【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。設(shè)計(jì)（論文）完成日期年月日。自動(dòng)化與信息工程系電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)，學(xué)生朱夢(mèng)華于年月-. 日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生朱夢(mèng)華畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：平煤四礦主井提升電控系統(tǒng)改造

　　

【正文】 、對(duì)比結(jié)果后進(jìn)行相關(guān)的控制。 此回路主要元件為高壓換相器的接觸器吸引線圈 KM KM KM在它們回路內(nèi)串有一系列觸點(diǎn)，以保證電動(dòng)機(jī)定子送電時(shí)安全可靠。 動(dòng)力制動(dòng)回路接有動(dòng)力制動(dòng)接觸器線圈 KM4和動(dòng)力制動(dòng)接觸器線圈 KM10，它們與高壓換向接觸器之間有電氣閉鎖，以保證交、直流不能同時(shí)通電。動(dòng)力制動(dòng)的投入由動(dòng)力制動(dòng)接觸器線圈 KM8 控制。 轉(zhuǎn)子電阻控制回路，用以實(shí)現(xiàn)以電流為主附加延時(shí)的自動(dòng)起動(dòng)控制和減速階段的速度控制，主要由八個(gè)加速繼電器 K1VK8V能構(gòu)成通路。 信號(hào)接觸器 KM9 在井口發(fā)來開車信號(hào)時(shí)通電，立即閉合自保觸點(diǎn)和在換相回路及轉(zhuǎn)子電阻控制回路的觸點(diǎn)，為提升機(jī)起動(dòng)準(zhǔn)備了條件。 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。在本控制系統(tǒng)中，自動(dòng)換相回路不能進(jìn)行自動(dòng)換相和自動(dòng)起動(dòng)，只能在容器到達(dá)停車位置時(shí)自動(dòng)切斷正反轉(zhuǎn)接觸器的電源，并能防止司機(jī)因操作方向錯(cuò)誤可能造成 的過卷事故。 輔助回路用以對(duì)提升機(jī)輔助設(shè)備供電和控制。低壓 380V 也有備用電源，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)QC1 進(jìn)行切換。在輔助回路上接有動(dòng)力制動(dòng)電源柜 S，用自動(dòng)開關(guān) QA2 控制和保護(hù)。 MC1和 MC2 為制動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，二者互為備用，用轉(zhuǎn)換開關(guān) QC3 轉(zhuǎn)換，用接觸器 KM10 控制，MC3 和 MC4 為潤滑油泵電動(dòng)機(jī)，二者也互為備用，用轉(zhuǎn)換開關(guān) QC4 轉(zhuǎn)換，觸器 KM11 控制。另外，在輔助回路上還接有安全制動(dòng)電磁閥 Y3；控制離合器油路的五通閥電磁鐵Y4 和四通閥電磁鐵 Y5；控制回路電源接觸器 KM7 等件。 21 第 5 章 提 升系統(tǒng)的起動(dòng)和制動(dòng)方式 起動(dòng)的方式分為：完全起動(dòng)和不完全起動(dòng)兩種。 ：系指主加速級(jí)第一級(jí)特性，在 S 等于 1時(shí)，電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的力等于切換力的上限。 ：系指主加速級(jí)第一級(jí)特性，在 S等于 1 時(shí)，電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的力小于切換力的上限，一般取等于平均起動(dòng)力。在電動(dòng)機(jī)最大力矩許可的情況下，為了減小起動(dòng)時(shí)對(duì)設(shè)備的沖擊，可采用不完全起動(dòng)。 對(duì)于箕斗提升起動(dòng)時(shí)須有處加速段，所以采用完全起動(dòng)的方式。 對(duì)于罐籠提升因?yàn)橐笏俣绕椒€(wěn)，所以采用不完全起動(dòng)的方式。 圖 51 動(dòng)特性曲線圖 第一預(yù)備級(jí)的作用為：消除傳動(dòng)齒輪間隙和緊繩以及消除電動(dòng)機(jī)接入電網(wǎng)的過等。 22 第二預(yù)備級(jí)的作用為：對(duì)于罐籠提升是用來限制提人時(shí)的加速度； 對(duì)于箕斗提升是用來實(shí)現(xiàn)在齒輪內(nèi)的初加速； 對(duì)于斜井串車提升是用來把下部重串車組以低速拉過重串車組以低速拉過下部變坡點(diǎn)和分線道岔。 制動(dòng)可采用機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)的方法。電氣制動(dòng)就是讓電動(dòng)機(jī)在停車時(shí)再產(chǎn)生一個(gè)與原旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速停止。電氣制動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁電源是不能切斷的，而必須保持額定勵(lì)磁，以產(chǎn)生必要的制 動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 金屬電阻調(diào)速方法： 在繞線型異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻，用控制器或磁力站切除電阻的方法進(jìn)行調(diào)速。