【文章內(nèi)容簡介】 ,若負(fù)力值較小 ,可考慮自由加速 ,并配合使用盤式制動器 ,若負(fù)力值較大 ,則采用動力制動加速。加速階段不實(shí)行閉環(huán)調(diào)節(jié) ,而以時間、速度為函數(shù) ,逐步短接轉(zhuǎn)子附加電阻 ,使提升電動機(jī)從零速升至全速。2. 勻速階段。提升時為正力 ,采用電動拖動。下放時為負(fù)力,采用能耗制動 、閉環(huán)控制 ,單閉環(huán)速度控制系統(tǒng)由與距離有關(guān)的理想速度給定電路、速度負(fù)反饋電路、PID調(diào)節(jié)器、移相觸發(fā)電路及雙向可控硅能耗制動電路組成,下放速度由 PID 調(diào)節(jié)。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁3. 主減速階段。提升時為正力,采取逐級接入轉(zhuǎn)子附加電阻和機(jī)械制動的方式。下放時為負(fù)力 ,一方面接入轉(zhuǎn)子附加電阻,另一方面增大制動電流并輔以機(jī)械制動方式減速。4. 爬行階段。當(dāng)為正力時 ,轉(zhuǎn)子接入幾段附加電阻 ,由 PLC 控制運(yùn)行；當(dāng)為負(fù)力時 ,在能耗制動方式下接入轉(zhuǎn)子附加電阻。 提升機(jī)的速度圖和力圖合理地確定提升機(jī)的力圖和速度圖,可以提高其運(yùn)行的安全可靠性 ,以及減小電動機(jī)的功耗。 提升機(jī)的速度圖1. 主加速階段：如圖 所示,正常提升時 ,接入第一級電阻 ,電動機(jī)產(chǎn)生的力矩1R比阻力矩大 3% ～5% ,產(chǎn)生比較低的加速度 。隨著轉(zhuǎn)子電阻的逐漸切除 ,?既保證了起動階段的加速度 ,又使起動平穩(wěn) ,當(dāng) 上升到 時 ,電動機(jī)運(yùn)行在自然特V性曲線上。下放時 ,由于負(fù)力較大 ,需要制動力來維持穩(wěn)定的下放速度和規(guī)定的減速度 。投入動力制動時,盤式制動器松閘 ,將電動機(jī)的定子從交流電網(wǎng)上切除 ,并通過整流變壓器 T 和調(diào)壓模塊 ,向定子繞阻通以直流電 ,從而產(chǎn)生固定的直流磁場 ,由于慣性作5v用 ,旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在固定磁場中運(yùn)動 ,轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電流 ,轉(zhuǎn)子電流與固定磁場相互作用便產(chǎn)生了制動力矩 ,此后電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由于制動作用而降低 。制動力矩與勵磁電流的平方成正比 ,并與轉(zhuǎn)子附加電阻和電機(jī)的極數(shù)有關(guān)。（2） 勻速階段 ：上升時 ,電阻按時間原則來控制切除 ,使電動機(jī)保持電動狀態(tài) ,且2t速度 。下放時 ,由測速發(fā)電機(jī)反映轉(zhuǎn)子下放速度 ,當(dāng)速度高于 時 ,增大smV/1.? mV勵磁電流 ,提高制動力矩 ,使觀覽車在斜坡上勻速運(yùn)行。fI（3） 主減速階段 ：為使提升機(jī)準(zhǔn)確停車 ,在停車前應(yīng)進(jìn)行減速。減速按照速度3t圖要求進(jìn)行 ,由裝在斜坡上的位置開關(guān)動作發(fā)出信號 ,PLC 再根據(jù)與電動機(jī)同軸運(yùn)行的光電編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)進(jìn)行比較 ,發(fā)出指令 ,然后接入兩段電阻 、 使提升機(jī)速4R5度下降 ,幾秒后又將 、 接入電路 ,使 降到 。提升機(jī)到達(dá)底端與到達(dá)頂端稍有2R3mV4不同 ,一方面接入 、 、 、 ,一方面增大勵磁電流 ，使下放速度在規(guī)定的時45 fI間內(nèi)降低。（4） 爬行階段 ： 在 左右 ,此數(shù)值實(shí)際上是一個平均值 ,因?yàn)樘嵘龣C(jī)4tVs/0.由較高的 不可能很準(zhǔn)確的變?yōu)樗俣?。脈動爬行 ,此時電動機(jī)轉(zhuǎn)子串有大量的電阻 ,故mV4平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁有特性軟、不易控和電耗大等缺點(diǎn)。（5） 停車階段 ：接入最后一段電阻 ,同時將盤式制動器的 KT 線圈斷電 ,抱5t 1R閘迅速抱住卷筒 ,提升機(jī)停轉(zhuǎn)。VV oV m = 1 , 1 2 m / sV 4 = 0 . 3 m / st 1 t 2 t 3 t 4 t 50圖 33 提升機(jī)速度圖 力圖FF 1主加速F 2勻速F 3F 4F 5主減速爬行停車t 1 t 2 t 3 t 4 t 5t圖 34 提升機(jī)力圖由直線運(yùn)動的運(yùn)動方程可得: (31)ma??CF式中: F —提升機(jī)在某運(yùn)動階段的力 ,kg；—提升機(jī)的靜阻力（包括車重、提升機(jī)重量和繩重） ,kg；c—把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的部件折算到直線運(yùn)動的變位質(zhì)量 ,kg ；m ms2—各階段的加速度、減速度值 , 。as2當(dāng) 時, ,勻速運(yùn)行；0?CF時 , ，加速運(yùn)行；?時 , ,減速運(yùn)行。?