【正文】 閉環(huán)控制及實(shí)現(xiàn)節(jié)能。 工程概況 工程參數(shù)及控制對象：電動(dòng)機(jī)：主電機(jī)功率P=450KW主電機(jī)額定電壓V=10KV AC主電機(jī)額定電流I=45A主電機(jī)極對數(shù)p＝2，s=主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nN=60f(1s)/p =1470 r/min傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：滾筒半徑r=3m，周長C=；傳動(dòng)比λ=；皮帶：帶長 L=120m；帶寬 B=皮帶秤輸出（M）：0~600t（0~10V）調(diào)速：（1）當(dāng)M〈=100t時(shí)，n=nmin，對應(yīng)于輸出14Hz，； （2）當(dāng)100t〈M〈600t時(shí)，對應(yīng)的輸出電壓為10M/600 V； （3）當(dāng)M〉=600t時(shí)，n=nmax，對應(yīng)于輸出50Hz，輸出電壓10V。第五章 電氣控制系統(tǒng)方案由以上幾章內(nèi)容的分析，可以確定采用變頻調(diào)速來對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻器的矢量控制的優(yōu)良性能在下運(yùn)皮帶機(jī)控制上可實(shí)現(xiàn)減速制動(dòng)，防止飛車，更為安全可靠簡單。 變頻器相互之間變頻器與集控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)之間都具有方便的通訊功能，通訊距離長，處理時(shí)間適時(shí)，反映迅速，尤其是長距離大運(yùn)量多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)皮帶機(jī)所必具的理想功能。（可選功能） 為了不影響生產(chǎn)，萬一有故障，可以轉(zhuǎn)換到工頻旁路工作，檢修時(shí)間維護(hù)變頻器。 由于采用變頻器所產(chǎn)生的良好起動(dòng)特性，至少可降低起動(dòng)張力30%，如在初期設(shè)計(jì)選擇膠帶強(qiáng)度時(shí)可降低一個(gè)標(biāo)號。、節(jié)電效果明顯 對應(yīng)于一些特殊生產(chǎn)條件的環(huán)境（如煤礦），有時(shí)，運(yùn)料（如煤）的產(chǎn)量是極不均勻的，當(dāng)皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)量也是不均勻的，在負(fù)載輕或無負(fù)載時(shí)，皮帶機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)行對機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損浪費(fèi)較為嚴(yán)重，同時(shí)電能消耗也較低速運(yùn)行大的多，但因生產(chǎn)的需要皮帶機(jī)系統(tǒng)又不能隨時(shí)停車，采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)對前級運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷、本機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的載荷進(jìn)行分別測量，這樣可控制變頻器降速或提前升速。 皮帶機(jī)系統(tǒng)多為雙滾筒驅(qū)動(dòng)或多滾筒驅(qū)動(dòng)，為了保證系統(tǒng)內(nèi)的同步性能，首先，要求位于機(jī)頭的各滾筒應(yīng)同步啟停，在某一電機(jī)故障時(shí)能使系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)為了保證系統(tǒng)的運(yùn)輸能力，應(yīng)盡量保證各滾筒之間的功率平衡。 皮帶機(jī)在運(yùn)煤過程中任意一刻都可能立即停車再重新起動(dòng)，必須考慮“重載起動(dòng)”能力。具體到帶式輸送機(jī)上，又有其自身的特點(diǎn)：、軟停止特性 變頻器的起動(dòng)、停止時(shí)間是任意可調(diào)（0600秒）的，也就是說起動(dòng)時(shí)的加速度和停車時(shí)的減速度任意可調(diào)，同時(shí)為了平穩(wěn)起動(dòng)，還可匹配其具備的S型加減速時(shí)間，這樣可將皮帶機(jī)起停時(shí)產(chǎn)生的沖擊減少至最小，這是其它驅(qū)動(dòng)設(shè)備難以達(dá)到的。除此之外，變頻器還具有直流制動(dòng)功能，需要制動(dòng)時(shí)，變頻器給電動(dòng)機(jī)加上一個(gè)直流電壓，進(jìn)行制動(dòng)，而無需另加制動(dòng)控制電路。加、減速時(shí)間可以任意設(shè)定，故加、減速過程比較平緩，起動(dòng)電流較小，可以進(jìn)行較高頻率的起停。只需要改變變頻器內(nèi)部逆變管的開關(guān)順序，即可實(shí)現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當(dāng)而燒毀電動(dòng)機(jī)的問題。除此之外，原有調(diào)速方式耗能較大者（如繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)等）；原有調(diào)速方式比較龐雜，效率較低者，（如龍門刨床等）采用了變頻調(diào)速后，節(jié)能效果也很明顯。一些家用電器，如家用空調(diào)器的調(diào)頻節(jié)能也取得了很好的效果。特別值得指出的是恒壓供水，由于使用效果很好，現(xiàn)在已形成了典型的變頻控制模式，廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)生活用水、消防等行業(yè)。由于風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)在采用變頻調(diào)速后，可以節(jié)省大量電能，所需的投資在較短的時(shí)間內(nèi)就可以收回，因此在這一領(lǐng)域中，變頻調(diào)速應(yīng)用得也最多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國已經(jīng)進(jìn)行變頻改造的風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載約占總?cè)萘康?