【文章內容簡介】 信號。轉子控制柜通過串切電阻來實現(xiàn)調速，高壓換向柜實現(xiàn)對電機正反轉的控制。操作臺通過人為或程序控制主令柜。在輔助控制系統(tǒng)中，來自主令控制柜的信號控制液壓站和潤滑站的工作，保證提升機有效可靠的運行。 第 3章 串電阻調速系統(tǒng) 串電阻調速系統(tǒng)原理提升機的主電動機采用繞線型異步電動機，通過其轉子軸上的滑環(huán)，向轉子繞組回路接入電阻，以便進行起動和調速。對電控系統(tǒng)進行局部的修改、完善，根據(jù)我國國情，按照可靠性系統(tǒng)工程的原理，對現(xiàn)有的提升電控系統(tǒng)進行綜合分析、評價，盡量采用國內外的新技術成果，形成一套較為完整的改造方案及適用的換代產(chǎn)品。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)濟條件，對繞線異步電機串電阻的調速部分的電路，采用無觸點的 PLC 系統(tǒng)代替原有觸點的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全性及可靠性，充分利用 PLC 的多種功能，進一步改善控制性能，防止控制系統(tǒng)的內外部干擾。使提升控制系統(tǒng)的速度圖達到如圖 31 所示的理想狀態(tài)。圖 31 理想速度 [2]三相異步電動機轉速公式為（31）式： n=60f/p(1s) (31) 從上式可見，改變供電頻率 f、電動機的極對數(shù) p 及轉差率 s 均可達到改變轉速的目的。從調速的本質來看，不同的調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉兩種。 礦井提升機是轉子串電阻調速。為確保有足夠的拉力，串電阻調速屬于恒轉矩調速。恒轉矩調速是指電機高速、低速時輸出轉矩一樣大，即高速時輸出功率大，低速時輸出功率小。恒轉矩的特點是，不管電機的轉速快還是慢，其轉矩不變。 從調速時的能耗觀點來看，有高效調速方法與低效調速方法兩種：高效調速時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電動機、變頻調速以及能將轉差損耗回收的調速方法（如串級調速等）。有轉差損耗的調速方法屬低效調速，如轉子串電阻調速方法，能量就損耗在轉子回路中；一般來說轉差損耗隨調速范圍擴大而增加，如果調速范圍不大，能量損耗是很小的。 繞線式異步電動機轉子串入附加電阻，使電動機的轉差率加大，電動機在較低的轉速下運行。串入的電阻越大，電動機的轉速越低。此方法設備簡單，控制方便，但轉差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級調速，機械特性較軟。 串電阻調速程序 因為繼電器工作于高壓狀態(tài)，觸點閉合時會有高壓電弧產(chǎn)生，因此需要做消弧處理，串電阻調速消弧處理程序如圖 32 所示： 圖 32 串電阻調速消弧程序圖 33 為串電阻調速程序：圖 33 串電阻調速程序第 4章 提升機電控系統(tǒng)構成 引言提升機電控系統(tǒng)可簡單地劃分為：控制系統(tǒng)（主控系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)）、調速控制系統(tǒng)（調速系統(tǒng)、供電系統(tǒng)）、監(jiān)控系統(tǒng)（上位機、操作臺），提升機電控系統(tǒng)構成如圖 41 所示。深度限位測速機等 供電系統(tǒng)司機操作臺主控系統(tǒng) 調速系統(tǒng) 主電機輔控系統(tǒng)液壓站潤滑站等上位機監(jiān)控系統(tǒng)主機設備圖 41 提升機電控系統(tǒng)構成主控系統(tǒng)主要是指完成提升機從加速、等速、減速、爬行到停車整個運行過程的開關邏輯控制及其必要的保護并與其他子系統(tǒng)交換信號共同完成對提升機整機有效控制的系統(tǒng)。