本實用新型涉及礦用提升機領(lǐng)域，具體涉及一種低成本的礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置。

背景技術(shù)：

礦井提升機在礦山生產(chǎn)的全過程中擔(dān)負(fù)著人員、礦物、材料及設(shè)備的上下和運輸工作，對生產(chǎn)效率具有重要影響。礦井提升機如果出現(xiàn)設(shè)備故障，會因為不能及時修復(fù)或更換損壞部件，造成停產(chǎn)事故，其經(jīng)濟損失巨大。為此礦井提升機的多個重要部件均要求為冗余設(shè)計配置，以保證當(dāng)提升機一個或幾個部件發(fā)生故障時，其冗余部件可以短時或永久繼續(xù)工作。礦井提升機主要構(gòu)成的電氣傳動部件為變頻器傳動部件，對變頻器傳動部件中的低頻變頻器而言，由于其變頻器價格相對較低，且各品牌變頻器廠家現(xiàn)貨較多，礦山無論是計劃多買同樣功率一臺做冗余備機或者發(fā)生變頻器事故時再緊急購買或借用，都相對比較容易解決，不會對礦山造成長時間停車的故障，故設(shè)計及配置可以不考慮備用冗余變頻器。

如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中高壓變頻器傳動系統(tǒng)帶動礦井提升器的傳動控制電路，但當(dāng)?shù)V井提升機高壓傳動系統(tǒng)的高壓變頻器發(fā)生故障，其簡單的故障問題可以通過采用更換高壓變頻器備用單元或者將高壓變頻器故障單元旁路技術(shù)來短時處理，而當(dāng)高壓變頻器單元故障的較多或者沒有購買高壓變頻器備用單元、或者高壓變頻器的移相變壓器、控制部分等發(fā)生故障后，就只能等待修理，而高壓變頻器一般都是定制生產(chǎn)，如果備品備件不能及時供應(yīng)，就會造成礦井提升機故障停機時間過長，有的甚至停機十多天，嚴(yán)重影響了礦山的生產(chǎn)效率，而高壓變頻器又是一種成本較高、投資較大的設(shè)備，且占地面積較大的設(shè)備，讓礦山購買一套同功率高壓變頻器作為備用冗余顯然不切實際。因此研制一種低成本的高壓變頻器冗余備用裝置就顯得格為重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為：提供一種低成本的礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案為：一種礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置，包括高壓變頻器，高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器，高壓電源與高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器的一端連接，高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器的另一端與所述高壓變頻器的輸入端連接，高壓變頻器的輸出端與礦用提升機電機的電源輸入端連接，還包括低頻變頻器，低頻進(jìn)線刀開關(guān)、低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器、第一高壓切換刀開關(guān)、第二高壓切換刀開關(guān)，低頻電源進(jìn)線經(jīng)低頻進(jìn)線刀開關(guān)、低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器后與低頻變頻器的輸入端連接，低頻變頻器的輸出端經(jīng)第二高壓切換刀開關(guān)后與礦用提升機電機的電源輸入端連接；所述低頻變頻器的輸出頻率滿足f2=U2*f1/U1，所述f1為礦用提升機電機的額定頻率，所述U1為礦用提升機電機的額定電壓，所述U2為所述低頻變頻器的輸出電壓；高壓變頻器的輸出端通過第一高壓切換刀開關(guān)后與礦用提升機電機的電源輸入端連接，所述第一高壓切換刀開關(guān)和所述第二高壓切換刀開關(guān)通過第一連鎖機構(gòu)連鎖連接，當(dāng)所述第一高壓切換刀開關(guān)閉合時，所述第一連鎖機構(gòu)使所述第二高壓切換刀開關(guān)斷開，當(dāng)所述第一高壓切換刀開關(guān)斷開時，所述第一連鎖機構(gòu)使所述第二高壓切換刀開關(guān)閉合。

所述的一種礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置，還包括第二連鎖機構(gòu)，所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器和所述低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器通過第二連鎖機構(gòu)連鎖連接，當(dāng)所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器閉合時，所述第二連鎖機構(gòu)使所述低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器斷開，當(dāng)所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器斷開時，所述連鎖機構(gòu)使所述低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器閉合。

