直流无刷电动机在矿井通风机中的应用

摘 要 伴随着绿色低能低耗工业地不断发展，传统工业中的煤矿行业正在逐渐改变矿井通风机的电动机，以加快其发展进度。改进方面主要侧重在用电设备的待机功耗和相关的功率因数。直流无刷电动机的出现无疑有利于以上问题的解决，它可以借助无位置驱动的全新系统来帮助相关的应用功率来校正有关数据技术，同时整个系统的功率因素也得到了相应的校正。它的出现不仅提高了点击端电压的有效稳定，而且对电机体积和系统的效率提高起着决定性作用。本文首先简单介绍了一下直流无刷电动机的概况，然后结合矿井通风机中的电气传动系统详细分析了直流无刷电动机在矿井通风机中的具体应用问题，体现出直流无刷电动机的重要作用。

【关键词】矿井通风机 直流无刷电动机 具体应用

近年来，随着各种专用集成电路地不断涌现，单片机控制技术地快速普及，电动机产品也得到了不断更新，直流无刷电动机适应社会发展而产生。传统的直流电动机因为具有众多不足之处，比如：有机械摩擦和噪音、易于受无线电的干扰、造价比较昂贵、寿命较短、维修难度大等，所以应用的范围非常受限制。而直流无刷电动机是一种改进型的电动机，它具备了直流电动机和交流电动机双方的运行特性，适用的范围比传统的直流电动机要广泛许多。本文主要论述了直流无刷电动机在矿井通风机中的具体应用。

1 直流无刷电动机

直流无刷电动机简称为BLDC，它并非真正意义上的直流电动机。与有刷的电动机不同，直流无刷电动机是一种不依靠机械的电刷装置。它的基本运作原理是：在方波自控式永磁同步电动机的基础上，将霍尔传感器取代碳刷换向器，然后借用钕铁硼等材料制作出高质量的转子。无刷直流电机的转子由永磁体按一定的极对数组成，定子绕组一般分为三相、四相、五相不等，但只有一个电动机本体是无法工作的， 这是直流无刷电动机区别于其它电动机的一个特征。直流无刷电动机还需要相应的位置传感器和电子开关电路，当定子位置传感器将转子的位置变换为电信号后，控制电子开关电路，使定子各相绕组按一定次序通电（ 换相），就会使电机连续运转。与传统的直流电动机相比较，直流无刷电动机作业效率更高，效果更好。直流无刷电动机对于矿井通风机而言可谓是革命性的成功。

2 矿井通风机中的电气传动系统

在煤矿中，矿井通风是一件十分必要和不得不做的事情。矿井中的空气需要时常更换，必须保证有足够的清新空气流入，否则严重影响矿工的身体健康。矿井中的有些空气和粉尘甚至是有毒的，所以必须通过通风来加以排除。满足工作人员的基本需求，确保工作的安全，为旷工提供一个良好的工作环境，是一个煤矿必须要考虑和解决的事情。由此可见，矿井通风的重要性和必要性。为了使矿井下的气流能够沿着指定的线路流动和分配，必须建造引导控制风流的构筑物，即通风设施。在矿井通风设施中，电气传动系统占有重要的地位。

2.1 电气传动系统的组成

电气传动系统主要由三个部分构成，包括电源装置、电动机及控制装置。电源装置通常是采用由普通晶闸管或者可关断晶闸管等新型电子器件构成的变流装置，也可以采用电力电子的变流装置与交流母线的供电装置混合而成的电源装置。而其中的电动机一般是采用交流电动机。对于那些不采用电动机进行连续的速度调节的传动系统，常用交流母线供电装置作为电源装置，它与电气控制装置组成了电控系统。

2.2 电气传动系统的一般要求

煤矿中通常都设有通风机房，而在通风机房里一般设置有两套矿井通风机和传动电动机，相应设置的有两套独立的电控设备，分别用于工作和日后备用。矿井通风机的电气传动系统是确保矿井安全生产的关键性设备，所以必须保证电气传动系统的可靠性，同时能够实现经济运行。矿井通风机有其自身的特点，例如：负荷相对比较平稳、启动转矩相对较小等等，一般情况下会常使用母线供电和电气控制的交流电动机。而为了达到通风和节能两方面的目的，矿井通风时最好经过相应的经济和技术比较后，再来确定要运用的电气传动系统。

3 直流无刷电动机在矿井通风机中的应用

直流无刷电动机具有多相的定子绕组和由永久磁钢按一定的极对数组成的转子，定子绕组某相通电之后，电流会与转子的永久磁钢产生相互作用，出现转矩，达到驱动转子旋转的目的。位置传感器的功能是把转子的位置变成电信号，使定子绕组按一定的顺序来通电。直流无刷电动机主要由电子开关线路、电机本体和位置传感器三个部分构成。直流无刷电机调速系统有比较理想的转速调节性能和转矩控制能力，具有高效和高可靠性的优点，在电力推进领域发挥重要作用。实际上直流无刷电动机的组成部分有电动机的主体和驱动器的主体。三相对称星形接法是直流无刷电动机的定子绕组方式，和三项异步电动机比较，两者虽然有相似之处，但是也存在本质上的不同。对于直流无刷电动机，相关技术研究者已将冲过磁的永磁体粘附其上，然后在内部装置一部位置传感器，以达到检验直流无刷电动机的转子所蕴含的极性目的。直流无刷电动机的驱动机由功率电子器件和集成电路两部分构成。这两部分在矿井通风机的工作过程中发挥着非常重要的作用。主要作用如下：第一，控制直流无刷电动机的正常开启和停止，同时也能控制它的紧急制动，防止在关键时候直流无刷电动机影响矿井通风机的工作效率；第二，这两个器件的作用可以帮助位置传感器的信号的正确传播，连续产生高速度的转矩；第三，在接受速度指令的同时，还可以保证转速的正常调整和相关的控制；第四，在相关的集成电路上，可以保障矿井通风机运作频率的显示和相关的保护措施。

4 结束语

直流无刷电动机作为一种新型的电动机现已运用到社会各行业中，其自身具备的种种优点为很多工作带来了便利，得到了大家的充分肯定。直流无刷电动机克服了传统电动机的很多不足之处，有其突出的优势。与此同时也应明白传统的电动机也不是一无是处的，如果将直流无刷电动机与先前电动机完美结合，不仅能更好的发挥两者在作业中的作用，且可以促进各项工作的顺利开展。矿井通风机对煤矿而言十分重要，因此，直流无刷电动机在此方面有广阔的市场，当下，继续研究直流无刷电动机，将其运用于矿井通风中十分必要。

参考文献

[1]钱建中.直流无刷电动机及其控制[J].宁波职业技术学院学报，2004，8（1）：77-78

[2]周龙德.金属矿山通风机节能的途径和方法[J].现代矿业，2010，10：65-67.

作者单位

贵州大学 贵州大学新校区矿业学院安全10级 贵州省贵阳市 550025

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