礦山電氣控制

1、616722570) 17:47:03 設計題目：交流提升機五段電阻控制線路設計設計目的：通過村本設計使學生加深對礦山固定機械電氣設備控制的理解，學會自行設計一些簡單的電氣控制線路，鍛煉理論聯(lián)系實際和應用設計能力。設計對象：電動機參數(shù)：額定電壓：交流380V；額定功率：90KW；額定轉速：730r/min：最大等值定子相電流：180A。設計內容及要求：1、五段電阻調速，以起動電流為函數(shù)，附加時間校正逐段切除各級起動電阻； 2、減速段用動力制動電源，設計動力制動電源輸出電壓，電流；3、安全回路要設計有：主令零位閉鎖，工作閘制動柄閉鎖，失流閉鎖，動力制動失壓保護，過卷和閘瓦磨損保護。 4、正反轉回

2、路要設計有正反向互鎖，動力制動回路與正反向互鎖。 5、其它保護：超速保護，過流保護。設計上交材料：1、完整的五段調速系統(tǒng)控制線路圖；2、8頁左右的設計說明書，（主要內容：課題背景動力動力制動電源的計算過程，控制線路對應于開車過程的電路分析及保護的實現(xiàn)?？偨Y、課程設計心得體會等）設計時間：5月20日前交。 劉入理(616722570) 17:57:00 設計題目：交流提升機五段電阻控制線路設計設計目的：通過村本設計使學生加深對礦山固定機械電氣設備控制的理解，學會自行設計一些簡單的電氣控制線路，鍛煉理論聯(lián)系實際和應用設計能力。設計對象：電動機參數(shù)：額定電壓：交流380V；額定功率：90KW；額定轉

3、速：730r/min：最大等值定子相電流：180A。設計內容及要求：1、五段電阻調速，以起動電流為函數(shù)，附加時間校正逐段切除各級起動電阻； 2、減速段用動力制動電源，設計動力制動電源輸出電壓，電流；3、安全回路要設計有：主令零位閉鎖，工作閘制動柄閉鎖，失流閉鎖，動力制動失壓保護，過卷和閘瓦磨損保護。 4、正反轉回路要設計有正反向互鎖，動力制動回路與正反向互鎖。 5、其它保護：超速保護，過流保護。設計上交材料：1、完整的五段調速系統(tǒng)控制線路圖；2、8頁左右的設計說明書，（主要內容：課題背景動力動力制動電源的計算過程，控制線路對應于開車過程的電路分析及保護的實現(xiàn)。總結、課程設計心得體會等）設計時間

4、：5月20日前交礦井提升機電氣控制方式 按照提升機工作圖的要求，提升機的加速、等速、減速、爬行等工作過程，可通過控制電動機的運行狀態(tài)實現(xiàn)。下面介紹繞線式電動機轉子回路串接五段電阻、分析各段的控制過程(一) 加速階段電動機的五段加速特性曲線由二段預備級和三段主加速極組成。圖中為負載轉矩。提升開始時，定子繞組接通交流電源，轉子回路串入全部電阻，電動機工作在第一預備級特性曲線a點。由于這時的電磁轉矩M過小，約為額定轉矩的0.30.4倍，故電動機不能運行，只能起到拉緊鋼絲繩，消除機械傳動系統(tǒng)齒輪間隙的作用，為提升加速準備。經(jīng)過短時延時后，控制繼電器動作，通過接觸器切除第一預備級電阻，電動機工作在第二預

5、備級特性曲線上。因此時的電磁轉矩大于負載轉矩，故提升機以平均初加速度加速運行。當電動機轉速n延特性曲線上升到b時，完成提升工作圖的出加速階段。 主加速階段的加速過程，由逐段切除轉子回路的三段加速電阻實現(xiàn)。當電動機加速至特性曲線的b點時，通過控制器電器、接觸器切除第二預備級電阻，電動機工作在主加速極電阻，電動機又工作在第二加速極電阻特性曲線上的d點，沿特性加速運行，最后切除全部電阻，電動機工作在工頻自然特性曲線上。加速過程中各段電阻切除的方法采用時間控制原則、電流控制原則或電流為主、時間為輔原則。(二) 等速階段 轉子回路電阻全部切除后，電動機轉速沿工頻自然特性曲線上升到額定工作點N,進入等速階

