煤矿生产中的许多环节消耗大量电能，如提升运输、井下通风、排风等。在这种情况下，变频器的应用为煤矿生产节能带来了好消息，不仅提高了煤矿生产的效率和质量，而且更好地节约了电能，对节能减排起到了重要作用。那么变频器，的工作原理是什么呢？在实际煤矿生产中如何使用变频器节能？设计中应采取哪些措施来提高变频器？让我们一起讨论一下。

一、变频器及其工作原理。

变频器主要采用变频技术和微电子技术。变频器的基本工作原理是通过改变电流频率来控制交流电机的功率控制设备。除了运行交流机械设备，变频器还可以通过改变电压和电源频率来实现节能调速的功能，有效降低了机械设备的能耗，给煤矿机电设备带来了更大的经济效益。变频器除了节能之外，还可以提供很多保护功能，比如对一些机电设备的过压、过载、过流提供保护。

二、变频器在煤矿机电设备中的应用。

1、在带式输送机中的应用。

目前变频器在煤矿机电设备中的应用主要体现在带式输送机上，其主要工作原理是通过皮带弹性的物理特性来实现的。当皮带静止或运转时，它含有大量的能量。如果在启动时没有增加一些软启动装置，皮带中的能量会迅速释放。如果产生过大的张力，皮带将很容易被扯掉。由于变频器，这一现象得到了很大的缓解，通过对带式输送机的改进，给企业带来了许多经济效益和社会效益。主要表现在以下几个方面:

（a）变频器在带式输送机上增加软启动模式，使带式输送机在行驶过程中缓慢启动，使皮带张力缓慢增加而不是瞬间增加，软启动时皮带中的能量缓慢释放，有效防止皮带在启动过程中断裂；

（b）变频器的使用也使带式输送机实现了多电机驱动时的功率平衡。当使用变频器驱动时，通常采用一台电机一台控制装置的方法。当多台电机同时使用时，可以更好地实现主控和从控，也可以实现功率平衡。

（c）变频器可以在带式输送机中起到降低皮带强度的作用，有效延长了带式输送机的使用时间，降低了对皮带强度的要求，从而间接降低了煤矿机电设备的成本投入。

（d）变频器在带式输送机中的应用可以更高效地提高机电设备的使用寿命，降低设备的维护量和维护成本。此外，带式输送机对机械设备、零部件等无力冲击。在使用过程中，这也大大减少了带式输送机的维护次数和维护量。

2、变频器在矿井提升设备中的应用。

提升设备的主要功能是沿矿井运输矿石、煤炭、矸石或矸石，提升人员、设备和器材等。因此在使用过程中会产生很大的功耗，通过使用变频器，有效提高了电力的使用效率。矿井提升设备在整个煤矿生产中起着重要的作用，其安全性和质量一直是保障煤矿生产安全和预防煤矿坍塌事故的关键。因此，在新矿设计和老矿改造中，首先要把矿井提升机的电气设备放在首位，通过各种比较，根据矿井的具体情况，选择适合煤矿生产的机械设备。采用变频器后，使用矿井提升设备的优势主要表现在以下几个方面:

（a）采用变频器，使得矿井提升设备的控制精度更高，而且由于变频器，采用了磁通矢量控制，交流电机的调速性能几乎与DC电机相当，控制精度非常高；

（b）利用变频器提高矿井提升设备的工作可靠性。变频器使用电气元件，比其他元件寿命长。并且具有完善的保护功能，应用于矿井提升设备时，使其工作可靠性很高；

（c）变频器的使用也减少了矿井提升设备的维护工作量，不仅提高了设备使用效率，还大大减少了工作人员对设备的维护和检修，降低了工作人员的工作强度。

（d） 变频器的使用使其调速范围广，属于无级调速，低速时稳定性好。

三、变频器煤矿设备节能。

1、带式输送机变频节能

采用变频器后，带式输送机的节能效果主要体现在系统功率因数和系统效率两个方面:

（a）提高系统功率因数。

正常情况下，煤矿设备在设计上有较大的余量，工作时大多不能满负荷运行。机电设备在满载电压和全速时往往负载较小，有时空载运行，使得机械设备的使用效率过低。空载或轻载运行给整个皮带输送设备造成了许多不必要的功率损失。变频器用于带式输送机时，在带式输送机运行过程中功率因数已达到0.9 kW以上，大大提高了运行效率，基本消除了轻载、空载现象。

（b）提高系统效运行率。

使用变频器时，电机直接与减速器连接，减少了液力偶合器的使用。由于液力偶合器本身使用液体旋转，其使用效率相对较低，变频器的使用使整个皮带输送系统的效率提高了5% ~ 10%。

另外，矿山一般距离变电站较远，不同时期电压变化比较大。变频器本身具有稳压功能，间接起到节能的作用。

由此可见，变频器无论是对煤矿机械设备的技术升级还是经济效益都将带来巨大的效益。随着时代的发展，变频器将在带式输送机设备中得到更广泛的应用。

2、 矿井提升设备应用变频器节能的实施方案。

由于变频器的调速方式主要是转差功率不变，因此调速过程中的节能效果主要体现在以下两个方面。

（1）提升过程中的节能。

矿井绞车处于提升状态时，电机处于电动工作状态。由于绞车是恒扭矩负载，变频器通过调节其转速来实现节能，当转速降低时，可以达到相应程度的节能效果。

（2）下降过程中的节能。

当矿用绞车处于下降状态时，电机处于发电状态，这是一个将势能转化为电能的过程。当使用能量回馈型变频器时，变频器会将转换后的电能返回电网，从而实现节能。