青岛天信变频器快速选型手册--设计院

1、一、 矿用隔爆兼本质安全型变频器（一） 用途青岛天信电气有限公司生产的矿用隔爆兼本质安全型变频器（以下简称变频器）适用于含有爆炸性气体环境的煤矿井下，作为刮板输送机、胶带输送机、乳化液泵站、绞车、风机等类似场合的三相交流异步电动机调速控制用。该产品具有启动转矩大、启停平稳等特点，能实现交流电机在各种负载情况下的平滑启动、调速、停车等功能，彻底消除机械及电气冲击，延长设备使用寿命。使用多台变频器拖动同一带式负载时，各变频器之间自动调节，实现多台之间的动态功率平衡。（二） 型号含义1）矿用隔爆兼本质安全型交流变频器系列B P J 1 / K 带回馈（四象限）额定电压（V） 额定功率（kW）设计序号

2、 隔爆兼本质安全型变频器2）矿用隔爆兼本质安全型组合变频器系列B P J × / 额定电压（V）单回路额定功率（kW） 输出回路数隔爆兼本质安全型 变频器3）矿用隔爆兼本质安全型组合变频器起动器系列B P Q J（ 、 ）/ - 回路数额定电压（V） 工频总电流（A）变频功率（kW）隔爆兼本质安全型 起动器变频器（三） 使用环境条件a) 海拔高度不超过2000m；b) 周围环境温度应在0+40范围内；c) 空气相对湿度不大于95%（+25）；d) 具有甲烷和煤尘等爆炸性气体混合物的煤矿井下；e) 无蒸汽或破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的场所；f) 无显著摇动和剧烈冲击振动的环境；g)

3、 无滴水的场所。（四） 主要技术参数矿用隔爆兼本质安全型交流变频器系列型号额定功率kW额定输入电压V输入电流A相数输出电流A输出频率范围Hz供电方式冷却方式外形尺寸长×宽×高（mm）重量kg主要用途胶带输送机刮板输送机乳化液泵站绞车局部通风机给煤机BPJ1-45/6604566048304803006脉（1）水冷或热管1164×763×915680BPJ1-75/6607566078307803006脉水冷或热管1164×763×915680BPJ1-90/6609066092309203006脉水冷或热管1164×763&

4、#215;915680BPJ-400/6604006604153041503006脉水冷2150×1150×11203000BPJ-500/6605006605163051603006脉水冷2150×1150×11203000BPJ-315/114031511401863018603006脉水冷1420×1040×10301800BPJ-400/114040011402503025003006脉水冷2150×1150×11203500BPJ-500/114050011403103031003006脉水冷2150&#

5、215;1150×11203500BPJ-500/1140K50011403153031503006脉水冷2150×1150×11203500BPJ-630/1140K63011403723037203006脉水冷2150×1150×11203500BPJ1-630/114063011403723037203006脉水冷2150×1150×11203500BPJ-700/114070011402×21730434030012脉（2）水冷2150×1150×11203500BPJ1-800/114

6、080011402×24530490030012脉水冷2610×1115×11004700BPJ-1000/1140100011402×31030620030012脉水冷2150×1150×11203500BPJ1-1000/1140100011402×31030620030012脉水冷2610×1115×11004700BPJ1-1250/1140125011402×37030740030012脉水冷2610×1115×11004700矿用隔爆兼本质安全型组合变频器系列BP

7、J-2×250/11402×250114031532×（031503006脉水冷2150×1150×11203000BPJ-2×315/11402×315114037232×（0372）03006脉水冷2150×1150×11203000矿用隔爆兼本质安全型组合变频起动器系列BPQJ-(400、500)/1140-3变频40011402503025003006脉水冷2610×1115×11004900工频500A11405003每路300A50BPQJ-(500、500)/1