6、段，由于自然特性曲線很硬，所以可認為提升速度是一個不變的定值，在等速階段不需要做任何控制。(三) 減速階段提升容器接近終點時，進入減速階段。提升機在此階段可采用以下幾種方法進行減速。1) 自由滑行減速。自由滑行減速開始時，切斷電動機電源，是提升系統(tǒng)在負載轉矩作用下減速。這時電動機電磁轉矩為零，工作點瞬間平移至縱橫，并沿縱軸下降減速。2) 正立減速。電動機減速時，由主令控制器將轉子回路電阻逐段串入，電磁轉矩小于負載轉矩，電動機沿特性曲線的點1、2、3、。減速。由于這種方法是在較小的電磁力作用下以小于自由滑行的減速度減速，電動機工作在特性曲線的第一象限而輸出正立，故稱正立減速。電動機正力減速用于手

7、動控制時，若操作適當，可按工作圖的要求進行減速；若操作不當，將影響減速過程的平穩(wěn)性。3) 負力減速。電氣制動減速時，電動機產(chǎn)生與拖動力相反的制動力，故稱負力減速。此時，提升機將以大于自由滑行減速時的速度進行減速。電氣制動又分為動力制動和低頻制動。動力制動減速時，利用高壓接觸器將電動機交流電網(wǎng)斷開，同時在定子繞組通入直流電，并將加速電阻重新串入轉子回路，使電動機工作在第二象限，隨著轉子回路電阻的逐段切除，工作點沿特性曲線點1、2、3、。減速時，完成減速過程。低頻制動不僅可用于減速；而且可用于低速爬行。減速時，利用高壓接觸器斷開電動機的工頻電源，同時通入相序相同、頻率為2.55Hz的低頻電源，并將

8、加速電阻傳入轉子繞組回路。由于電源頻率降低，電動機 的機械特性曲線隨之改變，其特性曲線如圖所示，這時電動機的同步轉速為式中低頻頻率。投入低頻電源時，在轉速慣性作用下，電動機工作點由N過渡至1點，由于此時對應的轉速遠高于頻率為對應的同步轉速，因而電動機工作在發(fā)電制動狀態(tài)提升機在制動轉矩作用下減速。利用速度繼電器和時間繼電器配合控制接觸器逐段切除轉子加速電阻，減速過程將沿特性曲線的1、2、3、。減速。4) 爬行階段。提升容器到達爬行階段，要求提升機以以下的低速穩(wěn)定運行。常采用的方法有脈動爬行、低頻爬行和微電動機拖動爬行。脈動爬行是當采用自由滑行、機械制動、動力制動等完成減速過程進入爬行階段，利用低

9、速繼電器和中間繼電器配合，控制接觸器使電動機不斷通、斷工頻高壓電維持容器的低速運行。當提升容器到達爬行階段時，如圖中，電動機接通電源并串入全部電阻，工作點過渡至2點這時電動機對應的轉矩小于負載轉矩而繼續(xù)沿特性減速；到達3點時，切除第一預備級電阻，工作點過渡到特性曲線的4點，由于此時電磁轉矩大于負載轉矩，則電動機沿特性加速；到5點時，切斷電源，工作點過渡至6點，并沿縱軸減速到1點，如何再次送點重復以上過程，電動機沿特性曲線的1-2-3-4-5-6-1循環(huán)震蕩運行，形成脈動的爬行速度，其速度變化曲線如圖所示?？梢娺@種爬行方式速度不穩(wěn)定，難以精確控制。因此本設計采用了時間為主電流為輔的控制原則，減速

10、段采用動力制動減速將主電動機從電網(wǎng)斷開，由一臺容量較小的電動機通過另一套減速裝置帶動提升機卷筒減速運行。由于此時的小電動機工作在自然特性曲線上，所以牌型速度很穩(wěn)定。只要適當選擇小電動機的轉速和減速器變比，即可工作圖要求的爬行速度。小電動機的功率一般為主電動機的5%10%，故稱微電動機TKDA型提升及電氣控制系統(tǒng) TKDA型提升及電氣控制線路是一種典型的半自動控制系統(tǒng)。提升過程可以自動控制。也可以由提升機司機隨時參與控制或退出控制，具有操作簡單、方便、運行可靠、靈活、安全、精度高等特點。 TKDA型提升及電氣控制系統(tǒng)按照給定的提升工作圖可以實現(xiàn)正立加速等速運行負力減速、正立加速等速運行正立減速、