提升機(jī)在啟動(dòng)的過程中是沿著電動(dòng)運(yùn)行區(qū)內(nèi)幾條曲線一直到 Vl 點(diǎn)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)出的力與提升負(fù)載力 Fl 相等，電動(dòng)機(jī)在自然特性曲線上等速運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速 Vs 時(shí)便進(jìn)入再生發(fā)電制動(dòng)區(qū)，電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，將機(jī)械能變?yōu)殡娔芊此碗娋W(wǎng)，這是電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)作用，發(fā)出的是負(fù)力。注意：在再生發(fā)電制動(dòng)區(qū)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻應(yīng)全部切除，否則會(huì)使提升機(jī)速度升高，甚至發(fā)生飛車事故。電動(dòng)機(jī)有電動(dòng)狀態(tài)過渡到再生發(fā)電狀態(tài)是自然過 渡的，中間不需加裝任何設(shè)備。 金屬電阻調(diào)速的缺點(diǎn)是它的運(yùn)行特性出現(xiàn)階梯跳躍，這對(duì)機(jī)械和電氣設(shè)備來說都是不利的，容易造成對(duì)電器的沖擊損壞，甚至燒毀電器。交流拖動(dòng)提升機(jī)的電氣制動(dòng)的優(yōu)越性在于： 可以獲得平穩(wěn)，安全，可靠的制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，避免了嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止了機(jī)械沖擊，減少了機(jī)械部分的維修工作量，延長了提升機(jī)械的使用壽命，特別是易于實(shí)現(xiàn)提升系統(tǒng)的自動(dòng)化，從而有效地改善了提升系統(tǒng)的性能，提高了設(shè)備的提升能力。 機(jī)械制動(dòng) ： 1)斷電制動(dòng) 2)通電制動(dòng) 電氣制動(dòng) 23 。 考慮到四礦主井提升系統(tǒng)的制動(dòng)方式此次改造采用低頻制動(dòng)方式。 爬行可分為： 1)脈沖爬行 脈沖爬行是爬行速度最低的，而且常常要求電動(dòng)機(jī)發(fā)出是正力，擔(dān)純的動(dòng)力制動(dòng)裝置解決不了低速正力爬行。這種方法不易控制，多次通斷對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械和電氣設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生沖擊，不宜多采用。 2)微機(jī)托動(dòng)爬行 微機(jī)拖動(dòng)爬行加裝了一套微機(jī)拖動(dòng)裝置，它由小容量的繞線型異步電機(jī)，減速器，氣囊離合器和壓氣裝置組成，并與主提升電動(dòng)機(jī)相連。在爬行階段上電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)切斷；接通微拖動(dòng)電機(jī)，氣囊離合器沖氣，提升容 器由于再經(jīng)過減速器的減速而獲得爬行速度。電機(jī)運(yùn)行在自然特性曲線上，運(yùn)行速度比較平穩(wěn)。 3)低頻爬行 對(duì)于大中型礦井，尤其是深井采用由低頻電源供電的頻率控制系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)低頻發(fā)電制動(dòng)和低頻爬行 ,可以比較經(jīng)濟(jì)合理的兼顧減速和爬行兩個(gè)階段 ,與其他主案相比主要優(yōu)點(diǎn)如下 : (1)在減速階段 ,可以較準(zhǔn)確地按給定速度圖運(yùn)行 ,同時(shí)還節(jié)約電能、制動(dòng)性能好、安全可靠。 (2)由低頻發(fā)電制動(dòng)減速到低頻爬行是自然過渡的，不需要進(jìn)行任何主線路的轉(zhuǎn)換而動(dòng)力制動(dòng)只能解決制動(dòng)減速，不能解決爬行問題，采用動(dòng)力制動(dòng)時(shí)在爬行階段需另設(shè)微機(jī)拖動(dòng)裝置或 采用脈沖爬行。 (3)在低頻電源供電時(shí)，提升電動(dòng)機(jī)可以在自然特性上按電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)連續(xù)、低速、穩(wěn)定運(yùn)行，因而可以安全可靠地用來檢查和更換鋼絲繩。檢查和修理井筒，更換提升水平、低速下放和提升重物等。 異步電動(dòng)機(jī)在低頻下的性能 下圖為提升電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，等速運(yùn)行、制動(dòng)、爬行整個(gè)循環(huán)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩特性曲線如 52。 24 圖 52起動(dòng)特性曲線圖 在等速階段，提升電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)為工頻自然特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的交點(diǎn) D1，對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速為 ns1=60f1/p（ f1=50Hz）。