[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理，5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文，谢谢您的支持]摘　要:介绍了电气软启动、双速电机、液力耦合器的启动原理,提出了电气软启动堵 转保护的必要性及技术实现途径,并说明了实用效果.
    关键词:刮板输送机;电气软启动;堵转保护 　　
Abstract:With some introduction into the starting mechanisms of electrical soft starting, dual-speed motors and hydraulic couplings, this paper proposes the necessity of motor blockage protection for electrical soft starting and technical solutions. The actual application result are also presented.
    Key words:scraper conveyor, electrical soft start, starting, motor blockage protection 　　

    目前煤矿井下工作面刮板输送机的装机容量、 铺设长度、运量在不断增加,设备的正常启动关系 到工作效率的提高。为了减小启动机械冲击,减少 启动时机械与电气故障,刮板输送机可采用电气软 启动作为启动方式之一。这种启动方式由于驱动电 机与减速器直轴联接,无机械或液力缓冲功能,启 动过程中刮板输送机驱动电机发生堵转,若无相应 的堵转保护功能,必将使驱动电机过热而烧坏,因 此电气软启动的堵转保护是刮板输送机正常运行的 必备保护之一.
    1　传统启动方式的保护 传统意义上,刮板输送机应用液力耦合器或双 速电机作为辅助启动设备。液力耦合器属于液力传 动设备,当充液量合适,电机启动时,若刮板输送 机发生刮卡致使电机发生堵转,耦合器的蜗轮侧转 速急剧降低,就会导致耦合器的泵轮侧与蜗轮侧的 转速差增大,内部工作液体温度上升,饱和蒸汽压 力增大,当工作液温度上升到115±5C°或内腔压 力上升到1·4±0·2MPa时,耦合器上装设的易燃 塞及易爆塞将及时动作,将腔体内过热的工作液释 放,使泵轮与蜗轮侧失去工作液体,不能传递转 矩,电机空转,达到保护电机的目的。此种保护动 作可靠,但需要在电机与减速器之间安装体积庞大 的液力耦合器,使刮板输送机的布置变得困难;且 液力耦合器增大了电机的传动距离,在电机高速旋 转状态下,易产生较大的径向动负载冲击而造成电 机与减速器花健轴损坏;刮板输送机在井下工作时 属于变载工作制,频繁的变载易导致耦合器密封件 的过早损坏,拆卸和安装都非常困难,维修时间 长,影响了刮板输送机的工作效率,而液力传动系 统的效率也导致了整条刮板输送机传动效率的降 低.
    双速电机目前在刮板输送机中使用得也较为普 遍,一般为4/8级电机,属于恒转矩调速系统,以 8级低速启动、4级高速运转。由于高低速的转换 为恒转矩转换,相应的启动功率减少一半。在设备 配置上,需配置专门的双速双绕组电机及双速开 关,动力电缆也需双根布置,增加了设备配置的复 杂性。此种配置可使电机的过载保护按MT175- 88中5·2·1规定的保护特性,见表1。电机的短路 保护(堵转保护)按MT175-88中5·2·2规定的 保护特性,见表2.

从表2可见,电机发生堵转时,电机电流为8 ~10倍额定电流,双速开关应在0·2 s~100 ms内 切断主回路,对电机实行电气保护.
    2　电气软启动堵转保护的必要性 电气软启动是利用晶闸管交流斩波调压技术制 作的软启动设备。由于电机的转矩与定子电压的平 方成正比,在启动时,电机的启动转矩损失较大, 初期产品大多应用在轻负载(如带式输送机)上.
    随着电机控制算法的日趋完善,目前有些电气软启 动已达到在启动时其电机启动转矩不低于电机额定 转矩,这样就使电气软启动可以应用到恒转矩负载 (如刮板输送机)上。但由于刮板输送机工作条件 恶劣,存在停车的随意性,在刮板输送机带载停机 后,遇到片帮煤“压溜”现象,就会造成设备启动 困难;由于井下供电受到电网容量的限制,重载难 启动和启动过大的动负载一直是刮板输送机急需解 决的问题之一。过大的动负载将使设备在启动时承 受额外的机械冲击,造成电机烧损,机械部分损 坏,出现滚键、打齿、断链、断刮板等故障。而软 启动的应用,可使上述问题得到解决.WWw.qiQi8.cn   778论文在线
    电气软启动与双速电机启动时,其电机电流的 变化是不同的。双速电机在启动时,启动时间短, 启动电流为电机额定电流的7~8倍,启动时间为 3~5 s。若设备发生堵转,导致电机电流急剧上升 到整定电流8倍时,按表2的保护特性,电气开关 分断,完成对电机的保护。而电气软启动是在电机 正常启动过程中限制电机的启动电流为整定电流的 4倍,逐步完成电机的加速。还有一种情况,若在 电机启动时因负载过大而发生了堵转,或使电机处 于失速工作状态,由于晶闸管的控制作用,电机电 流也将维持在整定电流的4倍。从表1可推知,电 机将在这个4倍电流下工作达数分钟,此时,若不 进行保护,电机将会因过热而损坏。由于正常启动 与发生堵转时,电机电流都在整定电流4倍下工 作,因此,控制系统必须要对同为整定电流4倍的 电机工况进行分析,判断在此情况下是转速正常上 升还是发生了堵转或失速。由于井下工作条件所 限,不允许在电机轴上装设转速传感器。因此,软 启动必须具备堵转保护功能才能满足刮板输送机的 实际运行工况要求。若按表1对软启动开关进行整 定,则对应的过载保护时间将小于软启动的正常启 动时间30 s的要求,保护时间的差异,将使电机 无法正常工作。曾有煤矿使用电气软启动,由于不 具备堵转保护功能,而频繁地烧损电机,使刮板输 送机无法正常工作.
    3　解决方法 对于不能安装转速传感器的系统,要对转速进 行检测。最方便的方法是根据电机电流检测电机的 转速。如何根据电流来检测电机的转速,我们可以 在电机的负载线上安装3个真有效值电流变换器, 将电流信号送入控制系统,由于交流电机是个多变 量、非线性、强耦合的被控对象,采用参数重构与 状态重构的现代控制理论概念,可以实现交流电机 定子电流的励磁分量与转矩分量的线性耦合,实现 了将交流电机的控制过程等效为直流电机的控制过 程,使交流调速系统的动态过程控制简化。依此原 则,根据电机的电压电流信号,按无转速传感器的 矢量控制算法,求解分析出转速的变化,从而可得 到在电机启动过程中转速的变化。在启动过程中, 若电机以整定电流4倍的电流启动,电机正常加 速。若电机发生堵转,则软启动开关将根据电压电 流的变化,及时的检测出转速的变化,发出停车指 令,从而完成运输系统的保护.
    太原惠特科技有限公司研制的刮板输送机电气 软启动器,成功解决了设备启动过程中的电机堵转 保护。图1为电机正常启动时电流的变化情况,电 机以整定电流4倍的大小启动;图2为启动过程中 当电机发生堵转5 s时电流的变化,此时,电机在 启动5 s后被保护;图3为启动过程中发生4 s的 堵转,负载减小后又电机又重新正常启动的电流变 化曲线.


4　结论 刮板输送机启动过程中的堵转保护是电气软启 动能否在刮板输送机上应用的先决条件。若无这个 保护,将容易使设备在启动过程中受到损坏。目 前,该类型软启动已在大同、平顶山、潞安等 矿区广泛应用,很好地解决了刮板输送机的启动 问题.