矿井提升课件第8章

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1、第八章第八章 矿井提升机的拖动与控制矿井提升机的拖动与控制第一节第一节 概概 述述第二节第二节 绕线型感应电机的控制原理绕线型感应电机的控制原理第三节第三节 TKDATKDA电控系统电控系统第一节第一节 概概 述述 由于提升过程中速度和力都是变化的，所以提升机系统由于提升过程中速度和力都是变化的，所以提升机系统的拖动与控制应具有以下的拖动与控制应具有以下特性：特性： （1 1）调速性能好；）调速性能好； （2 2）能重载起动，有较高的过负荷能力；）能重载起动，有较高的过负荷能力； （3 3）特性曲线要硬；）特性曲线要硬； （4 4）工作方式转换容易；）工作方式转换容易； （5 5）易于实现自动

2、化；）易于实现自动化； （6 6）投资和运转费用低。）投资和运转费用低。 DFDF机组机组 SCRSCR供电（可控硅整流器）供电（可控硅整流器） 优点：调速性能好，与负荷无关；调速时电耗小，运转优点：调速性能好，与负荷无关；调速时电耗小，运转方式转化容易，易实现自动化。方式转化容易，易实现自动化。 缺点：装机容量大，投资多，设备安装费高，占地面积缺点：装机容量大，投资多，设备安装费高，占地面积大。大。 2 2、交流、交流 绕线型感应电机拖动绕线型感应电机拖动 采用转子内加电阻的控制方式，容量在采用转子内加电阻的控制方式，容量在1000KW1000KW及以下用，及以下用，因为高压换向器，交流接触

3、器切断能力有限，所以限制它的因为高压换向器，交流接触器切断能力有限，所以限制它的容量不能太大，若容量大于容量不能太大，若容量大于1000KW1000KW，采用双机拖动。，采用双机拖动。1 1、直流拖动设备、直流拖动设备 优点：结构简单，坚固耐用，占地面积少，投资小，装机优点：结构简单，坚固耐用，占地面积少，投资小，装机容量小。容量小。第二第二 节节 绕线型感应电机的控制原理绕线型感应电机的控制原理一、交流感应电机一、交流感应电机机械特性机械特性的分析的分析1 1、交流感应电机机械特性方程、交流感应电机机械特性方程（实用力矩方程）（实用力矩方程）式中：式中：M电动机某瞬间电磁力矩；电动机某瞬间电

4、磁力矩； Mm电动机的最大转矩，电动机的最大转矩， Mm=mMe Me电动机的额定转矩；电动机的额定转矩； Sm对应于对应于Mm的转差率；的转差率； Se电动机的额定转差率；电动机的额定转差率； nt同步转速；同步转速； S对应于对应于M的转差率。的转差率。 采用实用力矩方程的目的：采用实用力矩方程的目的： （1 1）在方程中，仅有）在方程中，仅有M M和和S S两个末知数，可方便地作出机两个末知数，可方便地作出机械特性曲线；械特性曲线； （2 2）可进行）可进行M1和和M2的计算，的计算，M1、M2为上下切换力矩。为上下切换力矩。2 2、交流绕线型电机为什么能满足提升工作的要求、交流绕线型电

5、机为什么能满足提升工作的要求（1 1）自然特性的分析自然特性的分析 Mn S0 1ntSm12Iq 起动点（起动点（2 2点）点） 最大转矩点（最大转矩点（1 1点）点）M=Mm S= S S= SmN=0或或S=1，M=Mq 在自然在自然特性上起动，起动力矩很小，特性上起动，起动力矩很小，而起动电流很大。而起动电流很大。 额定运行点（额定运行点（Q Q点）点）M=Me n=ne 负载额定，在额定转速下运行。负载额定，在额定转速下运行。 同步运行点同步运行点（D D点）点） n=nt M=0 实际中，因异步电动机实际中，因异步电动机有空载损耗，所以有空载损耗，所以M0 nnt 因此因此D D点

6、为理想点为理想空载点。空载点。 DMn S0 1ntSm12在在D1D1段，特性硬，适合提升机的等速运行段，特性硬，适合提升机的等速运行 稳定运行段（稳定运行段（D1D1段）段）从特性知：在从特性知：在D1D1段，转矩变化，转速只有很小的变化。段，转矩变化，转速只有很小的变化。 特性方程为：特性方程为： （直线关系）（直线关系）Q对于此段对于此段 S SS Sm m 则则 （双曲线关系）（双曲线关系） s s或或n n稍有一点变化，稍有一点变化，M变化很大，特性软，提升速度不能变化很大，特性软，提升速度不能保持恒定。保持恒定。不稳定工作段（不稳定工作段（1212段）段）结论结论（1 1）D1D

