【正文】 ,從而產(chǎn)生固定的直流磁場(chǎng) ,由于慣性作用 ,旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在固定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) ,轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生感應(yīng)電流 ,轉(zhuǎn)子電流與固定磁場(chǎng)相互作用便產(chǎn)生了制動(dòng)力矩 ,此后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由于制動(dòng)作用而降低。（2） 勻速階段。下放時(shí) ,由測(cè)速發(fā)電機(jī)反映轉(zhuǎn)子下放速度 ,當(dāng)速度高于時(shí) ,增大勵(lì)磁電流 ,提高制動(dòng)力矩 ,使觀覽車(chē)在斜坡上勻速運(yùn)行。為使提升機(jī)準(zhǔn)確停車(chē) ,在停車(chē)前應(yīng)進(jìn)行減速。提升機(jī)到達(dá)底端與到達(dá)頂端稍有不同 ,一方面接入、,一方面增大勵(lì)磁電流，使下放速度在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)降低。在 m/ s左右 ,此數(shù)值實(shí)際上是一個(gè)平均值 ,因?yàn)樘嵘龣C(jī)由較高的不可能很準(zhǔn)確的變?yōu)樗俣?。?） 停車(chē)階段。圖12 提升機(jī)速度圖二 、力圖圖 13提升機(jī)力圖由直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程可得:F = + ma式中: F —提升機(jī)在某運(yùn)動(dòng)階段的力 ,kg。m —把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件折算到直線運(yùn)動(dòng)的變位質(zhì)量 ,kga —各階段的加速度、減速度值 ,m/。a 0 時(shí) , F ,加速運(yùn)行。根據(jù)以上分析 , F = f（t） 的力圖見(jiàn)圖13。所以需要先來(lái)分析提升機(jī)電控系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性?！獋鲃?dòng)系統(tǒng)的靜阻轉(zhuǎn)矩。提升機(jī)的負(fù)載靜力凡，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，力凡也就是提升物體的凈載重。因此在電動(dòng)機(jī)不帶電時(shí)，為了使重的罐籠處于靜止?fàn)顟B(tài)(便于罐籠的裝卸載)，對(duì)輥筒必須施加機(jī)械閘。這意味著電動(dòng)機(jī)不僅要工作在電動(dòng)狀態(tài)，還應(yīng)能工作在制動(dòng)狀態(tài)。圖15表示出了平衡提升系統(tǒng)的四種不同的運(yùn)行狀態(tài)。其給定速度圖與力圖如圖15(a)所示在加速段其中為加速力矩與勻速力矩之差圖14 提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)給定速度圖、力圖加速力矩為：在勻速段，勻速力矩為： 在減速段，但||,所以減速段力矩為：其中為減速力矩與勻速力矩之差 在爬行段，爬行力矩為：根據(jù)此力圖可知，電動(dòng)機(jī)在各段均工作在正向電動(dòng)狀態(tài)。其給定速度圖和力圖如圖15（b）所示 在加速段，加速力矩： 在勻速段，勻速力矩： 在減速段，減速力矩：但，所以||=||0 在爬行段，爬行力矩：根據(jù)力圖可知，電動(dòng)機(jī)在加速段和等速段，工作在正向電動(dòng)狀態(tài)。在爬行段，又工作在正向電動(dòng)狀態(tài)。圖15 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?。ǎ?4)重物下放，且靜載量較大（）。根據(jù)力圖可知，電動(dòng)機(jī)在整個(gè)提升過(guò)程中始終工作在正向制動(dòng)狀態(tài)。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(duì)提升機(jī)電控系統(tǒng)的要求如下：(1)加(減)速度符合國(guó)家有關(guān)安全生產(chǎn)規(guī)程的規(guī)定。另外不得超過(guò)提升機(jī)的減速器所允許的動(dòng)力矩。要求速度平穩(wěn)，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，能滿(mǎn)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。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(dòng)，有較高的過(guò)載能力。要保證負(fù)載變化時(shí)，提升速度基本上不受影響，防止負(fù)載不同時(shí)速降過(guò)大，影響系統(tǒng)正常工作(當(dāng)然，當(dāng)負(fù)載超過(guò)一定的限度時(shí)，還要求系統(tǒng)能有效的自我保護(hù)。(5)工作方式轉(zhuǎn)換容易。(6)采用新技術(shù)和節(jié)能設(shè)備，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。盡量節(jié)約能源和降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。相比較而言，交流異步電機(jī)具有環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、過(guò)流能力大、牢固耐用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易維護(hù)及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但異步電機(jī)的調(diào)速性能難以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。