【正文】 have a better way for the development of matting for the future hoist motor, paring three kinds of control mode, so that we can clearly know the advantages of what kind of control mode, what kind of a way to have any weaknesses, whether can promote domestic hoist speed control mode through the development of a new and better speed control mode practice. Vector control mode is the most obvious manifestation in three control, bined with the most cuttingedge knowledge, can carry on the control through various forms, DSP, chip microputer , PLC can be used for the speed control system, provides us with a more broad stage to realize.For the special environment of coal mine, the safety requirements are quite high, mine hoist used in mine coal transportation between surface an underground, and the transportation of materials, work in the hub of the main passage, so in the dangerous environment of coal mine ,we must take a series of safety protection measures, offer a safety environment for the equipment running, to ensure the safety of staff. Due to hoist operation heat larger and brake sometimes sparks prone , and the power supply voltage is relatively high, from the 380V power supply system prior to now to the development of 1140V power supply system the mainstream, so the safety measures in coal mine is essential. So this paper involve introduce of the explosion, electromagnetic shielding, grounding, cooling and other related knowledge. By parison of the power supply and the parative study of the three kinds of control methods, let’s us know the advantages and disadvantages of voltage is not the same as well as the advantages and disadvantages of different control methods, I believe that through this parison, for the future of coal mine production and motor speed control is good, there is a certain significance for coal mine safety and efficiency.Keywords: mine hoist。 power supply。 slip frequency。vector control。mine safetyV第一章 緒論 課題研究背景及意義在國民經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的今天，提升機(jī)在當(dāng)今煤礦事業(yè)的飛速發(fā)展中起著非常重要的作用，如何解決提升機(jī)的供電以及合理利用提升機(jī)的控制方式來達(dá)到高效的效率，是我們關(guān)心的一個重要問題。我國煤礦的供電經(jīng)歷了幾個階段，20世紀(jì)60年代以前煤礦普遍采用的380V供電，配備相應(yīng)的設(shè)施可以運用的很多地方，但是隨著80機(jī)組的適用，380V的供電已經(jīng)難以適應(yīng)。1964年原煤炭工業(yè)部組織人員成立了煤礦工作面升壓工作組，經(jīng)過多次試驗，確定將采煤工作面供電電壓提高到660V，并組織相關(guān)煤機(jī)廠生產(chǎn)專供井下使用的電壓等級為660 V的電機(jī)及相應(yīng)的控制設(shè)備，來適應(yīng)660V供電的需求，因而構(gòu)成了660V的供電系統(tǒng)。上世紀(jì)7O年代，以液壓支架和滾筒式采煤機(jī)為主體的綜合采煤機(jī)械化設(shè)備的引進(jìn)并投入煤礦生產(chǎn)，進(jìn)一步提高采煤工作面供電電壓，以適應(yīng)煤礦生產(chǎn)需要的問題又被提到議事日程。雖然，當(dāng)時正處于文革之中，我國煤炭戰(zhàn)線的科研人員和煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)在政府有關(guān)部門的支持和幫助下，經(jīng)過近十年的努力，研制出了千伏級的采煤工作面供電系統(tǒng)的全部裝備，并很快投入使用，實現(xiàn)了我國采煤工作面供電系統(tǒng)的又一次升級換代。這時候的煤礦供電系統(tǒng)升級到1140V供電。8O年代以來，在原煤炭工業(yè)部的組織和指揮下，我國煤礦向提高采煤工作面單產(chǎn)、實現(xiàn)集中化生產(chǎn)和減人減面的目標(biāo)邁進(jìn)，不斷地更新采煤工作面裝備，使綜采工作面設(shè)備的裝機(jī)容量不斷增大，出現(xiàn)了一批總裝機(jī)容量已達(dá)1500KW～2000KW的新型高產(chǎn)的綜采工作面。