8、140-3变频50011403103031003006脉水冷2610×1115×11004900工频500A11405003每路300A50注（1）：由一个输出绕组的3相移动变电站供电注（2）：由二个输出绕组的3相移动变电站供电，两路之间存在30度的相位差（一路Y接，一路接）或两个Y接和接的3相移动变电站供电（五） 结构为检修方便，变频器内部采用模块化，各模块单元间控制连线采用快速接插方式。说明A前门布局 1.高压电源显示模块2.显示模块3.矩阵键盘4.MA标牌5.铭牌6.Exd(ib)I标识牌7.断电二十分钟后开盖警示牌 B室内布局8.隔离开关9.接触器支架模块10.断路

9、器11.电源箱12.主控器13.工具箱C输入接线室14.15.16.输入接线端子R,S,T D控制接线室17.X21接线端子 18.X22接线端子 19.X23接线端子 E输出接线室20.21.22.输出接线端子U,V,W23.电机温保接线端子X35.1 1140V（660V）电压等级、315kW小功率变频器结构图1 315kW变频器结构图说明A左室1.MA标牌2.Exd(ib)I标牌3.断电二十分钟后开盖警示牌4.IGBT模块5.绝缘监测模块6.层叠母线排7.电容器 8.变压器B右室9.LED指示窗10.显示屏11.矩阵键盘12.急停按钮13.键盘插孔14.铭牌15.主控器16.电源箱17.

10、断路器18.隔离开关19.工具箱C电源接线室20-25.输入R1/S1T1/R2/S2/T226.X31接线端子D控制接线室27.X23接线端子28.X22接线端子29.X21接线端子E负荷接线室30-35.输出U1/V1/W1/U2/V2/W236.X11接线端子5.2 1140V（660V）电压等级、400kW-1250kW变频器结构 图2 400kW-1250kW变频器结构图 5.2变频器电气系统变频器电气系统主要由主回路、主控器、光纤分配单元、逆变单元、电源箱、显示屏、风扇及外围电路组成。6脉供电变频器电气系统图见图1，12脉供电变频器电气系统图见图2。图3 6脉供电变频器系统图图4

11、12脉供电变频器系统图（六） 变频器供电变频器可以直接由移动变电站供电，供电图如下：图5 6脉供电图图6 12脉供电图（七） 变频器冷却变频器在运行过程中将产生热量，系统设计中必须有可靠的散热措施，使变频器温度始终保持在预设温度范围以内，变频器采用水冷进行散热，水冷散热有两种方式：直供水和闭环冷却系统。1） 直供水直接由供水管路经过滤器和电动阀向变频器提供冷却水；图7 直供水系统图2） 由循环水泵、水箱等构成闭环冷却系统，水箱内具备水箱水温监控并根据水温自动进行水箱补水热交换，水箱换水电磁阀的控制由变频器的换水控制口控制，当检测到水箱的温度达到设定值时，水箱自动打开换水电磁阀自动换水。水箱上带

12、有4路分水器，1台水箱最多可为4台变频器提供冷却水。图8 水箱方案水路图（八） 变频器安装要求1）电源及负荷电缆选用选用变频器专用屏蔽橡套软电缆，变频电缆的结构包括三根主线绝缘线、三根零线绝缘线，在主线绝缘线和零线绝缘线外依次设置内绕包层、铜带层、外绕包层和外护套层，形成3+3线芯结构，使电缆具有较强的耐电压冲击性，能经受高速频繁变频时的脉冲电压。图9 电缆结构图2）现场安装变频器的现场布置尽量缩短变频器到电机的距离，即变频器尽可能的靠近电机放置。变频器输出电缆与输入电缆不能平行布置，并减少交叉的次数，防止对电网的干扰。青岛天信电气有限公司隔爆变频器输出电缆长度可达1000米。3）控制电缆要求

13、对外控制电缆（包含通讯电缆）应单独布线，并使用屏蔽双绞电缆，以抑制干扰。（九） 典型应用变频器可应用于乳化液泵站、胶带输送机、刮板输送机等负载，现列举三种典型应用方式。1）乳化液泵站典型应用一神东乌兰木伦煤矿12403工作面液压供液系统，共三台液压泵，使用250kW电机拖动,一台用BPJ-315/1140矿用隔爆兼本质安全型变频器驱动电机，第二台和第三台电机由QJZ-630/1140(660)-4组合开关直接工频驱动。其中由工频驱动的液压泵受变频器开关量控制,此泵站每天24小时不间断工作。外部压力传感器连到变频器的相应端口，变频器根据当前的压力状况调节转速。若变频器全速50Hz运行，不能满足供

