【变频器】矿山长皮带机频烧电机原因及解决办法

    矿山长皮带机频烧电机原因及解决办法

出现的故障

某水泥公司石灰石矿山输送皮带机长9.3km，投入生产运行几周后，2台拖动电动机的电缆相继被击穿，于是将电缆更换成高压电缆，耐压等级10000v，并有屏蔽层，此后电缆不再被击穿。但3个月后，2台电动机连续被烧毁。将烧毁的电动机送至电机厂，加强绝缘，但1个月后电动机又被烧毁，截至当年年底，共烧毁电动机5台。

皮带机工作情况

1．拖动方案。长皮带机由3台690v/400kw变频电动机拖动，山下1台，山上2台。每台电动机各由1台abb公司电压源型的acs800系列变频器控制，变频器直流母线通过制动斩波器与制动电阻相连。3台变频器以主从方式进行控制，转矩跟随。皮带机最大设计输送能力为1000t/h，石灰石的输送量由喂料板喂机控制，正常情况下，输送量设定为800t/h，每天运行16h（2个班），即可满足2条5000t/d生产线的需求。此时，电动机工作处于发电状态，测得电动机电流约为290a。

2．运行状态分析。该矿山长皮带机运行方向与水平面成一定角度，根据力学原理，板喂机下到皮带上的物料将产生一个沿皮带运行方向，且与皮带阻力f方向相反的下滑力f，若皮带上物料量增加，则下滑力f增大，当下滑力大于皮带阻力f时，电动机牵引力f'为负值，其方向与皮带阻力相同，即下滑力克服皮带阻力拖动皮带及电动机运行，此时电动机必须提供制动力，否则，皮带将越转越快，造成飞车。因此，选择变频器对电动机进行控制，当板喂机喂料量一定时，皮带上的总料量与皮带速度成反比，皮带速度越快，皮带上的石灰石总量越小，皮带越不容易飞车。因此，皮带启动后，变频器一般设定为50hz。

3．工况描述。由于下山皮带太长，不易启动，因此利用变频器的软启动功能启动皮带机。启动后，由山上2台电动机即可拖动，停掉山下电动机。随着板喂机的喂料（喂料量800t/h），皮带上的料量逐渐增大，随之产生的下滑力也逐渐增大，电动机电流逐渐减小。当下滑力等于皮带阻力时，电动机不输出力矩，电动机由电动状态开始进入再生发电状态。随着皮带上的料量继续增大，电动机完全进入发电状态，并提供制动力矩，电动机电流逐渐增大，当石灰石到达山下时，电动机进入稳定的发电状态。此时，电动机产生的能量由变频器的逆转器传递到变频器的直流母线上，使直流母线电压升高，当升高到一定程度（这里设定为20%），斩波器开始工作，将这部分电能消耗在制动电阻上。若当正在运转的变频器出现故障跳闸时，制动力矩不足，此时自动启动山下电动机，补充制动力矩。

综上所述，此处的变频器功能有2个，一是皮带机的软启动。二是在正常生产中，通过斩波器将电动机产生的电能消耗在制动电阻上，提供制动力。

故障分析

电动机维修并重新投入生产后，在带载情况下分别请abb工程师和电机厂的技术人员到现场用示波器进行检查，变频器输出端的波形正常，但电动机的定子接线端的波形失真特别严重，电压波峰与波谷最大差值可达2500v。

几次电动机烧毁情况基本一样，整个电动机线圈并没有过电流发热的烧痕。除了烧毁处外，其他部分线圈绝缘都没有问题，并且烧毁处为线圈曲率半径较小处，因此可以断定，电动机烧毁是因为高压击穿，破坏了线圈绝缘，造成匝间短路，从而烧毁了电动机。