1988年原煤炭工業(yè)部明確提出了建設(shè)高產(chǎn)高效礦井的目標(biāo)，同時，組織專門力量開展了進(jìn)一步提高煤礦井下供電電壓的可行性研究，經(jīng)過調(diào)查研究和反復(fù)論證，并吸收了國外煤礦井下工作面電壓升級的經(jīng)驗，1991年l1月確定將我國煤礦綜采工作面供電電壓由1140 V提高為3300V，并將“井下采區(qū)3300V供電系統(tǒng)”作為國家“八五”期間重點項目“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”的一個子項目，組織煤炭科研機(jī)構(gòu)和煤機(jī)廠開展相關(guān)的研究工作。1998年7月第一套國產(chǎn)的3300 V煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)在山西省晉城礦務(wù)局古書院煤礦試驗成功，標(biāo)志著我國煤礦井下采區(qū)供電系統(tǒng)電壓升級工作的勝利實現(xiàn)，為我國煤礦的高產(chǎn)高效礦井建設(shè)提供了有力的保障，同時，也縮短了我國煤礦采區(qū)供電系統(tǒng)與國際先進(jìn)水平的差距。而提升機(jī)作為礦井方面必不可缺少的器械，相應(yīng)的供電方式也從380V提升到660V再到后續(xù)的1140V，以適應(yīng)煤礦的采掘運輸以及井上與井下的連接。當(dāng)代社會中煤礦是我們經(jīng)常提到的一個話題，說道煤礦就不得不提到礦用提升機(jī)，或許這個詞對很多人來說是很陌生的，但是礦用提升機(jī)卻關(guān)系到整個煤礦的運行以及整個煤礦的經(jīng)濟(jì)效益，所以礦用提升機(jī)在煤礦中占主角地位。隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦井方面的技術(shù)也是在迅速的發(fā)展和不斷的更新。近幾十年來，國內(nèi)外用于煤礦上的提升機(jī)機(jī)械部分以及電氣部分都在飛速的發(fā)展，并且兩者相互促進(jìn)，相互提高。礦用提升機(jī)是煤礦、有色金屬礦等生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備，提升機(jī)的安全性、可靠性和有效的高速運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況以及直接的經(jīng)濟(jì)效益，所以如何選擇礦用提升機(jī)的供電與控制方式是值得我們?nèi)ヌ接懙?。在上世紀(jì)七十年代西門子公司發(fā)明矢量控制的交一直一交變頻原理之后，標(biāo)志著用同步電動機(jī)來代替直流電機(jī)實現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)時代已經(jīng)到來。1981年第一臺用同步機(jī)懸臂傳動的提升機(jī)在德國礦問世，1988年由和西門子合作制造的機(jī)電一體的提升機(jī)(習(xí)慣稱為內(nèi)裝電機(jī)式)在德國礦誕生，這是世界上第一臺機(jī)械和電氣融合成一體的同步電機(jī)傳動提升機(jī)。在提升機(jī)機(jī)械和電氣傳動技術(shù)飛速發(fā)展的同時，電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使提升機(jī)的電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。早在上世紀(jì)七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應(yīng)用于提升機(jī)控制。上世紀(jì)八十年代初，計算機(jī)又被用于提升機(jī)的監(jiān)視和管理。計算機(jī)和PLC的應(yīng)用，使提升機(jī)自動化水平、安全、可靠性都達(dá)到了一個新的高度，并提供了新的、現(xiàn)代化的管理、監(jiān)視手段。特別要強(qiáng)調(diào)的是，此時期在國外一著名的提升機(jī)制造公司，如西門子、ABB、ALSTHOM都利用新的技術(shù)和裝備，開發(fā)或完善了提升機(jī)的安全保護(hù)和監(jiān)控裝置，使安全保護(hù)性能又有了新的提高。就在國外科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時候，我國提升機(jī)供電控制系統(tǒng)很長時間都處于落后的狀況。直到目前為止，我國正在服務(wù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。和國外相比，我們存在很大的差距。所以對于如何高效率的提高提升機(jī)的性能以及合理利用資源的前提下獲得更大的效益對我們來說是必要的。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運行速度快、慣性質(zhì)量大、運行特性復(fù)雜的特點，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護(hù)措施，但是由于現(xiàn)場使用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機(jī)械零件和電氣元件的功能失效，以及操作者的人為過失和對行程監(jiān)測研究的局限性，使得現(xiàn)有保護(hù)未能達(dá)到預(yù)期的效果，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除；由于礦井系統(tǒng)的供電方式必須考慮到電能的損耗，安全，以及什么樣的供電系統(tǒng)適合什么樣的煤礦。所以合理供電以及如何選擇正確的供電方式是必須解決的問題。在提升機(jī)系統(tǒng)中，一旦提升機(jī)的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運行，就會發(fā)生提升機(jī)超速、過卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常生產(chǎn)，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產(chǎn)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。所以提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的研究一直是社會各屆人士共同關(guān)注的一個重大課題。所以調(diào)速控制方式的選擇在很大程度上決定了提升機(jī)能否實現(xiàn)平穩(wěn)、安全、可靠地起制動運行，避免了嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止較大的機(jī)械沖擊，減少機(jī)械部分維修的工作量，延長提升機(jī)械的使用壽命。