7、1段，对于负载多变的提升系统有利。段，对于负载多变的提升系统有利。（2 2）Mq小，不能适应提升机重载起动要求。小，不能适应提升机重载起动要求。（3 3）起动电流大，电机易过热，影响寿命，并影响其它电）起动电流大，电机易过热，影响寿命，并影响其它电网设备。网设备。（4 4）自然特性不能调速。）自然特性不能调速。为改起动特性，在转子中串适当电阻。为改起动特性，在转子中串适当电阻。（2 2）人工特性的分析）人工特性的分析 串电阻后要求：串电阻后要求： Mm与电阻无关，大小与电阻无关，大小不变；不变； S Sm m随电阻的增加而增加；随电阻的增加而增加； 串电阻可增大起动转矩，串电阻可增大起动转矩，

8、满足重载起动；满足重载起动； 可限制起动电流，增大可限制起动电流，增大调速范围，工作状态的转矩易调速范围，工作状态的转矩易实现。实现。但串电阻后，特性曲线变软，给控制带来困难，能耗升高。但串电阻后，特性曲线变软，给控制带来困难，能耗升高。M10MmR1R2R3Rn S 1 1、加速阶段、加速阶段 目前采用的电阻级数为八级目前采用的电阻级数为八级和十级，两级和十级，两级预备级，其余为加预备级，其余为加速级。速级。二、线性感应电机的运转过程二、线性感应电机的运转过程0 1n SRyIRy2R1R2R3R4R5R6MmMntRzQMj R Ry2y2第二预备级电阻第二预备级电阻 ， MjMy2电机可

9、以起动，维电机可以起动，维持低速运行。持低速运行。 逐步切除各级电阻，速度升高到达等速运行。逐步切除各级电阻，速度升高到达等速运行。 R Ry1y1第一预备级电阻第一预备级电阻 MjMy1 R Ry1y1的作用的作用消耗齿轮间隙，消耗齿轮间隙，拉紧钢丝绳，实现低速验绳，运行拉紧钢丝绳，实现低速验绳，运行0.750.75（S S）。）。 2 2、等速运行、等速运行 在自然特性上运行，此时在自然特性上运行，此时M=Mj，nnt ，在，在Q点。点。 3 3、减速阶段、减速阶段 减速方式：减速方式： 正力减速正力减速电动机方式；电动机方式； 负力减速负力减速机械制动，电气制动；机械制动，电气制动； 自

10、由滑行减速。自由滑行减速。 （1 1）电动机方式减速）电动机方式减速 当减速阶段，提升系统的惯性力小于当减速阶段，提升系统的惯性力小于提升静阻力时，电动机必须出力，依次向提升静阻力时，电动机必须出力，依次向电动机转子回路中加入电阻，各级特性上电动机转子回路中加入电阻，各级特性上的电磁力矩小于静阻力矩的电磁力矩小于静阻力矩Mj，电动机发出，电动机发出的力矩为正力。的力矩为正力。0 1n SRyIRy2R1R2R3R4R5R6MmMntRzQMj 当提升系统的惯性力等于当提升系统的惯性力等于静阻力时电动机不出力，依靠静阻力时电动机不出力，依靠惯性力来克服静阻力。减速开惯性力来克服静阻力。减速开始，

11、切除交流电源，始，切除交流电源，M=0。0 1n SRyIRy2R1R2R3R4R5R6MmMntRzQMj （3 3）机械制动减速）机械制动减速 当提升系统惯性力大于提升静当提升系统惯性力大于提升静阻力，必须把多的惯性力消耗于阻力，必须把多的惯性力消耗于制动器上，减速开始切断主电机制动器上，减速开始切断主电机电源，制动力是由机械闸产生的，电源，制动力是由机械闸产生的，特性曲线上没反应。特性曲线上没反应。（2 2）自由滑行减速）自由滑行减速动力制动：电动机电动力制动：电动机电阻去掉三项电源，任阻去掉三项电源，任两项通以直流电，使两项通以直流电，使定子绕阻产生固定的定子绕阻产生固定的直流磁场，电

12、机进入直流磁场，电机进入发电运行状态。发电运行状态。 制动力矩在制动力矩在Mz1和和Mz2之间波动，使提升速之间波动，使提升速度由度由V Vm m降为降为V V4 4。（4 4）电气制动）电气制动0 1n SRyIRy2R1R2R3R4R5R6MmMntRzQMjMz1Mz2 n nn nt t 又又 n nt t=60f=60f1 1/p/p 若若n nt t变变,n,n也变化，改变也变化，改变频率频率f f1 1，可使，可使n nt t 变化变化V V变化。变化。减速开始，将主电机从减速开始，将主电机从5050赫的工频电源断电，将其接入赫的工频电源断电，将其接入2.52.55 5赫的三相低

