煤礦生產中的許多環(huán)節(jié)消耗大量電能，如提升運輸、井下通風、排風等。在這種情況下，變頻器的應用為煤礦生產節(jié)能帶來了好消息，不僅提高了煤礦生產的效率和質量，而且更好地節(jié)約了電能，對節(jié)能減排起到了重要作用。那么變頻器，的工作原理是什么呢？在實際煤礦生產中如何使用變頻器節(jié)能？設計中應采取哪些措施來提高變頻器？讓我們一起討論一下。

一、變頻器及其工作原理。

變頻器主要采用變頻技術和微電子技術。變頻器的基本工作原理是通過改變電流頻率來控制交流電機的功率控制設備。除了運行交流機械設備，變頻器還可以通過改變電壓和電源頻率來實現節(jié)能調速的功能，有效降低了機械設備的能耗，給煤礦機電設備帶來了更大的經濟效益。變頻器除了節(jié)能之外，還可以提供很多保護功能，比如對一些機電設備的過壓、過載、過流提供保護。

二、變頻器在煤礦機電設備中的應用。

1、在帶式輸送機中的應用。

目前變頻器在煤礦機電設備中的應用主要體現在帶式輸送機上，其主要工作原理是通過皮帶彈性的物理特性來實現的。當皮帶靜止或運轉時，它含有大量的能量。如果在啟動時沒有增加一些軟啟動裝置，皮帶中的能量會迅速釋放。如果產生過大的張力，皮帶將很容易被扯掉。由于變頻器，這一現象得到了很大的緩解，通過對帶式輸送機的改進，給企業(yè)帶來了許多經濟效益和社會效益。主要表現在以下幾個方面:

（a）變頻器在帶式輸送機上增加軟啟動模式，使帶式輸送機在行駛過程中緩慢啟動，使皮帶張力緩慢增加而不是瞬間增加，軟啟動時皮帶中的能量緩慢釋放，有效防止皮帶在啟動過程中斷裂；

（b）變頻器的使用也使帶式輸送機實現了多電機驅動時的功率平衡。當使用變頻器驅動時，通常采用一臺電機一臺控制裝置的方法。當多臺電機同時使用時，可以更好地實現主控和從控，也可以實現功率平衡。

（c）變頻器可以在帶式輸送機中起到降低皮帶強度的作用，有效延長了帶式輸送機的使用時間，降低了對皮帶強度的要求，從而間接降低了煤礦機電設備的成本投入。

（d）變頻器在帶式輸送機中的應用可以更高效地提高機電設備的使用壽命，降低設備的維護量和維護成本。此外，帶式輸送機對機械設備、零部件等無力沖擊。在使用過程中，這也大大減少了帶式輸送機的維護次數和維護量。

2、變頻器在礦井提升設備中的應用。

提升設備的主要功能是沿礦井運輸礦石、煤炭、矸石或矸石，提升人員、設備和器材等。因此在使用過程中會產生很大的功耗，通過使用變頻器，有效提高了電力的使用效率。礦井提升設備在整個煤礦生產中起著重要的作用，其安全性和質量一直是保障煤礦生產安全和預防煤礦坍塌事故的關鍵。因此，在新礦設計和老礦改造中，首先要把礦井提升機的電氣設備放在首位，通過各種比較，根據礦井的具體情況，選擇適合煤礦生產的機械設備。采用變頻器后，使用礦井提升設備的優(yōu)勢主要表現在以下幾個方面:

（a）采用變頻器，使得礦井提升設備的控制精度更高，而且由于變頻器，采用了磁通矢量控制，交流電機的調速性能幾乎與DC電機相當，控制精度非常高；

（b）利用變頻器提高礦井提升設備的工作可靠性。變頻器使用電氣元件，比其他元件壽命長。并且具有完善的保護功能，應用于礦井提升設備時，使其工作可靠性很高；

（c）變頻器的使用也減少了礦井提升設備的維護工作量，不僅提高了設備使用效率，還大大減少了工作人員對設備的維護和檢修，降低了工作人員的工作強度。

（d） 變頻器的使用使其調速范圍廣，屬于無級調速，低速時穩(wěn)定性好。

三、變頻器煤礦設備節(jié)能。

1、帶式輸送機變頻節(jié)能

采用變頻器后，帶式輸送機的節(jié)能效果主要體現在系統(tǒng)功率因數和系統(tǒng)效率兩個方面:

（a）提高系統(tǒng)功率因數。

正常情況下，煤礦設備在設計上有較大的余量，工作時大多不能滿負荷運行。機電設備在滿載電壓和全速時往往負載較小，有時空載運行，使得機械設備的使用效率過低。空載或輕載運行給整個皮帶輸送設備造成了許多不必要的功率損失。變頻器用于帶式輸送機時，在帶式輸送機運行過程中功率因數已達到0.9 kW以上，大大提高了運行效率，基本消除了輕載、空載現象。

（b）提高系統(tǒng)效運行率。

使用變頻器時，電機直接與減速器連接，減少了液力偶合器的使用。由于液力偶合器本身使用液體旋轉，其使用效率相對較低，變頻器的使用使整個皮帶輸送系統(tǒng)的效率提高了5% ~ 10%。

另外，礦山一般距離變電站較遠，不同時期電壓變化比較大。變頻器本身具有穩(wěn)壓功能，間接起到節(jié)能的作用。

由此可見，變頻器無論是對煤礦機械設備的技術升級還是經濟效益都將帶來巨大的效益。隨著時代的發(fā)展，變頻器將在帶式輸送機設備中得到更廣泛的應用。

2、 礦井提升設備應用變頻器節(jié)能的實施方案。

由于變頻器的調速方式主要是轉差功率不變，因此調速過程中的節(jié)能效果主要體現在以下兩個方面。

（1）提升過程中的節(jié)能。

礦井絞車處于提升狀態(tài)時，電機處于電動工作狀態(tài)。由于絞車是恒扭矩負載，變頻器通過調節(jié)其轉速來實現節(jié)能，當轉速降低時，可以達到相應程度的節(jié)能效果。

（2）下降過程中的節(jié)能。

當礦用絞車處于下降狀態(tài)時，電機處于發(fā)電狀態(tài)，這是一個將勢能轉化為電能的過程。當使用能量回饋型變頻器時，變頻器會將轉換后的電能返回電網，從而實現節(jié)能。