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1、矿用发掘机电气调速系统矿用发掘机电气调速系统现状与开展现状与开展一、矿用发掘机调速系统现状一、矿用发掘机调速系统现状 目前运目前运目前运目前运转转于于于于发发掘机上的掘机上的掘机上的掘机上的电电气气气气调调速系速系速系速系统统共有共有共有共有 三种方式三种方式三种方式三种方式: : 1. 1. 发电发电机机机机- -电动电动机机机机组组直流直流直流直流调调速系速系速系速系统统 2. 2. 可控硅直流可控硅直流可控硅直流可控硅直流调压调调压调速系速系速系速系统统 3. 3. 交流交流交流交流变频调变频调速系速系速系速系统统1.发电机-电动机组直流调速系统发电机机- -电动机机组直流直流调速系速系
2、统简图直流直流电动机电动机高压高压原动机原动机GM直流直流发电机发电机M代表产品：代表产品：系统特点：系统特点：WK-4、WK-8、WK-10; P&H-1900、2100；BE-195B等等1简单、熟习；简单、熟习；2耗电量大；耗电量大；3直流电动机缺点率高；直流电动机缺点率高；4技术落后，被各行业淘汰。技术落后，被各行业淘汰。2. 可控硅直流调压调速系统可控硅直流调压调速系统M可控硅反并联桥可控硅反并联桥直流直流电动机电动机可控硅直流调压调速系统简图可控硅直流调压调速系统简图无功功率无功功率补偿安装补偿安装代表产品：代表产品：系统特点：系统特点：P&H-2100、2300、2800、410
3、01较节电；较节电；2需求大容量的动态无功功率补偿安装，需求大容量的动态无功功率补偿安装，以改善可控硅直流调速功率要素低的问题；以改善可控硅直流调速功率要素低的问题；3动态无功补偿安装为特殊设计；动态无功补偿安装为特殊设计；4直流电动机缺点率高；直流电动机缺点率高；5可控硅直流调速有逐渐被取代的趋势。可控硅直流调速有逐渐被取代的趋势。3. 交流变频调速系统交流变频调速系统简图交流变频调速系统简图M交流变频交流变频电动机电动机网侧网侧AFE变流器变流器逆变器逆变器代表产品：代表产品：系统特点：系统特点：WK-20、WK-27、WK-35、WK-12;1效率高、节电；效率高、节电；2功率要素可高达
4、功率要素可高达1，对电网无谐波污染；，对电网无谐波污染；3交流电动机缺点率低，设备出动率高；交流电动机缺点率低，设备出动率高；4技术先进，代表当今调速系统开展趋势；技术先进，代表当今调速系统开展趋势；5设备本钱较高。设备本钱较高。系统称号系统称号调速调速类型类型技术技术特点特点技术技术性能性能技术技术成熟性成熟性可靠性可靠性消费效率消费效率制造制造本钱本钱维修维修费用费用电动机电动机类型类型能耗能耗功率功率要素要素噪噪音音备注备注发电机电发电机电动机直流动机直流调速系统调速系统直流直流调速调速传统传统系统系统落后落后成熟成熟差差低低低低高高直流直流电动机电动机高高普通普通大大可控硅直可控硅直流
5、调速流调速系统系统直流直流调速调速直流调直流调速动态速动态无功补无功补偿偿较先进较先进直流安装直流安装成熟成熟无功补偿无功补偿不成熟不成熟普通普通因动因动态无功态无功补偿不补偿不成熟成熟较高较高较高较高较高较高直流直流电动机电动机节能节能10%低低小小设置电气设置电气间以处理间以处理温度，防温度，防尘、防震尘、防震变频调速变频调速系统系统交流交流调速调速变频变频调速调速先进先进成熟成熟高高高高具有自具有自动轻载升动轻载升频功能，频功能，提高提高10%高高低低降降80%交流交流电动机电动机节能节能17%高高小小设置电气设置电气间以处理间以处理温度，防温度，防尘、防震尘、防震根据性价对照表得出以下
