[摘 要]我國經(jīng)濟的發(fā)展離不開煤炭行業(yè)的帶動。近年來，煤礦膠帶輸送機中的驅(qū)動部分——異步電機逐步暴露出一系列的問題，如啟動轉(zhuǎn)矩不夠、啟動電流過大，對電路網(wǎng)絡(luò)沖擊大、運行噪聲大、維護成本高等，給煤炭行業(yè)發(fā)展造成不良影響。為了應(yīng)對這些問題，智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)的作為新型驅(qū)動引入膠帶機中�；�于此，本文便以智能永磁系統(tǒng)在煤礦膠帶輸送機中的應(yīng)用為研究主題，對永磁系統(tǒng)進行了初步研究，希望給相關(guān)人員提供參考。
　　[關(guān)鍵詞]異步電動機；智能永磁系統(tǒng)；煤礦膠帶輸送機；應(yīng)用
　　中圖分類號：S555 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0199-01
　　前言
　　煤炭采掘是我國傳統(tǒng)的重工業(yè)。就煤炭行業(yè)來說，過去膠帶傳輸機使用的主要是異步電動機作為驅(qū)動動力，但是就實際的使用情況來看，這種驅(qū)動機普遍存在著如轉(zhuǎn)速不足、啟動電流過大、運行噪音大、轉(zhuǎn)電效率低、故障率高、維修費昂貴等問題，給煤炭行業(yè)造成了不良影響。而隨著科技進步，新型的智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)已經(jīng)被逐步應(yīng)用到膠帶傳輸機當中，與異步電機相比，智能永磁系統(tǒng)在運行、使用、耗電等方面都有非常優(yōu)秀的表現(xiàn)，是解決異步電機問題的最佳出路，下面我們便結(jié)合智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)對其在膠帶機中的應(yīng)用進行考察分析。
　　1 智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)的基本情況
　　1.1 智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)的構(gòu)成
　　大體來說，智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)可以分為“電子控制系統(tǒng)”、“智能伺服控制器”、“永磁電機”及“水冷降溫裝置”等四個主要的部分。其中，永磁電機在本質(zhì)上屬于一種使用交流電的電機，電機定子通過三相相差120°的交流電驅(qū)動，其中的轉(zhuǎn)子則使用永磁體（圖1）。
　　再者，智能伺服控制器是結(jié)合永磁電機的具體情況而進行研發(fā)的控制裝置，再通過計算機中的軟件，操作人員可以精確地進行控制，大大降低了電機啟動電力大、不易控制、轉(zhuǎn)速不均等問題的發(fā)生率。
　　1.2 永磁直驅(qū)系統(tǒng)工作原理
　　可以說，永磁直驅(qū)電機和變頻器是該系統(tǒng)的主要部分。永磁直驅(qū)電機屬于同步電機系列，因此沒有配設(shè)減速器，電機與膠帶傳送機中的滾筒直接連接。變頻器是控制電機轉(zhuǎn)速的裝置，利用同步伺服矢量控制實現(xiàn)了對電機的直接轉(zhuǎn)矩控制。因此，電機通過來自變頻器的直接轉(zhuǎn)矩控制，可以實現(xiàn)約額定轉(zhuǎn)矩兩倍的轉(zhuǎn)矩，變頻器的存在能夠讓電機啟動時能夠從較為慢速的狀態(tài)開始，從而防止電機快速開啟時產(chǎn)生的巨大電流對電路造成的破壞，及快速轉(zhuǎn)速對整個輸送機機械的沖擊，因此永磁直驅(qū)系統(tǒng)通過這兩個方面的改進，減少了對電路和設(shè)備的破壞。
　　2 異步電機系統(tǒng)與永磁系統(tǒng)的比較分析
　　2.1 基本結(jié)構(gòu)的比較分析
　　過去的膠帶輸送機使用的驅(qū)動動力一般包括了異步電機、耦合裝置及減速器。新型的智能永磁系統(tǒng)則將永磁電機直接與膠帶機相連，較異步電機來說，永磁系統(tǒng)沒有減速器及耦合器等間接裝置，采用與膠帶機直連的方式可以實現(xiàn)較短的傳動鏈，因此可以明顯看出永磁系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)更為簡單有效，有著更為突出的實用性和使用效率。
