距離過遠時，變頻器輸出無法正常驅動電機的問題，且降低了變頻器輸出存 在高次諧波對外部設備的干擾，將干擾的影響范圍縮小到設備內部。 2.本發(fā)明將變頻器與電機作為一個整體設備，比普通電機高度增加400mm，長度 和寬度與同功率電機相同。本發(fā)明體積較小，使用方便，直接與負載連接，采用水冷的散熱 方式，可實現端子控制與通訊控制。本發(fā)明尤其適用于煤礦的大功率刮板輸送機的變頻調 速。 3.本發(fā)明將變頻器與電機的功能集成化，使用者可通過數字量端口 、模擬量端口 、 CANOPEN通訊、操作鍵盤控制電機驅動的負載運行。 4.本發(fā)明融入了確保電機與變頻器安全穩(wěn)定運行的過熱保護裝置，且系統(tǒng)采用水 冷的散熱方式。 5.本發(fā)明變頻器采用閉環(huán)控制，使用旋轉編碼器，可實現閉環(huán)V/F或矢量控制，控 制精度較高，且加入了減震裝置，即使存在一定程度的振動，設備仍然可以正常運行。
6.本發(fā)明變頻器與電機放在同一個防爆殼體內，有效減少變頻器輸出的電磁干擾 對外部其他設備的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
圖1-圖3為本發(fā)明結構示意圖。其中，圖1為主視圖；圖2為俯視圖；圖3為A向 視圖。
圖中，1變頻器；2電機；3導線；4旋轉編碼器；5進線口 ；6變頻器進水口 ；7電機 進水口 ；8變頻器出水口 ；9電機出水口 ；10殼體。
圖4為本發(fā)明電路圖。
具體實施例方式
如圖1-圖3所示，本發(fā)明隔爆兼本安變頻電機采用適合變頻調速技術的結構，主 要包括變頻器1、電機2、導線3、旋轉編碼器4、進線口 5等，變頻器1與電機2放在同一個 防爆殼體10內，變頻器1放在電機2的上方，變頻器1的輸出端與電機2之間通過導線3 連接，變頻器1的輸出端傳遞電機2旋轉的三相動力電源。 在隔爆兼本安變頻電機內部融入了電機的過熱保護裝置、變頻器的過熱保護裝 置、水冷卻系統(tǒng)的保護裝置，其中 電機的過熱保護裝置采用溫度傳感器(PT100)與過熱保護繼電器結合方式進行
過熱保護，溫度傳感器和溫度繼電器位于電機2的繞組線圈內，檢測線圈溫度。 變頻器的過熱保護裝置采用溫度繼電器，溫度繼電器位于變頻器用來散熱的冷卻
底板上，保護安裝于冷卻底板上的IGBT功率模塊不會因為過熱而損壞。 所述水冷卻系統(tǒng)的保護裝置，在變頻器1上設置有變頻器進水口 6和變頻器出水
4口 8，在電機2上設置有電機進水口 7和電機出水口 9。在本發(fā)明隔爆兼本安變頻電機頂部開有兩個進線口 5，可以分別引入兩組輸入電源。 本發(fā)明變頻器1的整流部分采用兩組整流模塊、12脈波的整流結構，由兩組整流橋構成，即有兩組輸入電源，可有效改善直流母線上諧波的含量，有效改善對電網的影響，且整流后在直流母線上能夠得到穩(wěn)定的直流電壓。變頻器在直流母線上，采用電力電容作為濾波電容，安全可靠且使用壽命長。變頻器的逆變部分采用6個單管IGBT(絕緣柵雙極晶體管)功率模塊，能承受高達1200A的電流，保證變頻器能驅動大功率電機運行，且滿足長期過載運行的高要求負載設備，適用于大功率電機的變頻調速控制。變頻器內部采用閉環(huán)控制，采用互感器時刻監(jiān)控檢測母線電流、逆變器輸出電流、電機的三相電流，同時檢測母線電壓、主要功率模塊的溫度。 本發(fā)明的電機2采用適合變頻調速技術應用的結構，以往雙速電機擁有兩個輸入
端(分別為高速和低速輸入端)，本發(fā)明電機2輸入端口僅一組三相線，且內置于設備(隔
爆兼本安變頻電機)中，便可實現不同速度的任意要求。電機2的驅動軸末端裝有測速用