14、液要求时，启动第二台工频泵，当两台泵仍不能满足需求时，再启动3#备用工频泵。当压力传感器损坏后，变频器自动转入恒转矩控制模式。图10 乳化液泵站变频应用系统框图2）乳化液泵站典型应用二神东大柳塔煤矿12上312工作面乳化液泵站设备采用3泵2箱模式，泵电机功率315kW，电压等级为1140V。采用一台 BPQJ-(400、500)/1140-3矿用隔爆兼本质安全型组合变频起动器，变频回路驱动一台变频泵，另外两个工频回路驱动两台工频泵，不需要额外配组合开关。变频回路驱动变频泵根据系统压力调节供液量，当认为变频泵全速供液(电动机已达到50Hz运行)不能满足供液需求时，变频起动器内部的驱动监控系统向工

15、频回路发出启动信号，使工频回路接触器吸合控制第二台乳化液泵启动，工频回路启动后，供液以第二台工频泵工作为主，第一台变频泵作为补液，自动调节供液压力，最终实现恒压供液。图11 乳化液泵站变频应用系统框图乳化液泵站应用变频驱动具有以下优点：a) 恒压供液，减少机械磨损。采用变频器驱动乳化液泵站将液压管路中的乳化液压力维持在设定范围内，可减少泵站泄压的次数，消除脉动冲击现象，减少“爆管”以及对阀组的冲击，延长管路及液压器件的使用寿命。保证液压支架的支撑力。b) 提高功率因数，节约电能。采用变频调速系统后，电源侧的功率因数可提高到0.95以上，减少了无功损耗，节约电能。c) 降低设备运行费用。采用变频

16、调节后，通过接收系统压力的反馈信号，由变频器控制乳化泵电动机的转速从而改变管网的流量、压力,使供给量与需求量达到平衡，不需要注液时，电机工作在较低的转速下，同时减少由于压力冲击在管道中的能量损失，达到高效节能的效果。d) 降低泵站噪音，改善工人工作环境。3）胶带输送机典型应用神华神东煤炭集团大柳塔煤矿5-2煤大巷8700米主运胶带输送机为目前世界最长的井下胶带输送机，运输能力5000t/h，宽度1.8m，带速4.5m/s。胶带输送机由七台YBBP500-4 1000kW隔爆型变频调速三相异步电动机拖动，机头四台，皮带中部三台，机头到中部距离为5000多米。采用青岛天信电气生产的7台BPJ-10

17、00/1140矿用隔爆兼本质安全型交流变频器驱动，机头安装4台，中部安装3台，变频器之间通过CAN总线进行通讯。通过控制台控制位于胶带输送机头的1号机（任一台都可设为主机），其它所有从机跟随主机，实现动态功率平衡。胶带输送机在启动、停止及恒速运行过程中，所有从机以主机为参照，自动调整自身的输出，使整条胶带运行平稳良好。驱动系统如图12所示。胶带输送机的辅助设备通过青岛天信电气生产的QJC-315/1140(660)-8多路电磁起动器集中供电，变频器通过CAN总线与起动器通讯，实现多路辅助设备的开停控制。图12 胶带输送机变频应用系统图 变频器还具有标准MODBUS总线接口，实现了胶带输送机与矿

18、井自动化系统的通讯，将整个驱动系统的数据上传至地面调度室。还实现了在天信公司通过远程访问查看设备运行状态，观察数据运行情况，需要时做提前预防工作。胶带输送机应用变频驱动具有以下优点：a) 能够实现软启动、软停车，延长设备使用寿命，避免对电网冲击。b) 可实现多点多驱动态功率平衡。c) 采用变频器控制，电机与减速器之间采用直接联接，安装维护简单。d) 可实现低速验带功能。低速运行频率可任意设定。e) 多方面节约能源：变频器可以根据当前的运煤量自动调整胶带运行速度，使其与煤仓下煤量相匹配，自动负荷匹配调速，减小电能消耗；采用变频器功率因数可达0.95以上，降低无功功耗；电机与减速器之间采用直接联接

