Introduction

Alors que les opérations minières poursuivent une meilleure efficacité, des coûts d’entretien réduits et une amélioration de la performance énergétique, les systèmes de convoyeurs à entraînement direct à aimants permanents (PMDD) remplacent rapidement les solutions conventionnelles de transmission par courroie.

FGI’sVariateur de fréquence (VFD) série FD300a été spécifiquement développée pour les moteurs à tambours à aimants permanents, offrant un contrôle vectoriel haute performance, une coordination multi-moteurs précise et un fonctionnement fiable dans des conditions minières exigeantes. Cette application démontre comment la série FD300 assure avec succès un contrôle maître-esclave stable et efficace pour un système de convoyeur à entraînement direct à aimant permanent dans une mine de charbon.

Pourquoi les systèmes de convoyeurs à entraînement direct à aimants permanents ?

Les systèmes de convoyeurs traditionnels utilisent généralement une combinaison demoteurs à induction, accouplements hydrauliques, boîtes de vitesses et tambours d’entraînement. Bien que largement adoptés, ces systèmes de transmission à plusieurs étages souffrent souvent de :

• Forte consommation d’énergie

• Défaillances mécaniques fréquentes

• Exigences d’entretien intensif

• Vaste espace d’installation

• Fort impact de démarrage sur les courroies et équipements

La technologie à entraînement direct à aimant permanent élimine la boîte de vitesses et les autres composants mécaniques intermédiaires, offrant plusieurs avantages significatifs :

• Rendement de transmission supérieur

• Pertes mécaniques réduites

• Empreinte compacte d’installation

• Excellente capacité de démarrage en charges lourdes

• Réduction des besoins en maintenance

• Fiabilité supérieure et durée de service plus longue

• Structure anti-explosion adaptée à l’exploitation minière souterraine

Ces avantages font des systèmes de convoyeurs PMDD une solution de plus en plus privilégiée pour les mines de charbon modernes.

Défis liés au contrôle des moteurs à tambours à aimants permanents

Les moteurs à tambour à aimant permanent adoptent généralement unStructure à aimant permanent du rotor extérieur, où le tambour lui-même agit comme rotor moteur.

Comparés aux moteurs conventionnels, ces systèmes présentent :

• Nombre de pôles extrêmement élevé (généralement plus de 40 paires de pôles)

• Exigences élevées de couple de démarrage

• Fonctionnement à basse vitesse avec charges lourdes

• Fonctionnement souterrain continu dans des environnements hostiles

Ces caractéristiques imposent des exigences bien plus élevées à l’algorithme de commande de l’onduleur que les applications conventionnelles de moteurs à induction.

Série FD300 : Algorithmes de contrôle avancés pour moteurs à tambours à aimants permanents

La série FD300 VFD intègre plusieurs technologies de contrôle avancées spécifiquement conçues pour les applications de convoyeurs à aimants permanents.

Performances exceptionnelles à basse vitesse sur charges lourdes

L’algorithme avancé de contrôle vectoriel fournit jusqu’àCouple nominal de 180 % à une vitesse proche de zéro, permettant :

• Démarrage complet du convoyeur

• Transport fiable en montée

• Fonctionnement stable à basse vitesse

• Capacité anti-rétrogradation

Identification de positions multipolaires à haute précision

Les VFD standards ont souvent du mal à contrôler des moteurs avec un nombre de pôles très élevé, ce qui entraîne :

• Perte de synchronisation

• Vibration

• Courant

• Démarrage en marche arrière

Le FD300 intègre des algorithmes propriétaires multipolaires d’estimation de la position du rotor capables d’identifier avec précision la position initiale du rotor avec une erreur en dessous±5°, assurant un démarrage fluide et fiable.

Contrôle vectoriel sans capteur avec contrôle optionnel en boucle fermée

Le FD300 privilégie le contrôle vectoriel sans capteur haute performance tout en prenant en charge :

• Encodeurs absolus

• Encodeurs incrémentaux

• Retour d’information sur le résolveur

Puisque les dispositifs encodeurs sont vulnérables à l’humidité, à la poussière et aux dommages mécaniques dans les mines souterraines, la solution sans capteur améliore considérablement la fiabilité du système tout en maintenant d’excellentes performances à basse vitesse.