11、正立減速發(fā)電制動運行負力減速、腳踏動力制動、低速電動運行等幾種基本運行方式，是一種控制功能能夠較完善的電控系統(tǒng)。一、 TKDA型提升及電氣控制TKDA型提升及電氣控制系統(tǒng)主要由主回路、測速回路、安全回路、控制回路、調繩閉鎖回路、可調閘控制回路、減速階段過速保護回路、動力制動回路、輔助回路等組成。1. 主回路主回路由高壓供電回路、電動機定子回路和轉子回路構成，ü 高壓供電線路提升及供電線路采用兩路6kV高壓進線，其中一路運行，一路備用，高壓電源經(jīng)隔離開關QS控制，通過高壓油斷路器QF向提升機電動機供電。電流互感器TA1、TA2以不完全星接方式連接過流脫口線圈AGQ1、AGQ2和三相電流

12、繼電器KAC。脫口線圈AGQ、AGQ2用于電動機過流時，使油開關QF跳閘斷電；三相電流繼電器KAC用于電動機轉子回路電阻切除是的電流控制。電壓互感器TV兩側接有電壓表V和失壓脫口線圈VSQ。當電網(wǎng)電壓低于規(guī)定值時，VSQ動作使開關QF跳閘。失壓脫口線圈VSQ同時受高壓裝置柵欄門閉鎖開關SL和腳踏緊急制動開關SF控制。ü 電動機定子回路提升機定子繞組經(jīng)高壓開關柜和高壓電源。正常運行時由高壓換向器、線路接觸器控制定子回路的通斷和換向，發(fā)生短路、過負荷、欠電壓保護性斷電時，由高壓油開關QF實現(xiàn)動作。減速階段需要投入動力制動時，制動電源經(jīng)高壓接觸器KMB接于電動機定子繞組。動力制動直流電源由

13、KZG型晶閘管可控整流電路提供。整流電路中的電壓繼電器KSY用于交流側的失壓保護，其觸電串接在安全回路中。ü 電動機轉子回路電動機轉子繞組外接五段啟動電阻，其中兩個預備級，三個加速極，分別由1KM5KM控制，以改變電動機的啟動和制動特性，滿足提升工作圖的要求。2. 安全保護回路的實現(xiàn)安全回路的主要作用是，當提升機的正常工作狀態(tài)遭到破壞時，通過安全回路及時切斷電動機工作電源并進行安全制度。它是提升控制系統(tǒng)必不可少的保護環(huán)節(jié)。安全回路由安全接觸器和個保護環(huán)節(jié)的觸點組成。正常工作狀態(tài)下，支路中的各保護觸點使接觸器有電吸合，支路13中的主觸點閉合，允許電動機送電工作，同時支路67的觸點，電磁

14、鐵Y3有電吸合解除安全制動。當提升系統(tǒng)某環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時，安全回路中的相應觸點動作，使安全觸點失電，其主觸頭迅速動作，通過線路接觸器和換向接觸器切斷提升電動機電源或使電動機不能送電啟動。同時，安全電磁鐵Y3釋放，實施二級安全制動。由于主觸頭斷開，使37支路的工作閘繼電器斷電，使工作閘制動參與安全制動。安全回路中各觸點的作用如下：ü 主令控制器手柄連鎖觸點:當主令控制器在中間位置時，閉合，安全回路有接通的可能。提升機在運行中是斷開的。當安全回路動作后，主令手柄必須恢復零位，提升機方可能再次啟動。主令控制器觸點閉合。ü 工作閘制動手柄觸點：觸點閉合情況，只有當工作閘置于“緊閘”位

