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皮带输送机驱动系统的技术分析
作者:输送机械设备网  发布于:2015-1-16 10:20:50  浏览量:
 
 [摘要]本文对输送机驱动系统作了分析和比较,对皮带输送机传动的变频控制(VFC)方法在中、高压领域的应用进行了讨论;对使用高压IGBT基于中性点箝位原理的三电平逆变器以及采用转子磁场矢量控制策略的感应电机传动系统进行了讨论。

  1、直接驱动
  (1)全电压启动
  在全电压启动设计中,皮带输送机驱动轴通过齿轮传动直接连接到电机。直接全压驱动没有为变化的传送负载提供任何控制,根据输送机满载和空载功率需求的比率,空载启动时比满载可能快3~4倍。此种方式的优点是:免维护,启动系统简单,低成本,可靠性高。但是,不能控制启动扭矩和最大停止扭矩。因此,这种方式只用于低功率、结构简单的输送机传送驱动中。
  (2)降压启动
  随着传送驱动功率的增加,在加速期间控制使用的电机扭矩变得越来越重要。由于电机扭矩是电压的函数,电机电压必须得到控制,一般用可控硅整流器(SCR)构成的降压启动装置,先施加低电压拉紧输送带,然后线性的增加供电电压直到全电压和最大带速。但是,这种启动方式不会产生稳定的加速度,当加速完成时,控制电机电压的SCR锁定在全导通,为电机提供全压。此种控制方式功率可达到750kW。
  (3)绕线转子感应电机
  绕线转子感应电机直接连接到驱动系统减速机上,通过在电机转子绕组中串联电阻控制电机转矩。在传送装置启动时,把电阻串联进转子产生较低的转矩,当传送带加速时,电阻逐渐减少保持稳定增加转矩。在多驱动系统中,一个外加的滑差电阻可能将总是串联在转子绕组回路中以帮助均分负载。该方式的电机系统设计相对简单,但控制系统可能很复杂,因为它们是基于计算机控制的电阻切换。当今,控制系统的大多数是定制设计来满足传送系统的特殊规格。绕线转子电机适合于需要400kW以上的系统。
  (4)直流(DC)电机
  大多数传送驱动使用DC并励电机,电机的电枢在外部连接。控制DC驱动技术一般应用SCR装置,它允许连续的变速操作。DC驱动系统在输送机上是简单的,但设计的电子电路,监测和控制整个系统,相比于其他软启动系统的选择是昂贵的,但在转矩、负载均分和变速为主要考虑的场合,它又是一个可靠的、节约成本的方式。DC电机一般使用在功率较大的输送装置上,包括需要输送带张力控制的多驱动系统和需要宽变速范围的输送装置上。
  2、CST液力调速系统
  CST是基于机械的调速系统,主要由二级或三级齿轮减速器、湿式线性离合器、液压控制器及冷却系统组成。主电动机可空载起动到全速,速度负反馈伺服控制系统驱动液压控制器调节离合器的液体压力,通过油膜剪切力驱动负载,使输出力矩与液体压力成正比,从而按设定的速度曲线驱动皮带输送机。该驱动系统具有较好的线性度,输出速度及加速度基本不受负载波动的影响。其优点是可实现可控起动和可控停车功能,其控制精度较高,在长距离、大运量、大功率的皮带输送机系统中可采用多点驱动的方式。降低输送带的静张力,从而降低输送带的强度要求,减小了输送机投资。
  3、液力偶合器
  流体动力偶合器通常被称为液力偶合器,由三个基本单元组成:充当离心泵的叶轮,推进水压的涡轮和装进两个动力部件的外壳。流体从叶轮到涡轮,在从动轴产生扭矩。由于循环流体产生扭矩和速度,在驱动轴和从动轴之间不需要任何机械连接。这种连接产生的动力决定于液力偶合器的充液量,扭矩正比于输入速度。因在流体偶合中输出速度小于输入速度,其间的差值称为滑差,一般为1%~3%。传递功率可达几千千瓦。
  实践表明,使用高压IGBT的中点嵌位三电平逆变器本身可以提供电机终端所需的供电中高压,使变频控制的应用更为简单。采用HV2IGBT的中点嵌位三电平逆变器以及使用转子磁场矢量控制策略的感应电机变频传动,使皮带输送机驱动系统具有非常优秀的的性能,显示出良好的应用前景。


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