19、，传递效率高； f) 减少故障时间、降低设备的维护量：变频器功能完善，具有完备的保护功能和故障诊断能力，大大减少了电机及胶带运输机设备的故障和维护量，从而减少了运营成本；变频器无机械及液压油磨损，故障率大幅降低；采用模块化结构设计，故障的恢复时间较短，维修简便。4）下运胶带输送机四象限变频驱动典型应用神华神东煤炭集团保德煤矿，12302顺槽胶带输送机总长2100米，宽度1.4米，运输能力每小时2500吨，机头机尾前后落差146米，胶带为下运，角度为-3.987度。机头用两台500kW电机拖动，由于胶带输送机长度过长，在皮带中部1000米处安装中部驱动，用一台500kW电机拖动。由青岛天信电气生

20、产的3台BPJ1-500/1140K矿用隔爆兼本质安全型交流变频器驱动，变频器为四象限运行方式，驱动系统如下图所示。图13 保德煤矿胶带输送机变频驱动系统图3台变频器通过CAN总线通信实现主从控制，通过控制台控制位于胶带机头的1号机主机，其它2台为从机，从机跟随主机，实现动态功率平衡以及对胶带的加减速、停机等具体操作；从机以主机为参照，自动调整自身的输出，使整条胶带运行平稳良好。当胶带运行时，逆变侧产生励磁电流，重力牵引电机发电，电动机处于发电状态，势能转化为电能通过整流侧回馈到电网。通过保德煤矿胶带的使用可以看出变频器在胶带输送机特别是下运胶带输送机使用中优势明显，不但实现了软起的功能，减小

21、了机械设备的冲击，更重要的是解决了下运大负载的控制问题，消除了传统驱动方式下运控制时制动力不足造成的飞车现象，保证了生产及设备的安全。5） 刮板输送机变频驱动典型应用平煤集团十三矿23012采煤面，刮板输送机长度180米，倾角30°，电机功率2×500kW。 采用两台BPJ-500/1140变频器，分别拖动机头机尾两台电动机。变频器启动电流平稳无冲击，避免了瞬时冲击电流给电机本身、拖动设备及电网带来的不利影响。利用变频器的最大转矩限制功能实现运行过程中断链保护，起到了保护电动机和减速箱的目的。两台变频器一主一从，采用CAN总线通讯，从机跟随主机自动调整自身的输出，实现动态功

22、率平衡，保证机头机尾的两台电动机出力一致。取消双速电机，采用单速电机，减少了一根电缆。变频器支持长电缆输出，变频器到电机电缆长度可达1000米。系统配置如下图：图14 平煤刮板输送机变频驱动系统图刮板输送机应用变频驱动具有以下优点：a) 替代、TTT、高低速等设备采用直接对轮联接，简化机械系统，提高设备的机械效率和可靠性。b) 解决刮板输送机重载软启动，减少机械和电气冲击。 c) 实现根据链条强度设置最大转矩保护，减少断链的发生。 d) 设置转矩下限保护值，实现断链自动停机保护。 e) 实现机头机尾动态功率平衡。 f) 具备低速检修模式以及正反转控制模式，便于刮板机的检修和卡链的处理。g) 可

23、采用普通的单速电动机，相比双速电机节省一根电缆。 二、 矿用隔爆兼本质安全型高压变频器（一） 用途青岛天信电气有限公司生产的矿用隔爆兼本质安全型高压变频器（以下简称高压变频器）适用于含有爆炸性气体环境的煤矿井下，作为刮板输送机、胶带输送机等类似场合的三相交流异步电动机调速控制用。该产品具有启动转矩大、启停平稳等特点，能实现交流电机在各种负载情况下的平滑启动、调速、停车等功能，彻底消除机械及电气冲击，延长设备使用寿命。使用多台变频器拖动同一带式负载时，各变频器之间自动调节，实现多台之间的动态功率平衡。（二） 型号含义1）矿用隔爆兼本质安全型高压变频器系列B P J V 1 / 额定电压（kV）额