6、结论：电气传动与自动化技术开展到今天，在发掘机这种特定的工况条件下，应中选变频调速方案，根据性价对照表得出以下结论：电气传动与自动化技术开展到今天，在发掘机这种特定的工况条件下，应中选变频调速方案，由于变频系统在技术成熟性、先进性、系统整体可靠性、消费效率、维修费用、节能、功率要素等方面存在优势，独一缺乏的由于变频系统在技术成熟性、先进性、系统整体可靠性、消费效率、维修费用、节能、功率要素等方面存在优势，独一缺乏的是制造本钱即初投资高一些，但综合效益要远大于机组或由于动态无功补偿技术仍不成熟的直流可控硅调速方案。是制造本钱即初投资高一些，但综合效益要远大于机组或由于动态无功补偿技术仍不成熟的直
7、流可控硅调速方案。三种系统性价比对照三种系统性价比对照二、矿用发掘机调速系统开展二、矿用发掘机调速系统开展针对不同斗容，选择合理的性价比，矿用发掘机变频调速系统针对不同斗容，选择合理的性价比，矿用发掘机变频调速系统可选用如下三种方式：可选用如下三种方式：1.整流单元、公用直流母线变频调速系统；整流单元、公用直流母线变频调速系统；2.可控硅整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统；可控硅整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统；3.AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统。整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统。变频调速其优越的调速性能和交流电动机的高可靠性注定了变频调速其优越的调速性能和交流电
8、动机的高可靠性注定了它将逐渐取代直流调速系统成为电气调速的主力军。矿用发它将逐渐取代直流调速系统成为电气调速的主力军。矿用发掘机采用变频调速系统也将是技术开展的必然结果；太原重掘机采用变频调速系统也将是技术开展的必然结果；太原重工曾经对工曾经对WK-4、8、12、20、27、35进展了全系列变频调速进展了全系列变频调速系统设计。系统设计。1.整流单元、公用直流母线变频调速系统整流单元、公用直流母线变频调速系统整流整流整流整流单单元、公用直流母元、公用直流母元、公用直流母元、公用直流母线变频调线变频调速系速系速系速系统简图统简图公用直流母线公用直流母线整流单元整流单元提升提升/行走行走1逆变器逆
9、变器M3M3M3M3M3M3M3回转回转逆变器逆变器推压推压/行走行走2逆变器逆变器制动制动单元单元R+-运用产品：运用产品：系统特点：系统特点：WK-4、WK-8、WK-121杰出的变频调速性能；杰出的变频调速性能；2运转可靠性高；运转可靠性高；3能量不可回馈，相对耗能较高。能量不可回馈，相对耗能较高。2.可控硅整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统可控硅整流回可控硅整流回可控硅整流回可控硅整流回馈单馈单元、公用直流母元、公用直流母元、公用直流母元、公用直流母线变频调线变频调速系速系速系速系统统可控硅整流回可控硅整流回馈单元馈单元公用直流母线公用直流母线提升提升/行走行走1逆变器逆变器M3M
10、3M3M3M3M3M3回转回转逆变器逆变器推压推压/行走行走2逆变器逆变器+-运用产品：运用产品：系统特点：系统特点：WK-8、WK-101杰出的变频调速性能；杰出的变频调速性能；2能量可回馈到电网，节电；能量可回馈到电网，节电；3为降低逆变失败电流，需在逆变桥回为降低逆变失败电流，需在逆变桥回路串联电阻器。路串联电阻器。3.AFE整流回馈单元、公用直流母线变频调速系统提升提升/行走行走1逆变器逆变器M3M3M3M3M3M3M3公用直流母线公用直流母线AFE整流整流/回回馈馈单元单元 AFE 主AFE从从AFEAFEAFEAFE整流回整流回整流回整流回馈单馈单元、公用直流母元、公用直流母元、公
