[摘 要]随着煤矿井下各种开关功率器件以及其它非线性负载的广泛的应用，导致谐波大量的注入电网，即电力污染。平煤股份六矿井上下通过变频器驱动的大功率异步电机越来越多，由于变频装置中整流和逆变部分采用的是变流技术，在工作时不同程度地产生了谐波，谐波的存在导致六矿井下电子设备及控制系统受干扰而无法正常工作，谐波污染问题日益突出，将对矿井的供电安全带来巨大的威胁，而供电安全与矿井安全息息相关，六矿在风机、水泵、传输带、提升机等处，使用了大量的傳动装置，特别是永磁气隙耦合传动调速节能装置能够在大部分场合代替变频器、软启动等电气装置，避免了谐波的产生，对矿井安全供电意义重大。
　　[关键词]电励磁；变频；节能
　　中图分类号：TU529 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）45-0389-01
　　一、煤矿供电系统中谐波的原因和危害
　　随着电力电子技术的发展，煤矿供电系统中大量的采用含半导体的非线性元件的负载，例如矿井提升机、通风机、主排水泵、带式输送机、架线式电机车等设备节能和控制用的电力电子设备，诸如各种变频器、交直流换流设备、变流器、整流设备、软启动设备等。它们都会在电网中产生不同频率和幅值的谐波。
　　煤矿供电网络谐波的危害主要是造成电网的功率损耗增加，设备寿命缩短，接地保护功能失灵，遥控功能失常，线路和设备过热等，还会引起变电站局部的并联或串联谐振，造成电力互感器、变电站系统中的设备和元件产生附加的谐波损耗，从而造成供电网络设施损坏、元器件老化，造成电子保护装置误动作，增大附加磁场的干扰等。谐波对煤矿设备与线路的主要影响分析如下：
　　1）变压器。当谐波电流流经变压器时，会导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会使铁损增加。由于谐波所引起的额外损耗与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降，效率降低。同时谐波还导致变压器铁芯振动，噪声增加，寿命缩短。
　　2）电动机。谐波电流和电压对电动机所造成的影响，首先是铁损和铜损的增加，引起额外温升，导致电动机效率降低，同时还产生附加转矩，进而增加噪声，造成电动机振动而降低使用寿命，严重时，电机烧毁。
　　3）补偿电容器。谐波会造成电容器过电流，使电容器与供配电系统产生并联谐振或串联谐振，这将造成电容器迅速发生故障。同时，电容器会放大谐波，增大谐波对矿井供配电系统的影响。
　　4）电力电缆。在导体中非正弦波电流与具有相同方均根值的纯正弦波电流相比，会引起额外温升。由于导体对高频率谐波电流有集肤效应和邻近效应，使线路电阻随频率增加而提高，将导致电力电缆损耗（IR2）增加，电缆因过载而过热，使额定载流量减小，发生导体绝缘放炮或烧毁存在火灾隐患。
　　5）通信和信息线路。当供配电线路与通讯和信息线路平行或相距较近时，由于两者之间存在静电感应和电磁感应，容易形成电场耦合和磁场耦合，谐波会对通讯和信息系统产生干扰，降低信号的传输质量，不仅影响声、像的清晰度和信息传输的准确性，严重时还会造成设备损坏，危及人身安全。
　　永磁气隙耦合传动调速节能装置能够在大部分场合代替变频器、软启动等电气装置，避免了谐波的产生。
　　二、与国内同类技术比较
　　永磁传动装置目前可以分为三种：永磁筒型联轴器、永磁气隙耦合传动调速节能装置、永磁齿轮传动装置。永磁传动技术是近年来开发的一项突破性新技术；1940年英国人Charles和GeoffreyHwward首次解决了具有危险性介质化工泵的泄漏问题，解决的方法是用磁力驱动泵。在以后30多年里永磁传动技术由于永磁材料的原因进步十分缓慢。1983年高性能钕铁硼（NdFeB）永磁材料从稀土提炼出来，为磁力驱动泵的快速发展提供了关键部件的材料，武汉康电电气有限公司合作的中船重工七一二研究所自2005年一直致力于稀土永磁材料的研究和应用，已成功研制出了永磁电机、永磁传动装置，并在国产潜艇、蛟龙号、舰艇上应用，最大减少噪音和最大传递扭矩。
　　目前，我国内使用的有液力传动耦合器，但存在漏液问题；永磁气隙耦合传动调速节能装置在国内也有应用，但都是德、美、日进口产品，尤其是美国沃佛一统天下，在技术上对我国进行封锁，但又利用我国的廉价稀土制造，转而高价出口到我国，国内生产还是空白。
　　永磁传动技术并非只是简单地利用磁体的同性相斥、异性相吸的原理，它是传动技术、材料技术、制造技术的集成。21世纪制造技术不但将继续制造常规条件下运行的机器与设备，而且将制造出极端环境下运行的机械设备，21世纪制造的产品应是符合节能和生态环保，与人友好的绿色产品，永磁涡流传动技术正是适应这一发展态势应运而生的。随着新技术、新工艺、新结构的不断出现，必将迎来永磁传动技术发展的新阶段；在我国各级专家和发明者的共同努力下，利用永磁气隙耦合传动调速节能装置代替变频器、变速器、联轴器、液压耦合器等装置的梦想一定能够实现。
　　三、项目研究的意义
　　随着煤矿井下各种开关功率器件以及其它非线性负载的广泛的应用，导致谐波大量的注入电网，即电力污染。平煤股份六矿井上下通过变频器驱动的大功率异步电机越来越多，由于变频装置中整流和逆变部分采用的是变流技术，在工作时不同程度地产生了谐波，谐波的存在导致六矿井下电子设备及控制系统受干扰而无法正常工作，如井下馈电开关误跳闸和多次烧坏，主电机绕组也被击穿过，直接威胁煤矿井下供电和用电设备的安全。谐波污染问题日益突出，将对矿井的供电安全带来巨大的威胁，而供电安全与矿井安全息息相关，该项目研究不仅为平煤集团和其他煤业集团井下供电系统谐波治理提供了宝贵经验，而且适用于其他矿山和工业企业供电系统谐波治理和高效节能方面都具有广泛的推广应用价值。
　　四、结语
　　1）稀土永磁材料的应用。主要是稀土钴永磁材料和钕铁硼永磁材料。。
　　2）采用先进的有限元计算软件对转矩、温升、结构强度等进行计算，计算精度高，节能效果好。
　　3）气隙调节装置的一体化设计结构，具有结构紧凑，体积小，重量轻的优点，特别适合于小功率传动的应用场所。
　　4）控制器内置限位保护程序，能有效保护电机与负载在非正常工况下不受伤害，延长设置的使用寿命。
　　5）采用自支撑的刚性结构，防止因电磁轴向力引起的电机与负载的轴向位移或滑动，大大减小了轴系对中，设置安装的难度。