平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁根據(jù)以上分析 ,F =f（t）的力圖 礦井提升機(jī)對電氣控制系統(tǒng)的要求提升機(jī)控制系統(tǒng)方案的選用應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求，即滿足各種可能出現(xiàn)的運(yùn)行速度圖和力圖。所以需要先來分析提升機(jī)電控系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性。根據(jù)動力學(xué)方程式 (32)????375nledTT式中: —電動機(jī)電動力矩；—傳動系統(tǒng)的靜阻轉(zhuǎn)矩；l—傳動系統(tǒng)的飛輪力矩， ，其中 J 為轉(zhuǎn)性慣量（kg* ），g 是重力n gTn4?2m加速度（ ）；2sm—傳動系統(tǒng)的動態(tài)轉(zhuǎn)矩（N*m）；dT—加速度；?可以得出按給定速度圖所需轉(zhuǎn)矩 =f(t)的特性，從而可以得到拖動系統(tǒng)所需的力eTF=f(t)，如圖 34 所示。提升機(jī)的負(fù)載靜力矩，決定于提升機(jī)輥筒承受的靜張力差，在雙罐籠的平衡提升系統(tǒng)中，力矩也就是提升物體的凈載重。由于提升系統(tǒng)的負(fù)載為位勢負(fù)載，所以靜力矩的作用方向始終是提升重物的重力方向，而與系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)和方向無關(guān)。因此在電動機(jī)不帶電時，為了使重的罐籠處于靜止?fàn)顟B(tài)(便于罐籠的裝卸載)，對輥筒必須施加機(jī)械閘。從圖 33 可以看出，要使提升機(jī)按照給定的速度圖運(yùn)行，電動力矩可能為正，也可能為負(fù)。這意味著電動機(jī)不僅要工作在電動狀態(tài)，還應(yīng)能工作在制動狀態(tài)。由于不同的負(fù)載，不同的提升機(jī)運(yùn)行階段，電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也各不相同。圖 35 表示出了平衡提升系統(tǒng)的四種不同的運(yùn)行狀態(tài)。(l)重物上提，靜載量較大( )。其給定速度圖與力圖如圖 35 所示LF?3d在加速段其中 為加速力矩與勻速力矩之差1dF加速力矩為： ；01???L在勻速段，勻速力矩為： ；2L在減速段， ，但 ,所以減速段力矩為： ,3d?ldF3 03d3???FL其中 為減速力矩與勻速力矩之差；平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁在爬行段，爬行力矩為： ；04??LF根據(jù)此力圖可知，電動機(jī)在各段均工作在正向電動狀態(tài)。Fvt 1t 2t 3t 4t 5 t 6 t 7t 8t 9加速度a00負(fù)載靜力Fl0t時間ttF d0時間電動提升力tF d 1圖 35 提升機(jī)傳動系統(tǒng)給定速度圖、力圖 (2)重物上提，靜載量較小( )。其給定速度圖和力圖如圖 36 所示L?3d在加速段，加速力矩： ；011??F在勻速段，勻速力矩： ；2在減速段，減速力矩： 但 ，所以 ；,3?dLd|3 033???dldF在爬行段，爬行力矩： 。4?L根據(jù)力圖可知，電動機(jī)在加速段和等速段，工作在正向電動狀態(tài)；在減速段，工作在正向制動狀態(tài)；在爬行段，又工作在正向電動狀態(tài)。也就是說，在整個提升過程中，電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)切換兩次。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 v0F F d iF lt 1t 2 t 3tF d 3v0Ff LT 1 T 2 T 3F d 3tv0t 1t 3t 2t0vFF lt 1t 2t 3t重 物 上 提 ， 靜 載 量 較 大重 物 上 提 ， 靜 載 量 較 小重 物 下 放 ， 靜 載 量 較 大重 物 下 放 ， 靜 載 量 較 大F LF d 1圖 36 在不同負(fù)載下的給定速度圖和力圖（3）重物下放，靜載量較小（ ）。其給定速度圖與力圖如圖 36 所示Ld?1在加速段： , ；|,0,1LdFF??01???d在勻速段： ；2?在減速段： ， ；33?dld 03?d在爬行段： ；4L根據(jù)力圖可知，電動機(jī)在加速階段，工作在正向電動狀態(tài)；在勻速、減速和爬行階段均工作在正向制動狀態(tài)。(4)重物下放，且靜載量較大（ ）。其給定的速度圖和力圖如圖 36 所示:LdF?1在加速段： , 。|,0,11LdLdF??0??在等速、減速和爬行段，F(xiàn) 均為負(fù)。根據(jù)力圖可知，電動機(jī)在整個提升過程中始終工作在正向制動狀態(tài)。要使提升機(jī)按給定速度圖運(yùn)行，電氣傳動系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)負(fù)載的變化而自動的工作在電動或制動狀態(tài)，也就是說要求電氣傳動系統(tǒng)能滿足四象限運(yùn)行。綜合以上提升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)以及礦山生產(chǎn)固有的特點(diǎn)，提升機(jī)工藝對提升機(jī)電控系統(tǒng)的要求如下：(1)加(減) 速度符合國家有關(guān)安全生產(chǎn)規(guī)程的規(guī)定。提升人員時，加速度，升降物料時，加速度 。另外不得超過提升機(jī)的減速器所允2/? 2/.1sma?許的動力矩。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁(2)具有良好的調(diào)速性能。