开关磁阻电动滚筒在带式输送机驱动装置上的应用前景
摘要 本文介绍了开关硅队电动滚筒的基本原理、结构特点及其性能优势。作为一种新型的带式输送机驱动装豆,该产品发展潜力巨大,应用前景广阔。
l 引言
固定式和移动式带式输送机驱动装置的形式有三种,一种形式是电动机和减速器在驱动滚筒之外的分离式驱动装置,一种形式是减速器在滚筒体内、电动机在滚筒体外的外装式驱动装置,一种形式是将电动机和减速器共同置于滚筒体内的内装式驱动装置,该装置即为我们通常所说的电动滚筒,其英文名称为“DrumMotor”、“EeletriCRoellr”或“EecltcrialPulley,,。这三种形式的驱动装置无论哪一种方式均是由电动机、减速器和驱动滚筒三部分组成。
开关磁阻电动滚筒作为固定式或移动式带式输送机驱动装置而言,它完全不同于以上三种形式的驱动装置.开关磁阻电动滚筒实质上就是一个外转子开关磁阻电动机,开关磁阻电动机的外转子即为驱动滚简,它集电动机与驱动滚筒于一体,完全省掉了减速器,具有结构紧凑、安装空间小、维修简单方便的特点。
开关磁阻电动滚筒及其控制器一起构成了完整的开关磁阻电动滚筒驱动装置,该驱动装置
为典型的机电一体化产品,它完全具有开关磁阻电动机调速系统的各种功能。
2 开关磁阻电动滚简驱动装里
2.1开关磁阻电动滚筒驱动装置组成
开关磁阻电动滚筒驱动装置由开关磁阻电动滚筒、功率电路、转子位置检测器、电流检侧和控制单元等组成,其框图如图1所示。
2.2 开关磁阻电动滚筒工作原理
开关磁阻电动滚筒实质上为一个外转子开关磁阻电动机,其定转子均为凸极齿槽结构,定子上有若干集中绕组,转子上无绕组无鼠笼.图2为36/24极开关磁阻电动滚筒径向结构剖面。定子有36个齿极,转子有24个齿极,每个定子齿极设有一个线圈,位于径向相对的线圈串接成一相绕组,可组成A、B、C三相绕组。当某相绕组通电时,将产生一个使领近转子齿与该相绕组轴线相重合的电磁转矩。顺序对各相绕组通电(如A一B一C一A),则可使转子顺时针连续旋转,改变通电次序(如A一C一B一A),可使转子逆时针连续旋转。
为了检测电动滚筒转子的瞬时位置和转速,在滚筒内部装有转子位置检测器。转子位置检测
器是开关磁阻电动滚筒的重要特征部件,它由与转子形状和齿数均相同的转子模拟盘和光电传感器两部分组成,它实时检测转子的位置,并过控制单元有序地控制功率电路的工作。光电传感器采用高性能红外光电元件,其抗干扰能力强,耐热性能好,寿命长。
开关磁阻电动滚筒内部设有电磁抱闸系统,该抱闸系统为断电抱闸,用于防止带式翰送机上运物料 时电源突然断电导致带式输送机反向运行情况的发生。电机定子固定在滚筒轴和安装座上,转子固定在滚筒内表面上。滚筒轴为空心轴,电机功率电缆由空心轴引出到控制器,此外空心轴还兼做定子水冷管路,对电机定子绕组进行冷却。
2.3 功率电路原理
功率电路如图3所示,三相交流电源经二极管整流桥V转换为直流电源,6个IGBT功率开关和续流二极管组成三相半控桥式逆变电路,分别向电动滚筒三相绕组供电。当一相功率开关(如T,Tl)导通时,经端子(A,A’)向电动滚筒绕组(A组)通电。当功率开关关断时,该绕组通过续流二极管(D,口)向电容C续流和回馈能量,并使电流迅速降至零。这里功率开关同电动滚筒绕组相串联,避免了桥式逆变电路(如变频器)易发生上下桥臂元件直通短路的危险,故功率电路工作可靠性高,保护电路也随之简化。所有功率元件安装在散热板上,结构紧凑,散热效果好。
2.4 控制电路原理
开关磁阻电动滚筒控制器的控制电路由一个单片机及外围数字、模拟电路组成,其作用是根据给定信号和电动滚筒实际运行情况连续调节输出信号,通过驱动电路和功率电路改变电动滚筒的通电,使之达到规定的运行要求.其逻辑框图如图4所示。
由图4可知,开关磁阻电动滚筒驱动系统属速度、电流双闭环调速系统。通过脉冲宽度调制电路调节加于电动滚筒绕组上的电压和电流,实现调速和稳速的目的,通过逻辑电路改变绕组通电相序以改变电动滚筒的转向,并通过改变换向角度达到电动滚筒的电动或制动工作状态.电流限幅电路则改善了电动滚筒转动的平稳性,且提高了控制器和电动滚筒工作的安全性。此外,控制电路有多种保护和自诊断功能。由于单片机程序的可修改性,所以可方便地满足机械负载对电动滚筒运行性能的各种特殊要求.
显示电路用来显示各种给定信号和电气信号,如电动滚筒的起动、停止、方向、转速信号及
故障信号等,操作人员一目了然.显示一般用数码管、发光管或液晶汉显来实现.
3 开关磁阻电动滚简在带式转送机驱动装上的应用优势
开关磁阻电动滚筒作为一种新型驱动装置,在带式输送机驱动装置上的应用中具有滚筒结构、性能、应用和可靠性方面的优势。
3.1滚筒结构优势
开关磁阻电动滚筒实质上为一个外转子开关磁阻电动机,其定子上有若干集中绕组,而转子上无绕组无鼠笼,因此,其转子具有绝缘强度好,各相绕组无重迭,不易发生相间短路;不怕热,不会发生断条现象;机械强度高,适应冲击负载,适应高速运行,转动惯量低,有快速的动态响应。
3.2性能优势
开关磁阻电动滚筒起动转矩大电流小,如130%起动电流时150%起动转矩;起动次数无限制,适应频繁起动制动和正反转;综合效率高,在转速和转矩大范围变化时均保持较高的效率。易于实现电动和制动运行状态转换,实现四象限运行;自身构成自同步系统,在过载和堵转时不会失步,并保持稳定运行。
3.3应用优势
开关磁阻电动滚筒可方便实现各种机械特性,可根据需要改变机械特性的软硬,能构成恒速系统或转矩调节系统,方便实现2台或多台开关磁阻电动滚筒的同步运行,并使之输出转矩基本一致;可采用不同结构型式,满足特殊要求.
3.4工作可靠性优势
开关磁阻电动滚筒与交流变频器相比,功率电路采用较少的开关元件,且开关元件与电机绕组相串联,不会发生直通短路现象。
4 开关磁阻电动滚筒在带式轴送机驱动装上的应用前景
鉴于开关磁阻电动滚筒具有结构简单、传动效率高、工作可靠、占据空间小、安装维修方便等优点,并且适合在各种恶劣环境条件下工作,所以在带式翰送机驱动装置上它完全可以替代一般电动滚筒而广泛应用于采矿、冶金、煤炭、交通、能源、粮食、烟草、化工、建材、邮电、航空、农林、印刷、商业等各个生产建设领域。
总之,随着开关磁阻电动滚筒设计、制造技术的不断提高和制造材料的不断改进以及高新
技术的引入,开关磁阻电动滚筒所涉及的应用范围将会越来越广,开关磁阻电动滚筒在国民经济各个领域中的作用也会越来越重要。