近年來(lái)，電力電子技術(shù)的發(fā)展和DSP微處理器的推出，更為高性能交流調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，目前己經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用化階段，作為眾多調(diào)速方案之一的變頻調(diào)速，其發(fā)展不超過(guò)40年，卻取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，變頻調(diào)速以其節(jié)能和可平滑調(diào)速，調(diào)速范圍寬等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用[22]。通過(guò)控制器的控制，變頻器的輸出頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流小、動(dòng)負(fù)荷小、調(diào)速平滑而無(wú)沖擊。電動(dòng)機(jī)在自然特性上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的外特性硬，轉(zhuǎn)速隨負(fù)載變化小。可使提升機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和調(diào)速過(guò)程的時(shí)間降至最少，具有良好的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。(5)節(jié)電效果顯著。第二節(jié) 變頻調(diào)速基本原理異步電機(jī)的VVVF調(diào)速系統(tǒng)一般簡(jiǎn)稱(chēng)變頻調(diào)速系統(tǒng)。交流調(diào)速系統(tǒng)的控制量最基本上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，根據(jù)不同的用途適當(dāng)組合可構(gòu)成各種閉環(huán)系統(tǒng)。P—電機(jī)磁極對(duì)數(shù)。由電機(jī)學(xué)可知，轉(zhuǎn)差功率:式中—電磁功率。由式可知，變頻調(diào)速與變極調(diào)速為轉(zhuǎn)差功率不變型不論其轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率消耗基本不變，因此調(diào)速效率為最高?！?定子頻率(Hz)。而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為:式中:s 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 改變異步電動(dòng)機(jī)的供電頻率，可以改變其同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行。 但是變極 對(duì) 數(shù)和變轉(zhuǎn)差率在調(diào)速領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍較小，而變頻調(diào)速具有高效率、高范圍和高精度的調(diào)速性能，是比較合理的調(diào)速方法。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，希望電動(dòng)機(jī)的主磁通保持不變。磁通太強(qiáng)，則由于過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)，使勵(lì)磁電流過(guò)大，這就限制了定子電流的負(fù)載分量，為使電動(dòng)機(jī)不過(guò)熱，負(fù)載能力要下降。由電機(jī)理論知道，三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為: 式中 — 定子每相由氣隙磁通感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的均方根值(V) 。 — 定子相繞組有效匝數(shù)。 由上式可見(jiàn),Φm的值是由E1 和f1共同決定的，對(duì)E1和f1進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?就可以使氣隙磁通Φm保持額定值不變。 這種控制又稱(chēng)為恒磁通變頻調(diào)速，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。當(dāng)El和f1值較高時(shí)，定子的漏阻抗壓降相對(duì)比較小，如果忽略不計(jì)，則可以近似的保持定子相電壓U1和頻率f1的比值為常數(shù)即可。當(dāng)頻率較低時(shí)，U1和E1都變小， 定子漏阻抗壓降(主要是定子電阻壓降)不能再忽略,這種情況下，可以適當(dāng)?shù)奶岣叨ㄗ与妷阂?補(bǔ)償定子電阻壓降的影響,使氣隙磁通基本保持不變， 。必然會(huì)使主磁通隨著f1的上升而減小，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速的情況，屬于近似的恒功率調(diào)速方式。 圖22 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的控制特性第三節(jié) 變頻調(diào)速控制方式分類(lèi)在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)的控制方式多種多樣，但從轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性和過(guò)渡特性來(lái)看，變頻調(diào)速的控制方式分為以下幾種:①U/F控制U/F控制是交流電機(jī)最簡(jiǎn)單的一種控制方法，通過(guò)控制過(guò)程中始終保持U/F為常數(shù)，來(lái)保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定。這種控制方式多用于調(diào)速精度不高的場(chǎng)所。與U/F控制相比，調(diào)速精度要求較高，且系統(tǒng)容易穩(wěn)定，即能在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率控制在最佳狀態(tài)。③矢量控制矢量控制是一種建立在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的基礎(chǔ)上，通過(guò)一系列的坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)電機(jī)定子電流轉(zhuǎn)矩分量和磁通分量的解藕的控制方法，可以將作為控制對(duì)象的感應(yīng)電機(jī)當(dāng)作直流電機(jī)來(lái)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的控制。