要求速度平穩(wěn)，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，能滿足各種運(yùn)行方式及提升階段(如加速、減速、等速、爬行等)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。(3)有較好的起動性能。提升機(jī)不同于其他機(jī)械，不可能待系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后再裝加物料，因此，必須能重載啟動，有較高的過載能力。(4)特性曲線要硬。要保證負(fù)載變化時，提升速度基本上不受影響，防止負(fù)載不同時速降過大，影響系統(tǒng)正常工作(當(dāng)然，當(dāng)負(fù)載超過一定的限度時，還要求系統(tǒng)能有效的自我保護(hù)。迅速安全制動停車，即所謂要具備挖土機(jī)機(jī)械特性)。(5)工作方式轉(zhuǎn)換容易。要能夠方便的進(jìn)行自動、半自動、手動、驗(yàn)繩、調(diào)繩等工作方式的轉(zhuǎn)換，操作方便，控制靈活，不至于因工作方式的轉(zhuǎn)換影響正常生產(chǎn)。(6)采用新技術(shù)和節(jié)能設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)自動化控制和提高整個系統(tǒng)的工作效率。具備必要的連鎖和安全保護(hù)環(huán)節(jié)，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。盡量節(jié)約能源和降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁第四章 提升機(jī)調(diào)速控制方式及調(diào)速性能分析目前，大多數(shù)中、小型礦井采用斜井絞車提升，傳統(tǒng)斜井提升機(jī)普遍采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)，電阻的投切用繼電器—交流接觸器控制。這種控制系統(tǒng)由于調(diào)速過程中交流接觸器動作頻繁，設(shè)備運(yùn)行的時間較長，交流接觸器主觸頭易氧化，引發(fā)設(shè)備故障。另外，提升機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，經(jīng)常會造成停車位置不準(zhǔn)確；提升機(jī)頻繁的起動﹑調(diào)速和制動，在轉(zhuǎn)子外電路所串電阻上產(chǎn)生相當(dāng)大的功耗，節(jié)能較差；這種交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)屬于有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性差；低速時機(jī)械特性較軟，靜差率較大；起動過程和調(diào)速換擋過程中電流沖擊大；中高速運(yùn)行震動大，安全性較差。鑒于此有必要對提升機(jī)的控制方式及調(diào)速性能做進(jìn)一步的分析。礦井提升機(jī)電力拖動部分有兩種調(diào)速控制方式：直流調(diào)速和交流調(diào)速。其各有優(yōu)缺點(diǎn)，下面分別敘述。 提升機(jī)直流調(diào)速性能分析礦井提升機(jī)采用直流拖動的調(diào)速系統(tǒng)主要有：GM 系統(tǒng)、VM 系統(tǒng)及直流脈寬調(diào)制（PWM ）系統(tǒng)。 系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)—電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)）此系統(tǒng)中，電源是旋轉(zhuǎn)裝置，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)即直流發(fā)電機(jī)供電。通常，直流發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動，以某一不可調(diào)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流 fi 的方向和大小來改變發(fā)電機(jī)輸出電壓的極性和大小。原動機(jī)一般采用交流感應(yīng)電動機(jī)或交流同步電動機(jī)，使直流電源以電機(jī)機(jī)組的形式構(gòu)成。這種直流調(diào)速系統(tǒng)稱“發(fā)電機(jī)—電動機(jī)系統(tǒng)”簡稱“GM 系統(tǒng)” （G—generator, 發(fā)電機(jī)； M—motor 電動機(jī)） 。這種調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝需打地基、運(yùn)行有噪聲、維護(hù)不方便。 系統(tǒng)（晶閘管—電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)）此系統(tǒng)中，電源是靜止裝置，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)器 GT 的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，而改變晶閘管可控整流器的控制角 α，從而改變可控整流器輸出電壓的極性和大小，實(shí)現(xiàn)直流電動機(jī) M 的平滑調(diào)速。這種直流調(diào)速系統(tǒng)稱 “晶閘管—電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)”