15、置，聯(lián)鎖觸點閉合，安全接觸器才能有電，保證提升電動機在啟動前工作閘處于緊閘狀態(tài)。電動機啟動時，該觸點被自保觸點短接。ü 接觸器5KM常開觸點：提升電動機啟動時，其轉子回路必須串入全部電阻，此時觸點5KM為閉合狀態(tài)，才允許電動機啟動、加速。電動機啟動后，77支路的調速回路短線保護繼電器吸合，其常開觸點閉合短接觸點5KM。在提升機運行過程中，測速回路發(fā)生斷線故障時，觸點打開，安全接觸器失電，提升機安全制動。ü 低速過速保護繼電器常開觸點：提升機在減速階段，當實際速度超過給定速度10%時，71支路中的磁繼電器AM2輸出電壓陡降，過速保護繼電器釋放，觸點斷開安全回路，提升機安全制動

16、。ü 低速過速保護繼電器常用觸點：提升機在等速階段運行時，當實際速度超過額定速度的15%時，支路7中的過速保護繼電器吸合，其觸點打開，安全回路斷電，提升電動機斷電安全制動。ü 斷線保護繼電器常開觸點：該繼電器用于深度指示器自整角機勵磁繞組回路的斷線保護。當勵磁回路斷線后，深度指示器不能指示提升容器位置，繼電器失電，其常開觸點打開，安全回路斷電。ü 制動油過呀保護繼電器K2常閉觸電：當制動油壓超過規(guī)定值時，支路40中的油壓繼電器觸點KP1閉合，接通繼電器K2，其常閉觸點K2打開，安全回路斷電。ü 動力制動失壓繼電器常開觸點：只有當動力制動交流電源正常時，才

17、允許提升電動機啟動；在提升機運行過程中，動力制動直流電源發(fā)生失壓故障時，繼電器釋放，其觸電斷開安全回路。ü 高壓油開關QF常開觸點：高壓油開關QF正常合璧后，該觸點閉合，允許電動機啟動。若油開關因負荷側發(fā)生過載、短路或電源電壓失壓欠壓等引起QF跳閘時，該觸點斷開安全回路，提升機安全制動。ü 過卷開關SQ1、SQ2、 、常閉觸電：前一對過卷開關裝在深度指示器上，后一對裝在井架高出提升容器正常卸載位置的0.5m處，當提升容器過卷式，任何一個觸點斷開都能切斷安全回路進行安全制動。當發(fā)生過卷后，為了下放過卷的提升容器，控制系統(tǒng)設置了過卷復位轉換開關，其觸點轉換情況如圖所示。轉換開關

18、的至左邊位置，觸點為閉合，短接過卷開關觸點 、。同時支路12的觸點閉合，斷開，僅允許電動機正向開車下放提升容器；轉化開關打至右邊位置時，相應觸點閉合，短接觸點SQ1、，并且僅允許電動機反向開車。ü 閘瓦磨損開關、常閉觸電：當閘瓦磨損程度超過規(guī)定值時，開關、被壓動，其觸點打開，切斷安全回路。ü 跳繩轉開關、：跳繩轉換開關觸點閉合情況如圖，不跳繩時，轉換開關打至左邊位置，觸點閉合，短接跳繩保護開關S1、S2、SQ5、觸點；跳繩時，轉換開關打至中間位置，觸點斷開，將上述觸點串入安全回路，實現(xiàn)跳繩保護。二、 動力制動電源的計算過程A. 動力制動電源裝置輸出參數(shù)的選擇a) 最大直流輸

19、出電流提升異步電動機動力制動的直流電源的最大輸出電流是根據(jù)系統(tǒng)所需的最大平均力矩確定的，最大平均力矩為式中 最大平均負力，N;D提升機卷筒直徑，m；i從提升電動機到卷筒的減速比。根據(jù)最大平均力矩，利用動力制動狀態(tài)下異步電動機的萬用曲線計算出所需的最大等值定子相電流，即可求得所需的最大支流動力制動電流即直流電源的最大直流輸出電流中最大等值定子相電流有效值，A。對于雙臂環(huán)動力制動系統(tǒng)，考慮到動力制動電流強激的要求，最大直流動力制動電流應按1.41.6倍的余量來選取b) 最大直流輸出電壓的計算為了保證系統(tǒng)可靠地工作，直流電源的最大輸出電壓應按1.51.6倍的電壓儲備量，根據(jù)最大直流輸出電流來確定定子