24、定功率（kW） 设计序号电压源型 隔爆兼本质安全型变频器2）矿用隔爆兼本质安全型高压组合变频器系列B P J V × / 额定电压（kV）单回路额定功率（kW） 输出回路数电压源型 隔爆兼本质安全型变频器（三） 使用环境条件a) 海拔高度不超过2000m；b) 周围环境温度应在0+40范围内；c) 空气相对湿度不大于95%（+25）；d) 具有甲烷和煤尘等爆炸性气体混合物的煤矿井下；e) 无蒸汽或破坏金属和绝缘材料的腐蚀性气体的场所；f) 无显著摇动和剧烈冲击振动的环境；g) 无滴水的场所。（四） 主要技术参数矿用隔爆兼本质安全型高压变频器系列型号额定功率kW额定输入电压V输入电流A

25、相数输出电流A输出频率范围Hz供电方式冷却方式外形尺寸长×宽×高（mm）重量kg主要用途胶带输送机刮板输送机乳化液泵站绞车局部通风机给煤机BPJV-525/3.35252×17002×11330120030012脉（1）水冷3520×1000×11004300BPJV-855/3.38552×17002×18530190030012脉水冷3520×1000×11004300BPJV-1250/3.312502×17002×27530280030012脉水冷3520×

26、1000×11004300BPJV1-1400/3.314002×19032×25030290030012脉水冷4116×1480×185311000BPJV1-2000/3.320002×19032×30630406030012脉水冷4116×1480×185311000矿用隔爆兼本质安全型高压组合变频器系列BPJV-3×525/3.33×5252×17002×34033×（0120）030012脉水冷4100×1250×156088

27、00BPJV-3×855/3.33×8552×17002×55433×（0190）030012脉水冷4100×1250×15608800BPJV-3×1250/3.33×12502×17002×82533×（0280）030012脉水冷4100×1250×15608800注（1）：由二个输出绕组的3相移动变电站供电，两路之间存在30度的相位差（一路Y接，一路接） （五） 结构5.1设备部件布置图变频器主要由整流单元、滤波单元、逆变单元、水冷单元以及低压控制

28、单元五大部分组成，变频器的低压控制部分主要布置在输出端盖上。动力电源的输入以及负荷电缆的输出均采用快速电缆连接器结构。变频器正面端盖主要器件代码名称1输出电源指示210.4吋彩色液晶显示器3按钮标牌4本安操作键盘5威普插头6引线咀7低压接线腔8输出电缆连接器图1 变频器正面端盖变频器背面端盖主要器件代码名称1输入电源指示2输入电缆连接器图2 变频器背面端盖变频器背面端盖主要器件代码名称1电源指示模块2键盘模块310.4吋液晶显示器4滤波器5本安键盘接线端子6高压变频器主控器7开关电源8断路器9先导模块10隔离式安全栅图3 变频器控制单元5.2高压变频器电气系统5.2.1 整流单元变频器内部配置

29、12脉波整流器，可降低变频器对电网的谐波干扰。变频器整流电压为两个整流器直流电源的叠加。在变频器处于故障状态时，不允许合闸充电。5.2.2 保护IGCT（无熔断器设计）变频系统使用最新的功率半导体开关器件IGCT 作为主电路保护器件。不同于传统的熔断器，位于整流器和直流回路之间的 IGCT 可以直接把逆变器和主电源隔离，且分断时间为25 微秒，比传统的熔断器快1000 倍。使用IGCT 作为传动系统的保护，使得传动系统的元器件数目更少，从而使变频器具有更卓越的可靠性。5.2.3 三电平逆变单元逆变器采用三电平控制技术，采用IGCT作为开关元器件，加上LC低通滤波器可以降低逆变器开关时对电机输出