輔控系統(tǒng)是指各路供電電源、控制回路的接口以及輔機系統(tǒng)的控制部分。對傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)而言，還包括可調閘速度閉環(huán)環(huán)節(jié)、動力（低頻）制動速度閉環(huán)環(huán)節(jié)（對交流提升機電控而言） 、包絡線速度保護環(huán)節(jié)和測速環(huán)節(jié)等。調速系統(tǒng)是指根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，作為執(zhí)行機構最終對提升機的主拖動電機進行起停、加速、減速、穩(wěn)速運行控制的系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)是指對電控系統(tǒng)關鍵部件，包括提升機信號系統(tǒng)工作情況、提升機運行過程中關鍵參數(shù)、參量的曲線、以及司機操作的正確性進行監(jiān)控和顯示，并進行必要的記錄以備需要查閱之需的系統(tǒng)。操作臺是電控系統(tǒng)的人機界面，擔負著對提升機進行集中控制、監(jiān)視、參量信號顯示的重任。因該控制線路大體可分為主回路、測速回路、安全回路、調繩閉鎖回路、控制回路、可調閘控制回路、減速階段過速保護控制回路、動力制動控制回路、自整角機深度指示器回路和輔助回路等 10 個部分，現(xiàn)分述主回路、測速回路、安全回路和控制回路。 主回路主回路用于供給提升電動機電源，實現(xiàn)失壓、過流保護，控制電機的轉向和調節(jié)轉速。主回路由高壓開關柜、高壓換向器的常開觸頭、動力制動接觸器的常開主觸頭、動力制動電源裝置、提升電動機、電機轉子電阻、加速接觸器的常開主觸頭和裝在司機操作臺上的指示電流表和電壓表等組成。地面變電所送來的二路 6KV 電源，一路工作，一路備用，經(jīng)高壓開關柜的隔離開關 GLK、油開關、高壓換向器線路接觸器的主觸頭、正向(或反向)接觸器后到主電機的定子。在高壓開關柜內還設有電壓互感器 YH，失壓脫扣線圈 SYQ，電流互感器 LH 和過流脫扣線圈 GL，用于失壓或過流保護。在 SYQ 線圈回路中還串聯(lián)接有緊急停車開關和換向器室欄柵門閉鎖開關。用以人為的產(chǎn)生安全制動。當人員進入高壓換向器室時欄柵門閉鎖開關起安全閉鎖作用。在 LH 回路中串入三相電流繼電器，它有三個電流線圈，用來反映啟動過程中電動機定子電流的變化，與時間繼電器 1sJ～10sJ 配合，共同調節(jié)啟動過程中的速度，實現(xiàn)以電流為主時間為輔的自動啟動過程。高壓換向器由 XLC、ZC、FC 等三組接觸器組成，用以改變主電機的旋轉方向。正轉時，XLC、ZC 工作，反轉時 XLC、FC 工作。電動機轉子回路接有外加金屬電阻和加速晶閘管，用來獲得電動不同的人工特性。 測速回路測速回路就是把提升機的實際速度測量出來并轉化為電量，以供給速度回路和一些以速度為函數(shù)的電器控制元件。在傳統(tǒng)的提升機控制中，速度信號的獲得都來源于測速發(fā)電機，為模擬信號量。在 PLC控制系統(tǒng)中為了增強系統(tǒng)的保護功能，我們通過計數(shù)模塊計算提升機運行速度。我們知道計數(shù)模塊對位置脈沖的計數(shù)值代表了容器在井筒中的位置。不同時刻測得的脈沖差值即為位置變量△S，而 △S 與時刻的變量 △T 之比即為速度?；谶@一原理，利用 PLC 具有軟件可設置中斷功能，通過中斷程序來測速。在測速回路中，有光電編碼器，它與提升機主軸相連。卷筒旋轉一周，光電編碼器也旋轉一周，產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖列: A， A， B， B。