所述礦用提升機電機的額定電壓為6KV，額定頻率為50Hz，所述低頻變頻器的輸出電壓為660V，所述低頻變頻器的輸出頻率為5.5Hz。

所述礦用提升機電機的額定電壓為10KV，額定頻率為50Hz，所述低頻變頻器的輸出電壓為660V，所述低頻變頻器的輸出頻率為3.3Hz。

所述第一連鎖機構(gòu)和所述第二連鎖機構(gòu)為機械連鎖機構(gòu)或電氣連鎖機構(gòu)。

所述低頻變頻器包括制動部分，所述制動部分采用提升機變頻專用不銹鋼電阻。

所述的一種礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置，還包括高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)，高壓柜電源進(jìn)線端與所述高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)的一端連接，高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)的另一端與所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器的一端連接。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：本實用新型采用一種低成本、冗余的低頻變頻器作為高壓變頻器備用傳動的辦法，就能解決礦井提升機因為高壓變頻器發(fā)生故障而長時間停車的問題，此種方法由于且具有良好的低速拖動性能，就能使礦井提升機繼續(xù)生產(chǎn)，為礦山減少了高壓變頻器停車帶來的損失，此低頻傳動系統(tǒng)不僅能為高壓變頻器進(jìn)行冗余拖動，還能作為高壓變頻器低速制動時使用。低頻變頻器由于容量小，因此價格是其冗余的高壓變頻器價格的最少五分之一以上，礦方可以經(jīng)濟的配置一套并集成到礦井提升機控制系統(tǒng)中，使用礦井提升機高壓變頻器冗余低頻變頻器，提升系統(tǒng)性能，且能為礦山節(jié)省大量資金。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中礦井提升機高壓變頻器的傳動控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的礦井提升機高壓變頻器冗余裝置的傳動控制電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例；基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

如圖2所示，為本實用新型實施例提出的一種礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置，包括變頻傳動系統(tǒng)和低頻傳動系統(tǒng)，其中，高頻傳動系統(tǒng)包括高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)1、高壓變頻器3，高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器2，第一高壓切換刀開關(guān)4、高壓柜電源進(jìn)線端與所述高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)1的一端連接，高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)1的另一端與所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器2的一端連接，高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器2的另一端與所述高壓變頻器3的輸入端連接，高壓變頻器3的輸入端通過第一高壓切換刀開關(guān)4后與礦用提升機電機的電源輸入端連接；低頻傳動系統(tǒng)包括低頻變頻器7，低頻進(jìn)線刀開關(guān)5、低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6、第二高壓切換刀開關(guān)8，低頻電源進(jìn)線經(jīng)低頻進(jìn)線刀開關(guān)5、低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6后與低頻變頻器7的輸入端連接，低頻變頻器7的輸出端經(jīng)第二高壓切換刀開關(guān)8后與礦用提升機電機的電源輸入端連接；所述低頻變頻器7的輸出頻率滿足f2=U2*f1/U1，所述f1為礦用提升機電機的額定頻率，所述U1為礦用提升機電機的額定電壓，所述U2為所述低頻變頻器7的輸出電壓；所述第一高壓切換刀開關(guān)4和所述第二高壓切換刀開關(guān)8通過第一連鎖機構(gòu)9連鎖連接，當(dāng)所述第一高壓切換刀開關(guān)4閉合時，所述第一連鎖機構(gòu)9使所述第二高壓切換刀開關(guān)8斷開，當(dāng)所述第一高壓切換刀開關(guān)4斷開時，所述第一連鎖機構(gòu)9使所述第二高壓切換刀開關(guān)8閉合。

本實施例通過帶機械連鎖機構(gòu)的高壓切換刀開關(guān)，實現(xiàn)高壓變頻器與低頻變頻器工作模式的切換運行。當(dāng)高壓變頻器工作時，低頻變頻器不工作，當(dāng)高壓變頻器發(fā)生故障暫時無法修好時，通過高壓切換隔離刀開關(guān)，將低壓頻器接入低壓電源，礦井提升機就可以實現(xiàn)低速工作。當(dāng)高壓變頻器修好后，可以通過高壓切換刀開關(guān)，將高壓變頻器接入高壓電源，礦井提升機就可以高速正常工作。此外，該裝置中還可以設(shè)置反饋信號保護(hù)功能、運行狀態(tài)指示功能等。