合理的運用調(diào)速控制方式能有效的提高經(jīng)濟(jì)效益減少資源的浪費和資源的合理利用。所以不同的供電方式和不同的控制方式是值得我們?nèi)ケ容^研究的，研究和開發(fā)合理的供電控制方式進(jìn)一步的提高它所帶來的相關(guān)性能的同時也是集安全、能耗于一體的開發(fā)，因此礦用提升機(jī)的供電控制方式的比較研究是比較有豐富的學(xué)術(shù)研究價值的。 電機(jī)控制方式的發(fā)展現(xiàn)狀隨著全球機(jī)械技術(shù)、煤礦安全技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)拖動技術(shù)的發(fā)展，礦用提升機(jī)也在不斷的更新?lián)Q代，新的控制方式的出現(xiàn)預(yù)示著以前的控制方式的不成熟新的控制方式將會逐步替代原有的控制方式使得其適應(yīng)現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展。說到礦用提升機(jī)不得不提到礦用提升機(jī)的控制，并且相關(guān)于煤礦器械的發(fā)展，提升機(jī)作為煤礦系統(tǒng)中必不可少的部分，發(fā)展也是體現(xiàn)得最為明顯的，特別是提升機(jī)控制調(diào)速方面，從最初的基于滑差電磁離合器的調(diào)速方式到基于轉(zhuǎn)差頻率控制的調(diào)速方式再到現(xiàn)在的基于矢量控制的調(diào)速方式。一步一步的更新，預(yù)示著提升機(jī)調(diào)速方式的飛速發(fā)展和礦用行業(yè)的日新月異。隨著機(jī)械與傳動技術(shù)的發(fā)展，最開始采用電磁離合器的調(diào)速技術(shù)，雖然裝置結(jié)構(gòu)及控制線路簡單，運行可靠，維修方便；但由于速度失大，效率低的缺陷已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的發(fā)展要求了，為了實現(xiàn)礦用提升機(jī)交流傳動的高性能控制運行，提高提升機(jī)運行的可靠性，以替代以前的電磁離合器調(diào)速，彌補(bǔ)其各種缺點，并實現(xiàn)實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高牽引性能。因而新出現(xiàn)的基于轉(zhuǎn)差頻率的調(diào)速控制方式逐漸取代了不能滿足生產(chǎn)需要的電磁離合器調(diào)速控制方式。隨著傳動技術(shù)的發(fā)展，尤其是大功率的交流變頻技術(shù)的發(fā)展，礦用提升機(jī)的機(jī)電控制系統(tǒng)的傳動方案也越來越多樣化。特別是近年來我國加大礦山的開采力度，大功率大容量的礦用提升機(jī)需求也越來越多，大功率的交交變頻系統(tǒng)和大功率的交直交交流系統(tǒng)應(yīng)用越來越多。為了更好的運用能源，又開發(fā)出了一種新的最具有效率的基于磁場定向的矢量控制調(diào)速系統(tǒng)。這是近年來大力發(fā)展的一種控制調(diào)速方式，具有很大的發(fā)展前景。礦用提升機(jī)的不斷發(fā)展帶來的效益是不可忽視的，現(xiàn)在全球的能源系統(tǒng)中，煤礦能源占據(jù)很大的比例，并且提升機(jī)系統(tǒng)的供電控制方式不僅僅只適用于礦井方面在很多方面同樣適用，只要有電機(jī)就涉及到電機(jī)的供電以及電機(jī)的調(diào)速控制所以這樣一個系統(tǒng)并不帶有局限性，可以發(fā)展到很多方面，所以對于礦用提升機(jī)的控制方式的研究是具有劃時代意義的，因為在很多方面都會運用到電機(jī)比如建設(shè)、采掘、石油開采等等，對可以針對起來進(jìn)行修改。只是不同大小的系統(tǒng)其運用的供電方式和控制方式會不同而已，所以提升機(jī)的供電控制方式對于當(dāng)今社會的發(fā)展是值得我們?nèi)パ芯康?。傳統(tǒng)交流調(diào)速技術(shù)方法存在調(diào)速精度差、效率低、調(diào)速范圍小等一系列的缺點，所以在高精度調(diào)速的應(yīng)用中，我們一般采用的是直流調(diào)速系統(tǒng)。但從上世紀(jì)80年代以來，隨著電力電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展以及各種高性能電力電子功率器件產(chǎn)品的相繼出現(xiàn)，阻礙交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展的一些因素慢慢被克服，原直流調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)先的一些技術(shù)性能，如寬廣的調(diào)速范圍、較高的穩(wěn)速精度、快速的動態(tài)響應(yīng)和四象限運行等方面，已逐漸在交流調(diào)速系統(tǒng)得以實現(xiàn)。交流電動機(jī)本身具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠和慣性小等優(yōu)點，能適用于一些直流調(diào)速無法勝任的場合，如化纖紡絲機(jī)等高精度、高速化的生產(chǎn)機(jī)械，泵、空壓機(jī)和電梯等無齒輪化的生產(chǎn)機(jī)械以及冶金等大容量的生產(chǎn)機(jī)械。因此，交流調(diào)速在電氣傳動領(lǐng)域中已占有越來越重要的地位。目前，用交流調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)在許多領(lǐng)域成為一種趨勢，從數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人用的小功率伺服電機(jī)到上萬千瓦的重型機(jī)械主傳動，都采用了交流調(diào)速技術(shù)。交流電機(jī)調(diào)速方法可分為兩大類：變同步速調(diào)速（包括變極和變頻）和變滑差調(diào)速（定子調(diào)壓，轉(zhuǎn)子串電阻及轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等）。變頻調(diào)速是其中最有效的調(diào)速方式，是交流調(diào)速的理想調(diào)速方案。變頻調(diào)速是一種改變電機(jī)定子供電頻率來實現(xiàn)改變電機(jī)同步轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速方法。通過變頻裝置可將電網(wǎng)的固定頻率轉(zhuǎn)換為可調(diào)的頻率，使電機(jī)在寬廣的范圍