其中一組 A， B 脈沖信號作為提升機深度控制的輸入信號。對光電編碼器輸出的脈沖計數(shù)可產(chǎn)生三個功能：1)通過旋轉脈沖的累加值可確定提升容器在井筒中的行程；2）脈沖 A， B 之間相差 90176。電角度，通過判斷其相位差的正負，可以確定提升機滾筒的旋轉方向；3）通過測量旋轉計數(shù)脈沖的頻率，可確定實際提升速度 [3]?；芈分羞€有低速繼電器。它主要用于低速爬行。當提升機速度減小至繼電器釋放值時，它可以使高壓換向器二次給電，提升機再次加速，當速度升高至其的吸合值時，它又使高壓換向器(接觸器)斷電，切斷電源而減速，由此實現(xiàn)脈動爬行。另外，3 個速度繼電器，其觸頭分別接于加速接觸器回路，以便在動力制動時按速度原則節(jié)轉子電阻。為了使提升重物時動力制動減速和下放重物時動力制動加速，切換速度均能在特性曲線的臨界值附近。 安全回路安全回路用于防止和避免提升機發(fā)生意外事故。安全回路中串有很多保護觸頭，當提升機工作不正常時，其中任一個觸頭打開，就產(chǎn)生安全制動。主要包括通過軟件和硬件設置的有關提升機連鎖保護的各種重故障點，發(fā)生重故障時，具有對故障種類記憶功能。排除故障后，用故障復位按鈕復位，安全保護由以下幾部分組成：1）主令控制器手柄零位聯(lián)鎖 當主令手柄處于中間零位時，零位繼電器閉合允許安全回路接通。當安全回路斷電后，主令手柄必須回到零位，安全回路才允許重新接通。2）工作閘制動手柄聯(lián)鎖限位開關 當工作閘手柄在全抱閘位置時，其限位開關的常開觸點閉合，允許安全回路接通。3）測速斷線保護 當主測速機損壞或斷線時，PLC 判斷后實現(xiàn)安全保護功能。4）高壓掉電保護 當高壓開關柜合閘時 FK 觸點閉合。當由于短路、過負荷、欠壓、失壓、司機人為緊急停車等原因而掉電時，斷開安全回路。5）制動油壓高保護 液壓制動油壓超過要求時，電接點壓力表上觸點閉合，相應繼電器得電后斷開安全回路。6)錯向保護 當提升機運行方向與預選方向不同時，PLC 判斷后安全回路斷開。7）等速超速 當提升機運行速度超過最大速度的 15%時，PLC 判斷后斷開安全回路。8）PLC 輸出安全制動繼電器 當 PLC 判斷系統(tǒng)發(fā)生重故障時（PLC 內安全回路斷開時） ，相應繼電器失電，安全回路斷開。9）減速過速保護 減速過程中，若提升機運行超速，安全回路斷開。10）過卷開關 過卷開關分別裝在深度指示器和井架上，當提升容器超出正常停車位 米時，相應的過卷開關動作，安全回路斷開。11）過卷復位開關 當提升容器過卷后，若繼續(xù)開車，應根據(jù)容器的過卷方向選擇過卷復位開關的位置，安全回路方能重新接通，提升機只能向過卷的反方向開車。待過卷故障解除后，過卷復位開關重新扳回工作位置。另外還有斷軸保護、彈簧疲勞，閘瓦磨損開關、松繩保護、制動電源保護、調繩聯(lián)鎖等保護。 控制回路采用單相 220V 交流電源，由一接觸器的常開觸頭控制通斷。安全接觸器和加速接觸器的線圈都設置相交流電源靠近零線一側，這可保證某些接點或導線絕緣損壞對地短路時，安全接觸器立即斷電，進行安全制動。時間繼電器均采用直流 220V?？刂苹芈钒ㄐ盘柣芈贰㈦姍C正反轉回路、動力制動接觸器回路、低頻制動接觸器回路、轉子電阻控制回路。 信號回路提升機的信號主要來自光電編碼器、井筒磁開關、深度指示。其中光電編碼器和深度指示器分別在 節(jié)和 節(jié)介紹過，因此不再贅述。井筒磁開關用于對位置信號進行校正。兩個提升容器上分別裝上磁鐵，在井筒接近減速區(qū)域的位置上裝上磁開關。當容器 1 和容器 2 向上通過各自井筒磁開關時，發(fā)出深度指示信號，對脈沖計數(shù)值各進行一次校正，即用預置數(shù)取代計數(shù)模塊中原有的計數(shù)脈沖累加值，是減速階段的計數(shù)值更加準確可靠