但是其控制器的設(shè)計(jì)在某種程度上依賴(lài)于電機(jī)的參數(shù)，為了減少控制上對(duì)電機(jī)參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識(shí)、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好的效果。由于DTC直接著眼于轉(zhuǎn)矩控制，對(duì)轉(zhuǎn)子參數(shù)變化表現(xiàn)為狀態(tài)干擾而非參數(shù)干擾，DTC方法比矢量控制方法具有較高的魯棒性。異步電動(dòng)機(jī)用變頻器傳動(dòng)的方塊圖，如圖23所示，變頻器由變流器、平滑電路、逆變器、控制器四大部分組成，變流器將交流電變?yōu)橹绷麟?，平滑電路將此直流電平滑后，由逆變器將它變換為頻率可調(diào)的交流電，向電動(dòng)機(jī)提供電壓、電流和頻率。有的交交變頻裝置用電 抗器將輸出電流強(qiáng)制變成矩形波或階梯波，具有電流源的性質(zhì)，它也是電流源型變頻器。電流源型變頻器一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于再生狀態(tài)時(shí)，反饋到直流側(cè)的再生電能可以方便的回懊到交流電網(wǎng)，不需要主回路中附加任何設(shè)備，只要利用網(wǎng)側(cè)的可逆變流器改變其輸出電壓極性即可，這種電流型變頻器有制動(dòng)發(fā)電能力，又能設(shè)置電流環(huán)提高承載能力，適合需要快速減速和調(diào)速范圍寬的場(chǎng)合，適配大功率電機(jī)，國(guó)內(nèi)單機(jī)容量可達(dá)12000KW，國(guó)外達(dá)數(shù)萬(wàn)K W級(jí)。一般的交直交變壓變頻裝置雖然沒(méi)有濾波電容，但供電電 源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓源型變頻器。中小功率變頻器通常采用電容濾波即電壓型變頻器。第三章：系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié) 提升機(jī)電控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)獨(dú)特的地理環(huán)境和構(gòu)造給礦井主電路設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來(lái)諸多不便，本設(shè)計(jì)中我們用P L C實(shí)現(xiàn)各種故障保護(hù)和對(duì)繼電器I/O口觸點(diǎn)的控制，大大節(jié)約了人力物力財(cái)力，使維護(hù)變得安全可靠。由保護(hù) P L C根據(jù)系統(tǒng)的安全要求，構(gòu)成軟件安全回路。基于PLC控制的大功率礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由動(dòng)力裝置、變頻器、操作臺(tái)和控制監(jiān)視系統(tǒng)組成，系統(tǒng)框圖各部分功能如下：動(dòng)力裝置：包括主電機(jī)、電源模塊、制動(dòng)器和底座，完成人、物、料的運(yùn)輸任務(wù)。操作臺(tái)：操作臺(tái)設(shè)置兩個(gè)手柄，分別用于速度輔助給定及制動(dòng)力給定?？刂票O(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運(yùn)輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測(cè)提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。并且將操作臺(tái)中的主電源上電開(kāi)關(guān)串入變頻柜送電斷路器的失壓脫扣線圈中，用來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急停車(chē)。圖31 主電路回路圖動(dòng)力柜主要是給油泵、風(fēng)機(jī)和操作臺(tái)供電，同時(shí)具有斷相、缺相、過(guò)流保護(hù)和電機(jī)過(guò)熱保護(hù)。操作臺(tái)采用UPS電源供電。其中:開(kāi)關(guān)電源分別給DC24V回路、液壓站電磁閥和現(xiàn)場(chǎng)儀表供電。其中上過(guò)卷開(kāi)關(guān)，減速點(diǎn)開(kāi)關(guān)，上下井口開(kāi)關(guān)分別接常閉觸點(diǎn)引入操作臺(tái)中。 圖33 深指器和輥筒(3)室外井架上安裝兩上終端開(kāi)關(guān)，兩個(gè)過(guò)卷開(kāi)關(guān)，兩個(gè)極限過(guò)卷開(kāi)關(guān)。圖34 井架及井筒行程開(kāi)關(guān)的設(shè)置在左右裝卸位置安一個(gè)，作為上下極限過(guò)卷開(kāi)關(guān)。分別在如下位置安裝:在左右爬行入口處各安一個(gè)，作為上下井口開(kāi)關(guān)在左右減速開(kāi)始點(diǎn)位置各安一個(gè)，作為上下減速點(diǎn)開(kāi)關(guān)在左右減速點(diǎn)開(kāi)關(guān)前5米各安一個(gè)，作為上下深度校正開(kāi)關(guān)。傳感器的安裝傳感器的設(shè)置主要是針對(duì)液壓站和潤(rùn)滑站兩部分。在事故狀態(tài)下，可以使制動(dòng)器的油壓迅速降到預(yù)選設(shè)定的某一值P。 圖35 液壓站及潤(rùn)滑站A液壓站部分(如圖35(a)所示)所需傳感器壓力傳感器兩個(gè)、溫度傳感器一個(gè)、電接點(diǎn)壓力表一塊、電接點(diǎn)溫度表一塊，為防止壓力油過(guò)熱或者上凍在液壓站安裝電加熱器一個(gè)(在操作臺(tái)上加裝手動(dòng)啟停按鈕)、風(fēng)冷卻器一個(gè)(在操作臺(tái)上加裝手動(dòng)啟停按鈕)。編碼器輸入及隔離電路共四個(gè)編碼器，分別安裝于電機(jī)軸、深指器軸、天輪，主要用于采集速度、深度的電平信號(hào):電機(jī)軸頭安裝旋轉(zhuǎn)編碼器一個(gè)360P/r；輥筒主軸安裝旋轉(zhuǎn)編碼器一個(gè)5000P/r或3000P/r；天輪處安裝旋轉(zhuǎn)編碼器兩個(gè)1000