旋轉編碼器4，能準確檢測電機旋轉速度，旋轉編碼器內置于防爆殼體10內部。 本發(fā)明隔爆兼本安變頻電機的控制方式可以采用模擬量、數字量、CANOPEN通訊以
及操作盤。 本發(fā)明可用于刮板輸送機兩端的驅動電機，經過進線接觸器(斷路器)以及輸入濾波器，電源線直接接入隔爆兼本安變頻電機，控制器置于控制箱內或通過通訊功能在遠程控制電機運行。 如圖4所示，本發(fā)明電路結構、原理和工作過程如下
( — )電路結構 變頻器1設有整流部分Ul、濾波部分U2和逆變部分U3，具體結構如下
整流部分Ul為兩組整流模塊并聯(lián)，每組整流模塊為6個二極管分成三個小組并聯(lián)，每組整流模塊的輸入端分別連接三相交流電源，實現12波整流，在直流母線上，能夠得到相對穩(wěn)定的母線電壓，同時可以改善供電電網的質量。其中， 第一組整流模塊的三個小組為(1)第1 二極管Dl和第2 二極管D2串聯(lián)；(2)第3 二極管D3和第4 二極管D4串聯(lián)；(3)第5 二極管D5和第6 二極管D6串聯(lián)；第一組整流模塊的三個小組的輸入端Rl、 Sl、 Tl連接一組三相交流電源。 第二組整流模塊的三個小組為(1)第7 二極管D7和第8 二極管D8串聯(lián)；(2)第9 二極管D9和第10 二極管D10串聯(lián)；(3)第11 二極管Dll和第12 二極管D12串聯(lián)；第二組整流模塊的三個小組的輸入端R2、 S2、 T2連接另一組三相交流電源。
三相交流電源經整流部分Ul進行整流后輸出至直流母線，直流母線連接濾波部分U2，濾波部分U2為兩組濾波電容和一組平衡電阻并聯(lián)于直流母線上。其中，第一組濾波電容為第1濾波電容C1和第2濾波電容C2串聯(lián)；第二組濾波電容為第3濾波電容C3和第4濾波電容C4串聯(lián)；平衡電阻為第1電阻R1和第2電阻R2串聯(lián)，平衡電阻用于平衡電壓。 直流母線上的濾波電容采用使用壽命較長的電力電容器，使母線電壓維持不變，使電機的輸入得到穩(wěn)定的電壓。控制電路控制逆變側的IGBT，在電機上得到P麗波，控制電機啟動、旋轉、停止。
濾波部分U2輸出端至逆變部分U3，逆變部分U3為三組IGBT功率模塊和三組電容 并聯(lián)于濾波部分U2輸出的直流母線上。其中， 第一組IGBT功率模塊為第1模塊Gl和第2模塊G2串聯(lián)，第二組IGBT功率模塊 為第3模塊G3和第4模塊G4串聯(lián)，第三組IGBT功率模塊為第5模塊G5和第6模塊G6串 聯(lián)，三組IGBT功率模塊的輸出端(U、V、W)連至電機M。 在逆變部分U3的直流母線上并聯(lián)三組電容(第1突波電容C5、第2突波電容C6、 第3突波電容C7)，用于過濾IGBT功率模塊產生的突波。
(二)工作原理 變頻器整流部分將三相工頻電整流為直流電，經過電力電容與突波電容的濾波， 由逆變部分輸出三相變壓變頻的電流給電機，電機根據變頻器輸出拖動軸上負載旋轉。
(三)工作過程 變頻器上電后，整流部分開始工作，當變頻器收到來自控制端子或通訊的控制信 號后，按照參數設定的頻率(或轉速)，變頻器的主控制器驅動逆變部分，輸出相應頻率和 幅值的電壓，在電機的定子線圈中，將產生相應的磁場，轉子受到磁場的力后，便帶動負載 旋轉。
權利要求
一種隔爆兼本安變頻電機，其特征在于該隔爆兼本安變頻電機設有變頻器、電機，變頻器與電機放在同一個防爆殼體內，變頻器固定在電機的上方，變頻器的輸出端與電機連接，變頻器的輸出端傳遞電機旋轉的三相動力電源。