11、用直流母元、公用直流母线变频调线变频调速系速系速系速系统简图统简图提升提升2逆变器逆变器提升提升/行走行走1逆变器逆变器回转回转逆变器逆变器运用产品：运用产品：系统特点：系统特点：WK-20、 WK-27 、WK-35、WK-121杰出的变频调速性能；杰出的变频调速性能；2允许电网电压动摇范围大允许电网电压动摇范围大+10%，-30%1分钟分钟3功率要素可达功率要素可达1，或进展无功补偿可调整；，或进展无功补偿可调整；4无谐波分量，对电网无污染；无谐波分量，对电网无污染；5无逆变失败，运转可靠；无逆变失败，运转可靠；6能量可回馈、节电；能量可回馈、节电；7代表目前最先进的变频调速技术。代表目前
12、最先进的变频调速技术。大型矿用发掘机电气大型矿用发掘机电气系统简介系统简介1、进线电源：源：6kVAC3相相50Hz2.高、低高、低压集集电环3.主主变压器：器：6kV/660V5%辅助助变压器：器：6kV/400V5%特点：干式特点：干式环氧氧树脂脂浇注、副注、副边绕组为铜箔，具箔，具有温度有温度维护。4. 变频调速及自动化系统AFEAFEAFEAFE整流回整流回整流回整流回馈单馈单元、公用直流母元、公用直流母元、公用直流母元、公用直流母线变频调线变频调速系速系速系速系统简图统简图AFE主主提升提升/行走行走1提升提升2回转回转M3AFE从从6KV高压受高压受电器电器高压负荷高压负荷开关开关
13、隔离隔离开关开关主接主接触器触器主主变压器器6KV/20.66KVM3M3M3M3M3M3M3公共直流母线公共直流母线推压推压/行走行走2AFE整流回馈单元整流回馈单元逆变逆变器器“上位人机界面上位人机界面+PLC+PLC现场总线+AFE+AFE变频传动 三三级控制系控制系统简图人机人机界面界面2#提升提升1#提升提升2#AFE1#AFE司机室司机室ET200回转回转推压推压MPIPS CPUDPPLCPROFIBUSDP通讯线通讯线司机室司机室AFE整流回馈单元整流回馈单元逆变器逆变器SM338推压推压编码器编码器提升提升编码器编码器变变 频频 调调 速速 柜柜操操 作作 台台矿用用变频电动
14、机具有如下特点：机具有如下特点：l1 1留有充足的留有充足的转矩与温升裕度，确保矩与温升裕度，确保电机的出机的出l 力、运力、运转可靠性及可靠性及长寿命；寿命；l2 2非非传动端采用端采用进口口绝缘轴承，以防止承，以防止轴电流流l 构成；构成；l3 3设置置轴接地滑接地滑环，为轴电流提供接地通道；流提供接地通道；l4 4采用采用C C级绝缘资料，提高料，提高电机的温升裕度；机的温升裕度；l5 5转子子笼条条为铜合金合金资料，端部料，端部焊接采用感接采用感应l 焊一次成型，确保一次成型，确保笼条的条的焊接接质量，以量，以顺应 l 发掘机大扭矩、掘机大扭矩、频繁起制繁起制动的运的运转工况；工况；l
15、6 6埋埋设热敏敏电阻，阻，对电机机进展展过热维护。5. 变频电动机机提提 升升 电电 动动 机机行行 走走 电电 动动 机机6. 变频电动机控制特性曲线图中中实线为变频电动机机控控制制特特性性曲曲线，虚虚线为直直流流电动机机控控制制特特性性曲曲线，从从图示示可可看出：看出： 1 1最最大大发掘掘力力下下的的继续速速度度更更大大，发掘掘时更更显有有力力快速；快速；2 2满斗斗或或空空斗斗的的最最大大运运转速速度度更更高高，作作业效效率率会会更更高；高；3 3实线较之之虚虚线其其包包络面面积更更大大，阐明明变频系系统较直流系直流系统消消费效率会更高效率会更高 VM100%100%150%150%100%75%变频电动机控制特性曲线变频电动机控制特性曲线谢谢 谢！谢！启启动动画画面面主主控控画画面面电机过热缺点指示电机过热缺点指示逆变器形状指示逆变器形状指示辅助机构缺点指示辅助机构缺点指示光滑系统缺点指示光滑系统缺点指示