13、频电源，此时主电机的同步转速赫的三相低频电源，此时主电机的同步转速 n nt t =60f=60f/p/p 低频发电反馈制动低频发电反馈制动0 1n SRyIRy2R1R2R3R4R5R6MmMntRzQMjnt注意注意：当频率当频率变化时，要保变化时，要保证磁通不变，证磁通不变，否则不能充分否则不能充分利用电机或使利用电机或使电机过热。电机过热。4 4、爬行和停车爬行和停车 （1 1）脉动爬行）脉动爬行 当减速阶段采用动力制当减速阶段采用动力制动或自由滑行减速时，在减动或自由滑行减速时，在减速终了时，用低速继电器使速终了时，用低速继电器使提升机自动给电和断电，提提升机自动给电和断电，提升速度

14、控制在升速度控制在0.50.51.5 m/s 1.5 m/s 间脉动变化。最后停车抱闸。间脉动变化。最后停车抱闸。0 1n SRyIRy2R1R2R3R4R5R6MmMntRzQMj （2 2）微机拖动，低速爬行）微机拖动，低速爬行 与动力制动配合选用微机拖动，低速爬行，当速度降到与动力制动配合选用微机拖动，低速爬行，当速度降到“V V4 4”时，切断主电机定子电源，使提升机改由微机拖动，工时，切断主电机定子电源，使提升机改由微机拖动，工作点达到作点达到P P点，提升机就在这点低速稳定运行，最后施闸停车。点，提升机就在这点低速稳定运行，最后施闸停车。P （3 3）低频爬行控制）低频爬行控制 若

15、减速阶段用低频发电制动时，减速终了，提升电机由低频若减速阶段用低频发电制动时，减速终了，提升电机由低频制动自然转换为低频拖动。由于低频自然特性很硬，所以可以实制动自然转换为低频拖动。由于低频自然特性很硬，所以可以实现稳定的低速运转，是自然过度，不需附加转化装置。现稳定的低速运转，是自然过度，不需附加转化装置。P1 1、电动机加速、电动机加速等速等速动力制动减速。主要用于付井升降人员。动力制动减速。主要用于付井升降人员。2 2、电动机加速、电动机加速等速等速电动机减速。电动机减速。3 3、电动机加速、电动机加速等速等速自由滑行减速。自由滑行减速。4 4、电动机加速、电动机加速发电制动发电制动动力

16、制动减速。用于提升机下放重动力制动减速。用于提升机下放重物情况。物情况。5 5、动力制动加速、动力制动加速动力制动等速动力制动等速动力制动减速。动力制动减速。6 6、脚踏动力制动。、脚踏动力制动。 这两种状态是为满足提升机平稳低速下降重物（如运送炸药，这两种状态是为满足提升机平稳低速下降重物（如运送炸药，电机车等）的特殊工作条件电机车等）的特殊工作条件, ,这时如采用电动机加速一发电制这时如采用电动机加速一发电制动运转动运转, ,速度就会太高而不安全速度就会太高而不安全, ,故在一开始提升就采用动力故在一开始提升就采用动力制动制动, ,随转子电阻增加随转子电阻增加, ,下降速度不断增加直至稳定

17、速成度。下降速度不断增加直至稳定速成度。 第三节第三节 TKDATKDA电控系统电控系统一、控制系统能够实现一、控制系统能够实现 作用：供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向作用：供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。和调节转速。 1 1、定子回路：、定子回路： 提升电动机定子经高压开关柜和高压换向器提升电动机定子经高压开关柜和高压换向器ZCZC（或（或FCFC）线路接触器）线路接触器XLCXLC接于高压电母线上。正常提升时，接于高压电母线上。正常提升时，ZCZC、FCFC、XLCXLC控制定子回路通电和换向。对于短路、过负荷和欠电压保护，由油开关GYD实现。动力制动时，由高压接触器DZC接于电动机定子绕组。 2、转子回路 转子回路外接八段起动电阻，在加速和动力制动过程中，由于加速接触器1JC 8JC分段切除，来改变电机的起动和制动特性。 3、组成 高压开关柜，高压换向器的常开主触头，动力制动接触器常开主触头，动力制动电源装置，电机，电机转子电阻，加速接触器的常开主触头。二、二、主回路主回路