2. 按照權利要求1所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于在隔爆兼本安變頻電機 內部設置電機的過熱保護裝置、變頻器的過熱保護裝置、水冷卻系統(tǒng)的保護裝置。
3. 按照權利要求2所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于電機的過熱保護裝置采 用溫度傳感器與過熱保護繼電器結合，溫度傳感器和溫度繼電器位于電機的繞組線圈內。
4. 按照權利要求2所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于變頻器的過熱保護裝置 采用溫度繼電器，溫度繼電器位于變頻器用來散熱的冷卻底板上。
5. 按照權利要求2所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于水冷卻系統(tǒng)的保護裝置， 在變頻器上設置有變頻器進水口和變頻器出水口 ，在電機上設置有電機進水口和電機出水 □。
6. 按照權利要求1所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于變頻器設有整流部分、 濾波部分和逆變部分，整流部分的輸入端連接三相交流電源，整流部分的輸出端連接直流 母線，直流母線連至濾波部分，濾波部分的輸出端連至逆變部分，逆變部分的輸出端連至電 機。
7. 按照權利要求6所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于整流部分采用兩組整流 模塊、12脈波的整流結構，由兩組整流橋構成，即有兩組輸入電源；變頻器在直流母線上， 濾波部分采用電力電容作為濾波電容；逆變部分采用單管IGBT功率模塊。
8. 按照權利要求1所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于電機輸入端口為一組三 相線，且內置于隔爆兼本安變頻電機中，電機的驅動軸末端裝有測速用旋轉編碼器，旋轉編 碼器置于防爆殼體內部。
9. 按照權利要求1所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于隔爆兼本安變頻電機的 控制方式采用模擬量、數字量、CAN0PEN通訊或操作盤。
10. 按照權利要求1所述的隔爆兼本安變頻電機，其特征在于隔爆兼本安變頻電機安 裝于刮板輸送機兩端，作為驅動電機，經過進線接觸器以及輸入濾波器，電源線直接接入隔 爆兼本安變頻電機，控制器置于控制箱內或通過通訊功能在遠程控制電機運行。
全文摘要
本發(fā)明涉及刮板輸送機及刨煤機的變頻調速技術，具體為一種煤礦隔爆兼本安變頻電機。該隔爆兼本安變頻電機設有變頻器、電機，變頻器與電機放在同一個防爆殼體內，變頻器固定在電機的上方，變頻器的輸出端與電機連接，變頻器的輸出端傳遞電機旋轉的三相動力電源。本發(fā)明將電機與變頻器合理的結合到一起，放在隔爆的外殼內，克服了變頻器輸出存在高次諧波對外部設備的干擾，將干擾的影響范圍縮小到設備內部。本發(fā)明體積較小，使用方便直接與負載連接，采用水冷的散熱方式，可實現端子控制與通訊控制。本發(fā)明尤其適用于煤礦的大功率刮板輸送機的變頻調速，可以解決刮板輸送機的兩端驅動電機的啟動、同步、調速、以及過載處理等問題。
文檔編號H02P27/06GK101771305SQ200810230398
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權日2008年12月30日
發(fā)明者劉文東, 張立偉, 李勇, 李永生, 梁鴻雁, 閆曉林 申請人:三一重型裝備有限公司