低頻變頻器的設(shè)計和建模是針對低壓電機的，其輸出的電壓與頻率基本上為線性關(guān)系，而礦井提升機高壓變頻器控制電機電壓為6KV或10KV電機，因此按照設(shè)計理論低頻變頻器是不能直接控制6KV或者10KV的高壓電機長期工作的，通過給低頻變頻器開發(fā)的一套專用軟件程序，能改變低頻變頻器輸出電壓與頻率的線性關(guān)系。用電壓與頻率分別控制來達(dá)到低壓小功率變頻器長期低速拖動高壓大功率電動機的目的，從而實現(xiàn)了低壓小功率變頻器作為高壓大功率變頻器冗余電氣拖動裝置的目的。具體過程為：根據(jù)電動機的磁通量不能發(fā)生變化的原理及電動機的轉(zhuǎn)矩和電動機的壓頻比（電壓U/頻率f）成正比原理，我們就可以計算出，當(dāng)電動機額定電壓為6KV時，其頻率f1=50Hz，若采用660V低頻變頻器，則根據(jù)壓頻比U1/f1=U2/f2，其頻率f2=5.5Hz；當(dāng)電動機為10KV時，若采用660V低頻變頻器，則根據(jù)壓頻比U1/f1=U2/f2，其頻率f2=3.3Hz，同時選用的低頻變頻器容量只為高壓變頻器容量的15%，所以若要保證低頻變頻器同樣力矩拖動高壓電機，低頻變頻器根據(jù)不同電壓的高壓電機處于5.5Hz或3.3Hz低頻段運行即可，這就是低壓小功率變頻器來拖動高壓大功率電動機的原理。

進(jìn)一步地，如圖2所示，本實用新型實施例的一種礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置，還可以包括第二連鎖機構(gòu)10，所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器2和所述低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6通過第二連鎖機構(gòu)10連鎖連接，當(dāng)所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器2閉合時，所述第二連鎖機構(gòu)10使所述低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6斷開，所述當(dāng)所述高壓進(jìn)線保護(hù)斷路器2斷開時，所述連鎖機構(gòu)10使所述低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6閉合。

進(jìn)一步地，所述第一連鎖機構(gòu)9和所述第二連鎖機構(gòu)10可以為機械連鎖機構(gòu)或電氣連鎖機構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以根據(jù)需要，選擇合適的連鎖機構(gòu)來實現(xiàn)連鎖目的。連鎖機構(gòu)的設(shè)置，可以防止高壓變頻與低頻變頻系統(tǒng)出現(xiàn)誤操作工作模式。

本實用新型的一種礦井提升機高壓變頻器冗余備用裝置的操作流程為：當(dāng)高壓變頻器未出現(xiàn)故障時，先閉合高壓進(jìn)線隔離刀開關(guān)1，再閉合高壓進(jìn)線斷路器2，連鎖機構(gòu)10使低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6斷開，低頻變頻器停止工作，最后閉合高壓切換隔離刀開關(guān)4，連鎖機構(gòu)9使高壓切換隔離刀開關(guān)8斷開，此時，高壓變頻器運行帶動電機運行；當(dāng)高壓變頻器出現(xiàn)故障需要啟動低頻傳動系統(tǒng)時，先斷開高壓切換隔離刀開關(guān)4，連鎖機構(gòu)9使高壓切換隔離刀開關(guān)8閉合，再閉合低頻進(jìn)線刀開關(guān)5，最后閉合低頻進(jìn)線保護(hù)斷路器6，連鎖機構(gòu)10使高壓進(jìn)線斷路器2斷開，高壓變頻器停止工作，低頻變頻器7工作，帶動礦井提升機電機運行。

進(jìn)一步地，所述低頻變頻器1包括制動部分，所述制動部分采用提升機變頻專用不銹鋼電阻，該電阻為能耗制動電阻器，配合低頻變頻器實現(xiàn)低頻傳動系統(tǒng)減速或下放回饋制動。

其中，低頻傳動系統(tǒng)接自礦山低壓專用電源或者專門配置的低頻傳動系統(tǒng)配電系統(tǒng)，低壓配電系統(tǒng)可以采用雙回路電源供電，裝有斷路器并具有欠壓、過流等保護(hù)功能，低頻變頻器可以采用全數(shù)字交流低頻變頻器，實現(xiàn)低頻穩(wěn)速運行，并具有與控制系統(tǒng)PLC通訊功能、良好的堵轉(zhuǎn)特性、堵轉(zhuǎn)電流可以隨意設(shè)定、并且實際電流值不會超過設(shè)定值。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。