%以上，年節(jié)電約400億KW20世紀(jì)70年代石油危機(jī)的發(fā)生，以節(jié)能為目的低價(jià)變頻器開始出現(xiàn)并應(yīng)用。而用傳統(tǒng)的擋板和閥門進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)，耗用功率變化不大。 變頻器應(yīng)用變頻調(diào)速已被公認(rèn)為最理想、最有發(fā)展前途的調(diào)速方式之一，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。因此，在各種條件下均可保持系統(tǒng)工作的最佳狀態(tài)。因此這種變頻器功能較多，價(jià)格也較貴。（2）通用型變頻器主要用在生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速上。常見的中小容量變頻器主要有兩大類：節(jié)能型變頻器和通用型變頻器。通用變頻器是變頻器家族中，數(shù)量最多，應(yīng)用最廣泛的一種，也是我們講解的主要品種。 按變頻器的用途分類 專用變頻器 按容量分 中小容量通用變頻器 大容量變頻器變頻器 通用變頻器 按應(yīng)用分 節(jié)能型變頻器 通用型變頻器專用變頻器是針對某一種（類）特定的控制對象而設(shè)計(jì)的，這種變頻器均是在某一方面的性能比較優(yōu)良。（4）脈寬調(diào)制變頻器輸出電壓的大小是通過改變輸出脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)的，常用PWM表示。（3）脈幅調(diào)制變頻器輸出電壓的大小是通過改變直流電壓來實(shí)現(xiàn)的，常用PAM表示。（2）電流型整流后若是靠電感來濾波，這種交—直—交變頻器稱作電流型變頻器，這種型式的變頻器較為少見。根據(jù)直流環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能方式來分，交—直—交變頻器又可分成電壓型和電流型兩種。但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍較窄，一般在額定頻率的1/2 以下（0ffn/2），故主要用于容量較大的低速拖動(dòng)系統(tǒng)中。這些發(fā)電設(shè)備的最大特點(diǎn)是容量小而分散，將來的變頻器就要適應(yīng)這樣的新能源，既要高效，又要低耗。21世紀(jì)的電力拖動(dòng)裝置應(yīng)著重考慮：節(jié)能，變頻器能量轉(zhuǎn)換過程的低公害，使變頻器在使用過程中的噪聲、電源諧波對電網(wǎng)的污染等問題減少到最小程度。除此以外，變頻器有與電動(dòng)機(jī)一體化的趨勢，使變頻器成為電動(dòng)機(jī)的一部分，可以使體積更小，控制更方便。利用互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器聯(lián)動(dòng)，甚至是以工廠為單位的變頻器綜合管理控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在的變頻器功能很多，操作也很方便，其壽命和可靠性也較以前有了很大的進(jìn)步。它功能豐富，可以適用于不同的負(fù)載和場合，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著半導(dǎo)體開關(guān)器件IGBT、矢量控制技術(shù)的成熟，微機(jī)控制的變頻調(diào)速成為主流，調(diào)速后異步電動(dòng)機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性已經(jīng)可以和直流調(diào)速相媲美。20世紀(jì)60年代中期，隨著普通的晶閘管、小功率管的實(shí)用化，出現(xiàn)了靜止變頻裝置，它是將三相的工頻電源經(jīng)變換后，得到頻率可調(diào)的交流電，這個(gè)時(shí)期的變頻裝置，多為分立元件，它體積大、造價(jià)高，大多是為特定的控制對象而研制的，容量普遍偏小，控制方式也很不完善，調(diào)速后電動(dòng)機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)性能還有待提高，特別是低速的性能不理想，因此僅用于紡織、磨床等特定場合。 變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展變頻調(diào)速被認(rèn)為是一種理想的交流調(diào)速方法。但直流調(diào)速系統(tǒng)也有著不可回避的弱點(diǎn)，主要表現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)本身的換向器及電刷維護(hù)保養(yǎng)困難、壽命短等方面。 直流調(diào)速特點(diǎn)直流調(diào)速系統(tǒng)在過去乃至今后的一段時(shí)間內(nèi)仍將被廣泛地使用，這是由于它具有良好的調(diào)速性能。很長一段時(shí)間里，在不變速拖動(dòng)系統(tǒng)或調(diào)速性能要求不高的場合采用的是交流電動(dòng)機(jī)。皮帶機(jī)目前對拖動(dòng)技術(shù)的基本要求是：；，調(diào)速性能好，啟動(dòng)轉(zhuǎn)距大；；，維護(hù)量小；。利用變頻器拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流小，可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和無級調(diào)速，方便進(jìn)行加減速控制，是電動(dòng)機(jī)獲得高性能，大幅度節(jié)約電能，因而變頻器在工業(yè)生產(chǎn)和生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。許多機(jī)械由于工藝需要，要求電動(dòng)機(jī)能調(diào)速。適于單機(jī)驅(qū)動(dòng)的較小皮帶，電機(jī)功率＜180KW。總之，該系統(tǒng)損耗大效率低，系統(tǒng)復(fù)雜維護(hù)量大，美國道奇公司獨(dú)家生產(chǎn)，價(jià)格高，易損件價(jià)格更高；對于傾斜帶式輸送機(jī)，必須設(shè)置較大的低速軸制動(dòng)器和逆止器。