等速階段結(jié)束減速階段開始時(shí)在電動(dòng)機(jī)定子繞組上施加與工頻電壓相序相同的低頻電壓，同時(shí)將大部分附加電阻加入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，低頻電壓在定子上產(chǎn)生低頻旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其同步轉(zhuǎn)速為 ns2=60flf/p（一般 flf=2~5 頻 )，在投入低頻時(shí)，由于慣性電動(dòng)機(jī)仍以相當(dāng)于 D1 點(diǎn)的最大速度運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)最大速度超過低頻同步轉(zhuǎn)速ns2 很多 ，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，提升系統(tǒng)在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，利用速度繼電器和時(shí)間繼電器逐步除轉(zhuǎn)子中的附加電阻 ,則減速過程將沿著圖中機(jī)械特性曲線上的 F1→ 16→ 17→ 18→ 19→ 20→ 21→ 22 各點(diǎn)進(jìn)行 .當(dāng)減速終了進(jìn)入爬行時(shí) ,低頻電壓增大到最大值 ,這時(shí)全部轉(zhuǎn)子電阻已經(jīng)切除 ,在爬行時(shí)由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已低于低頻同步轉(zhuǎn)速 nΩ ,所以提升電動(dòng)機(jī)此時(shí)是以電動(dòng)方式在低頻自然特性曲線上的 D2點(diǎn)低速成穩(wěn)定運(yùn)行 。 爬行終了 ,提升電動(dòng)機(jī)與低頻電源斷開 ,施閘停車 。 ①低頻電源 25 圖 53低頻電源 低頻電源一般都是用變頻裝置將 50 赫工頻交流電轉(zhuǎn)換為所需的 2—— 5赫的低頻交流電源，變頻裝置主要有低頻發(fā)電機(jī)組和可控硅交 —— 交變頻器兩種。這兩種變頻裝置都可以方便的調(diào)壓和調(diào)頻，以滿足減速和爬行階段的要求。 低頻發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)是：運(yùn)行可靠；過電壓、過負(fù)荷能力較強(qiáng)；低頻電壓波形較好等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是有旋轉(zhuǎn)部分和整流子維護(hù)困難；消耗有 色金屬材料多，設(shè)備多，占地面積大。 ②可控硅交 —— 交變頻低頻裝置 可控硅交 —— 交變頻裝置的特點(diǎn)是： 體積??；重量輕；無噪聲；效率高；壽命長；使用維護(hù)方便；運(yùn)行費(fèi)用低和用銅量少等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是抗過電壓、過負(fù)荷能力校差，但采取一定的保護(hù)措施是可以克服的因此四礦主井提升系統(tǒng)變頻裝置采用可控硅交 —— 交變頻器。 ③變頻系統(tǒng)概述 可控硅變頻大致可分為兩個(gè)類型：一是有直流環(huán)節(jié)的即帶中間直流環(huán)節(jié)的交流變直流再變成所需頻率的交流，簡稱“交 —— 直 —— 交”變頻。二是無直流環(huán)節(jié)的即直接變頻，將一種較高頻率的交流直流變成需要的較低頻 率的交流，簡稱“交 —— 交”變頻。 這兩種型式的特點(diǎn)是：交 —— 直 —— 交變頻適合于使用頻率較高的場(chǎng)合；交 —— 交變 26 頻適用于頻率較低的場(chǎng)合。 下面為可控硅交 —— 交變頻低頻裝置的方框如圖 54。 圖 54可控硅交 —— 交變頻低頻裝置 ④可控硅交 —— 交變頻器的工作原理 可控硅交 —— 交變頻器（簡稱變頻器）是由于三個(gè)三相半波有環(huán)流可逆整流電路構(gòu)成一個(gè)輸出三相低頻的電路，也稱三相半波“循環(huán)變流器”。其中每個(gè)三相半波可逆電路稱作低頻輸出相 AD（或 BD或 CD）。所有共陰極的三只可控硅整流元件稱為正組，用“ P”表示；共陽極的三只可 控硅整流元件稱為負(fù)組，用“ N”表示。整個(gè)變頻器用十八只可控硅整流元件，如圖 55。 圖 55 可控硅交 —— 交變頻器 SCR 可控硅 ， 200A/200V； 1DK~3DK—— 限制環(huán)流電抗器 20MH 它的工作原理與直流可逆有環(huán)流系統(tǒng)工作原理一樣。它的控制原則是α =β，為了區(qū)別整流和逆變，把 180о移相角分成前 90о與后 90о，從 90о點(diǎn)作為分界點(diǎn)，移相角從 27 90о向前移至 0о時(shí)，電路處于整流狀態(tài)，習(xí)慣上稱為α移相；從 90о向后移至 180о時(shí)電路處于逆 變狀態(tài)，習(xí)慣上稱為β移相。使α =β的控制原則是為了保持整流電 壓平均值和逆變電壓平均值相等，但他們的瞬時(shí)電壓值不相等。所以，這兩組之間要出現(xiàn)不經(jīng)過負(fù)載的環(huán)流電流，為限制這個(gè)電流除加限制環(huán)流電抗器外，一般還使α稍大于β值，即α =β +5о，使整流電壓略小于逆變電壓。這樣可使環(huán)流電流減小些，但這時(shí)整流與逆變的轉(zhuǎn)換將出現(xiàn)不連續(xù)，即有一小段不控區(qū)，即正負(fù)波形不對(duì)稱，所以不能使α β太多。 它的工作狀態(tài)是：其中 P組處于整流工作狀態(tài)時(shí)， N組處于待逆變狀態(tài)，在負(fù)