　　2.2 使用性能的比較分析
　　不同的連接結(jié)構(gòu)，造成了傳統(tǒng)異步電機與永磁系統(tǒng)在使用性能方面的較大差異，過去的異步電機在經(jīng)過長時間、廣范圍的使用后已經(jīng)暴露出來不少問題，智能永磁電機的出現(xiàn)可以說在很大程度上對以往驅(qū)動的優(yōu)化調(diào)整，具體來說有以下三個方面的表現(xiàn)：
　�。�1）運行的可靠性方面
　　上文提到，異步電機的驅(qū)動裝置除了電機外，還包括了耦合裝置、減速器等，如此一來異步電機系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，故障率也相對較高；而永磁系統(tǒng)采用了永磁電機與膠帶機直連的方式，機械結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，制動鏈明顯減少，因此故障率也隨之大大降低，在運行方面更為可靠。
　�。�2）使用的安全性方面
　　過去的膠帶機驅(qū)動基本上不配設(shè)變頻器，而異步電機啟動時需要的轉(zhuǎn)矩一般在額定的60%左右，這樣的結(jié)果是其較難完成膠帶機的滿載運行，且容易引發(fā)電機燒毀的事故，因此其安全性較差，為了解決這些問題往往需要增加電機容量以實現(xiàn)啟動。相較之下，智能永磁直驅(qū)電機因為采用了變頻電機和伺服控制器，其啟動的轉(zhuǎn)矩可以達到約額定轉(zhuǎn)矩兩倍，因此啟動起來較為簡單，防止因啟動電流過大對電機產(chǎn)生的破壞問題。同時，變頻的引入也使得啟動時電流對電路網(wǎng)絡(luò)的沖擊大大降低。
　�。�3）機械效率及能耗方面
　　如果將異步電機與永磁電機相比可以發(fā)現(xiàn)，永磁電機在功率因數(shù)上有著更為優(yōu)秀的表現(xiàn)，其配套的變頻系統(tǒng)及電源容量也更為精簡。就電力能耗來說，過去的異步電機轉(zhuǎn)電效率約為70%～80%，而永磁電機的效率可以接近95%，因此在能耗上使用永磁電機作為驅(qū)動力有著明顯的優(yōu)勢。此外，永磁電機除了在額定負載區(qū)表現(xiàn)突出外，在低負載的情況下效率更為顯著，關(guān)于兩者在不同使用情況下的效率比例，詳見圖2。
　　3 智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)的應(yīng)用及效果
　　3.1 節(jié)能及經(jīng)濟效果
　　就上文所述，由于智能永磁系統(tǒng)相對精簡了減速機、耦合器等裝置，因此在機械效率上大大提升，較傳統(tǒng)異步電機驅(qū)動來說，節(jié)能約15%。
　　3.2 生產(chǎn)效率及相關(guān)維護
　　智能永磁系統(tǒng)使用了伺服控制器作為啟動裝置，在辨識參數(shù)技術(shù)與空間矢量控制等方面有了顯著提升，實現(xiàn)了勵磁電流與轉(zhuǎn)矩電流的分開操控，從而使得進入電機的電流基本上成為轉(zhuǎn)矩電流，從結(jié)果來看在控制方面更為精準，也減少了能耗。
　　同時，因為智能永磁系統(tǒng)精簡了減速器、耦合器、冷卻裝置等，使得在對膠帶傳輸機的后期維護當中也減少了維護工序，使得維修成本降低、停機時間減少，實現(xiàn)了機器產(chǎn)時間短的穩(wěn)定運行，提升了煤礦開掘的工作效率。
　　4 結(jié)語
　　在上文，我們在介紹智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)的組成、工作原理及與傳統(tǒng)異步電機驅(qū)動的比較的基礎(chǔ)上，較為細致地對智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)進行了考察與分析。我們得出的結(jié)論是：智能永磁直驅(qū)系統(tǒng)無論是在日常運行方面還是在日后的維護保養(yǎng)方面，較異步電機有了較大的改善，在使用效率及能耗方面更是有著優(yōu)秀的表現(xiàn)，因此可以完全勝任當前煤礦開掘中膠帶傳輸機動力驅(qū)動的任務(wù)，具有良好的前景與推廣意義。
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