和調(diào)速型液力偶合器一樣還需另配主電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備，和專門的液壓調(diào)節(jié)和潤滑系統(tǒng)，專門的冷卻散熱系統(tǒng)。是美國Dodge公司開發(fā)的帶式輸送機(jī)專用可控起制動(dòng)裝置。鼠籠電機(jī)加調(diào)速型液力偶合器的方式，是比較理想的軟起動(dòng)裝置，常用于開環(huán)控制，等加速起制動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)短時(shí)低速驗(yàn)帶，多機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)易于調(diào)整功率平衡，適于大中型和線路簡單的長距離帶式輸送機(jī)。調(diào)速型液力偶合器的充油量是可調(diào)的。采用普通異步電動(dòng)機(jī)實(shí)行變電壓調(diào)速時(shí)，調(diào)速范圍很窄，采用高轉(zhuǎn)子電阻力矩電動(dòng)機(jī)可增大調(diào)速范圍，但機(jī)械特性又變軟，因而當(dāng)負(fù)載變化時(shí)靜差率很大。負(fù)載重或靜摩擦轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可在起動(dòng)時(shí)突加短時(shí)脈沖電流，以縮短起動(dòng)時(shí)間。主電路采用晶閘管交流調(diào)壓器，用連續(xù)改變其輸出電壓來保證恒流起動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)可用接觸器給晶閘管旁路，以免晶閘管不必要地長期工作。帶電流閉環(huán)電子控制軟起動(dòng)器可以限制起動(dòng)電流并保持恒值,直到轉(zhuǎn)速升高后電流自動(dòng)衰減下來。傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方法有：星三角起動(dòng)，定子串電阻或電抗起動(dòng)，自耦變壓器(又稱起動(dòng)補(bǔ)償器)降壓起動(dòng)等。 各種調(diào)速方法原理及特點(diǎn)。其中變極對數(shù)調(diào)速是有級的，應(yīng)用場合有限。無論是饋出還是饋入的轉(zhuǎn)差功率，扣除變流裝置本身損耗后，最終都轉(zhuǎn)化成有用功率，因此這類系統(tǒng)效率較高，但要增加一些設(shè)備?？墒?，相對來說這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本最低。從這點(diǎn)出發(fā)，可把異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分成三類：上述的前三種調(diào)速方法都屬于這類。按交流異步電動(dòng)機(jī)原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率Pm可分成兩部分：（1）：是拖動(dòng)負(fù)載的有效機(jī)械功率；（2）：是傳給轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率s成正比。在此以三相鼠籠異步交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法為主。大多數(shù)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都具有變速功能，常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有帶與帶輪、齒輪變速箱、蝸輪與蝸桿、聯(lián)軸器等。在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中，用于控制轉(zhuǎn)速的就是變頻器。 電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)是拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)力。 電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)組成 生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械是電力施動(dòng)系統(tǒng)的服務(wù)對象，對電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作情況的評價(jià)，將首先取決于生產(chǎn)機(jī)械的要求是否得到了充分滿足。即，負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成正比。拿帶式輸送機(jī)來說，當(dāng)傳輸帶上的物品較多時(shí)，不論轉(zhuǎn)速有多大，負(fù)載轉(zhuǎn)矩都較大；而當(dāng)傳輸帶上的物品較少時(shí)，也不論轉(zhuǎn)速有多大，負(fù)載轉(zhuǎn)矩都較小。必須注意：這里所說的轉(zhuǎn)矩大小的是否變化，是相對于轉(zhuǎn)速變化而言的，不能和負(fù)載輕重變化時(shí)，轉(zhuǎn)矩大小的變化相混淆。負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL的大小決定于：TL=Fr式中F——皮帶與滾筒間的摩擦阻力；r——滾筒的半徑。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的機(jī)械特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指那些負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小，僅僅取決于負(fù)載的輕重，而和轉(zhuǎn)速大小無關(guān)的負(fù)載。由于電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械是緊密相連的，它們的機(jī)械特性必須適當(dāng)配合，才能得到良好的工作狀態(tài)。