30、的高次谐波。5.2.4 输出正弦波滤波器变频器标配的低通LC滤波器（见图4），可以减小输出电压中的谐波含量。采用LC滤波器之后，输送给电机的电压波形为正弦波。消除了电机轴承中存在的容性耦合高频电流，并消除了共模电压的影响，使得输出端到电机的允许电缆长度可达3000米。变频系统拓扑结构如下图所示：图4 变频器主回路拓扑结构图（六） 高压变频器供电高压变频器通过一个三绕组12脉移动变电站提供电源，移动变电站输入电压为10（6）kV，输出两路1903V电源，两路电源相位差30°。高压变频器直流回路电压为两路整流电源电压的叠加。采用12脉整流可以减少变频器对网侧谐波的干扰。高压变频器还需要由

31、移动变电站提供380V三相四线中性点不接地的辅助电源，容量为7kVA。2500kVA移动变电站技术参数：序号项目技术要求备注1连接组别Dd0y112一次额定电压10000V 3二次额定电压1903V（共两回路）4高压绕组额定容量2500kVA5低压绕组额定容量（每个回路）1250kVA6运行模式长期工作制7变压器阻抗电压8%8电压波动（移动变电站输出）+5 /-5 %9额定频率50Hz10适应电网频率波动范围± 5%11辅助电源要求三相四线，中性点不接地3×380V+N，7kVA12矿用隔爆型移动变电站用高压真空开关10kV/630A具有过压和欠压保护、短路保护、过载保护、

32、超温保护、漏电保护、接地保护、自检功能；具有变压器温度保护及显示功能。13矿用隔爆型移动变电站用低压保护箱3.3(1.905)kV 独立两路400A 输出具有过载、短路、过电压、欠电压、后备保护跳闸、超温保护、断相保护、多点接地漏电监测、漏电闭锁保护、自检功能、漏电保护、漏电实验功能。高压变频器供电示意图图5 高压变频器供电示意图（七） 高压变频器冷却变频器内部功率器件采用去离子水冷却方式，与外水通过水水交换器完成热交换。图6 冷却水系统图（八） 高压变频器安装要求1）电源及负荷电缆选用选用变频器专用屏蔽橡套软电缆，变频电缆的结构包括三根主线绝缘线、三根零线绝缘线，在主线绝缘线和零线绝缘线外依

33、次设置内绕包层、铜带层、外绕包层和外护套层，形成3+3线芯结构，使电缆具有较强的耐电压冲击性，能经受高速频繁变频时的脉冲电压。图7 电缆结构图2）现场安装变频器的现场布置尽量缩短变频器到电机的距离，即变频器尽可能的靠近电机放置。变频器输出电缆与输入电缆不能平行布置，并减少交叉的次数，防止对电网的干扰。青岛天信电气有限公司高压变频器输出电缆长度可达3000米。3）控制电缆要求对外控制电缆（包含通讯电缆）应单独布线，并使用屏蔽双绞电缆，以抑制干扰。（九） 典型应用 高压变频器可应用于刮板输送机、胶带输送机等负载，实现输送机的重载软启动和多驱功率平衡。现列举在刮板机上典型应用。9.1神华集团大柳塔煤

34、矿3×1600kW刮板输送机应用案例神华神东大柳塔矿52303工作面采高7米，工作面总长4443米，工作面宽度310米。系统由三台BPJV1-2000/3300矿用隔爆兼本质安全型高压变频器、三台矿用隔爆型移动变电站、防爆电机、控制台以及电缆等其他配件组成，1#变频器为主机，2#、3#变频器为从机，三台变频器之间通过高速总线实现通讯连接。主机接受控制台的启动以及停止信号，实现系统的启动与停止，从机跟随主机的输出转矩自动调节本机的输出转矩，达到系统的功率平衡。该驱动系统还配有数据监控与保护系统，数据监控系统主要由青岛天信电气生产的CXJ127S刮板输送机操作箱与ZXJ127刮板输送机转换箱组成。通过数据采集箱，就近采集电机绕组、电机轴承、减速机轴承、减速机油温等信号，通过CAN总线的方式传送给变频器，变频器根据所设置的温度上下限进行预警保护停机等动作。高压变频器还具有标准MODBUS总线接口，实现了刮板输送机与矿井自动化系统的通讯，将整个驱动系统的数据上传至地面调度