Fonctions dédiées de contrôle du convoyeur

Le FD300 offre une gamme complète de caractéristiques spécifiques aux convoyeurs, notamment :

• Équilibrage de puissance multi-moteur maître-esclave

• Moins queDéviation de puissance de 5 %entre les moteurs maître et esclave

• Temps d’accélération et de décélération ajustables à partir de0 à 1800 secondes

• Démarrage et arrêtage en douceur pour réduire la tension de la courroie

• Freinage en courant continu pour la protection anti-reculement

• Freinage régénératif pour le transport en descente

• Protection contre le décrochage

• Protection de la rupture de la ceinture

• Protection de sortie

• Protection contre la démagnétisation par aimants permanents

Retour d’énergie régénératif

Pour les convoyeurs en descendance longs couramment utilisés dans les opérations minières, le FD300 supporte :

• Fonctionnement régénératif à quatre quadrants

• Technologie Active Front End (AFE)

• Fonctionnement à facteur de puissance élevé

• Récupération d’énergie vers le réseau

Dossier de demande : Mine de charbon au Guizhou, Chine

La série FD300 a été déployée avec succès dans une mine de charbon exploitée par un groupe énergétique provincial au Guizhou, en Chine.

FGI a fourni une solution complète de disques composée d’un seulLecteur maître FD300-355G-6et unPropulsion esclavagiste, remplaçant le moteur à induction traditionnel et le système de transmission de boîte de vitesses par une solution à entraînement direct à aimant permanent.

Pour répondre aux exigences du client en matière de fiabilité opérationnelle maximale, FGI a développé un modèle personnaliséMode de commutation maître-esclave / Autonome.

Si un moteur ou un onduleur devient indisponible, le disque restant peut continuer à fonctionner de manière indépendante, réduisant significativement les temps d’arrêt de production et améliorant la disponibilité globale du système.

Principaux avantages apportés

1. Réduction des contraintes mécaniques

Le FD300 permet des temps de démarrage ajustables à partir de1 à 3600 secondes(généralement configurés entre 60 et 120 secondes), minimisant la tension de la courroie et les chocs mécaniques tout en prolongeant la durée de vie des rouleaux, tambours et composants de convoyeur.

2. Partage précis de la charge multi-moteurs

Grâce à une coordination maître-esclave intelligente, le système maintient la déviation de puissance en dessous5%, assurant une répartition équilibrée de la charge et évitant la surchauffe du moteur.

3. Démarrage fiable à charges lourdes

La capacité à produireCouple nominal de 180 % à basse vitessepermet un démarrage fluide même lorsque le convoyeur est entièrement chargé, éliminant ainsi les conditions de calage.

4. Amélioration de l’efficacité énergétique

Le VFD ajuste automatiquement la vitesse du convoyeur selon le flux de matériau.

Lorsque le convoyeur fonctionne sous charge partielle ou en conditions d’inactivité, une opération à grande vitesse inutile est évitée, réduisant :

• Consommation d’énergie

• Usure mécanique

• Coûts d’exploitation globaux

Conclusion

La technologie de commande à aimants permanents à entraînement direct développée par FGI, développée de manière indépendante, est spécifiquement optimisée pour les moteurs à tambours à aimants permanents à faible vitesse et à pôles hauts utilisés dans les systèmes de convoyeurs miniers.

Grâce à un contrôle vectoriel avancé, une coordination maître-esclave intelligente, une rétroaction énergétique régénérative et des fonctions de protection complètes, la série FD300 exploite pleinement les avantages de la technologie d’entraînement direct à aimants permanents.

Cette solution aide les entreprises minières à améliorer l’efficacité opérationnelle, réduire la consommation d’énergie, minimiser les besoins d’entretien et améliorer la fiabilité de la production, offrant ainsi une valeur à long terme pour des opérations minières modernes, intelligentes et durables.