在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，存在著兩個(gè)主要轉(zhuǎn)矩，一個(gè)是生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，一個(gè)是電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T。由于本設(shè)計(jì)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，所以只討論這一類型的負(fù)載特點(diǎn)。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載機(jī)械特性及特點(diǎn)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，大部分情況下與電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T方向相反。因此在調(diào)速過程中，的變化規(guī)律常常是關(guān)注的重點(diǎn)。 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的大小影響著電動(dòng)機(jī)的過載能力，越小，為了保證過載能力不變，電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載就越小。第三章 交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)技術(shù) 異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即n=f（T），它可由式n0x=60fx/p所決定的T=f（s）曲線變換而來。（9）降低噪聲，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行在低速時(shí)，整個(gè)給風(fēng)系統(tǒng)的噪聲明顯的降低。（7）便于控制，液力偶合器的無級調(diào)速便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，適用于各種伺服系統(tǒng)控制。（5）除軸承外無磨損部件，故工作可靠，能長期無檢修運(yùn)行，壽命長。（4）過載保護(hù)。當(dāng)主動(dòng)軸有周期性振動(dòng)（如扭振等）時(shí)，不會(huì)傳到從動(dòng)軸上，具有良好的隔振效果。（2）空載起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)可以在空載或輕載下啟動(dòng)，減少對電網(wǎng)沖擊，因而可選用容量較小的電動(dòng)機(jī)及電控設(shè)備，減少設(shè)備的投資，降低起動(dòng)電流。（勺管室） 調(diào)速型液力偶合器結(jié)構(gòu)原理 液力偶合器調(diào)速特點(diǎn)當(dāng)工作液體由泵輪沖向?qū)γ娴臏u輪時(shí)，工作液體便沿渦輪葉片流道做向心流動(dòng)，同時(shí)釋放能量并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)工作機(jī)做功。當(dāng)輸送磨損性強(qiáng)的物料時(shí)，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的物流，在卸載點(diǎn)卸載。輸送帶的上、。它主要包括以下幾個(gè)部分：輸送帶、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動(dòng)裝置、清掃裝置和卸料裝置等。它是鋼繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈活的特點(diǎn)，又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。這種輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸送物料的最大傾角可達(dá)90176。（4）壓帶式帶輸送機(jī)。但一般其運(yùn)送物料的塊度不超過300mm。（3）氣墊式帶輸送機(jī)。（2）管形帶式輸送機(jī)。 帶式輸送機(jī)分類及特點(diǎn)帶式輸送機(jī)分類方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類，一類是普通型帶式輸送機(jī)，這類帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點(diǎn)，其簡介如下：各種帶式輸送機(jī)的特點(diǎn)（1）U形帶式輸送機(jī)。 帶式輸送機(jī)類型及工作原理我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。液力偶合器是電機(jī)軸與皮帶驅(qū)動(dòng)滾筒（或調(diào)速機(jī)構(gòu)）柔性連接器件，靠著液體的傳動(dòng)使動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)柔性地聯(lián)接在一起。第二章 帶式輸送機(jī)與液力偶合器簡介帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或移動(dòng)式起重運(yùn)輸機(jī)中主要類型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動(dòng)來完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。3. 擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益。2. 提高元部件性能和可靠性設(shè)備開機(jī)率的高低主要取決于元部件性能和可靠性。kW。1. 設(shè)備大型化以提高運(yùn)輸能力我國在今后的10年內(nèi)輸送量要提高到3000～4000 帶式輸送機(jī)發(fā)展趨勢為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)需要，帶式輸送機(jī)輸送能力要加大。這些新型保護(hù)系統(tǒng)我國基本處于空白。（3）輸送機(jī)保護(hù)裝置。國外輸送機(jī)已采用高檔可編程序控制器PLC，開發(fā)了先進(jìn)的程序軟件與綜合電源繼電器