20、一相繞組的電阻應當實測，在實測不可能時可按下式計算：當時當式中電動機額定轉差率的百分數(shù)。對于雙臂環(huán)動力制動系統(tǒng)，考慮到動力制動電流強擊的要求，最大直流輸出電壓應取式中，為直流動力制動電流強激倍數(shù)；對于三相橋式半控主回路，為可取2.53倍的強激；在需要設置整流變壓器的情況下，為了減小變壓器的容量，可取偏低的強激倍數(shù)；在不用整流變壓器即可控整流電路直接接于交流220/380V電網(wǎng)情況下，則取偏高的強激倍數(shù)。對于三相橋式全控主回路，可取更大強激倍數(shù)；設置整流變壓器時，取用3.5倍左右的強激倍數(shù)；不用整流變壓器時，則取用盡可能大的強激倍數(shù)。c) 最大輸出功率的計算直流電源最大直流輸出功率為式中，的單位

21、為kw。三、 TKDA型提升機電氣控制系統(tǒng)的工作原理1. 開車前準備開車前工作閘手柄置于“緊閘”位置，安全回路觸點閉合；主令控制器手柄置位，安全回路的觸點與閉合；過卷復位開關置于“0”位，、閉合；根據(jù)減速方式，可預先將正力減速開關打至相應的位置；跳繩開關置于非跳繩位置。ü 主回路送電。閉合主回路隔離開關QS1、QS2及油開關QF，電壓表V指示出供電電壓額定值，油開關在安全回路的觸點QF閉合。ü 輔助電源送電。閉合380V交流電源開關Q，自動開關QA1、輔助回路有電，鐵磁穩(wěn)壓器TS工作，過速保護磁繼電器AM2有電，繼電器吸合，其安全回路觸點閉合；深度指示器勵磁繞組送電，其斷線

22、保護繼電器有電吸合，安全回路觸點閉合開關Q2，各時間繼電器通電吸合，接觸器1KM5KM支路中的觸點1KT5KT斷開，主電動機轉子回路串入全部電阻；支路16中的觸點1KT閉合，為高壓接觸器送電做準備。 ü 啟動制動電源、制動油泵、潤滑油泵。必和空氣開關QA2，按下啟動按鈕1SB，接觸器KM3有電吸合并自保，其主觸頭閉合，制動電源裝置KZG有電，失壓繼電器KSY吸合，安全回路中的觸點閉合；按下啟動按鈕2SB和3SB，接觸器KM1、KM2有電吸合并自保，制動油泵電動機和潤滑油泵電動機啟動運行。ü 控制回路送電。閉合支路70的主令開關SA8，接觸器KM4有電吸合，其支路10的觸頭閉

23、合，控制回路送電。此時，若安全回路各元件所反映的狀態(tài)正常，則安全接觸器有電吸合，支路13中的兩個常開觸頭閉合，為高壓接觸器通電做準備；支路67中的兩個觸頭閉合，安全電磁鐵通電，解除安全制動；支路10中 的觸頭閉合形成自保，并短接主令控制器觸點和工作閘連鎖開關觸點，允許提升機啟動。控制回路接通電源后，電路的工作狀態(tài)為：支路34中的減速信號繼電器K1經(jīng)低速繼電器常閉觸電有電吸合并自保；32支路的觸點K1閉合，為信號接觸器KMS通電做準備；30支路的觸點K1閉合，腳踏動力制動接觸器KMB1和中間繼電器KB1相繼有電吸合。隨之，支路13中的觸點KMB1、KB1閉合，為高壓接觸器通電做準備；支路16中的

24、觸點KMB1斷開，閉鎖動力制動接觸器，支路19中的觸點KMB1閉合，為電動機啟動時切除轉子電阻做準備；支路31中 的觸點KB1閉合形成自保，并短接主令控制器觸點，允許提升機啟動；支路32中的觸點KB1閉合，為信號接觸器接受開車信號做準備。2. 提升機啟動、加速控制當井口發(fā)出開車信號時，32支路的信號接觸器KMS有電吸合并自保，以下各支路觸點同時動作;13支路觸點KMS閉合，為高壓接觸器提供電流通路；19、27支路觸點KMS閉合，為電動機啟動切換電阻做準備；39支路觸點KMS閉合，為工作閘繼電器通電提供通路，同時接通自動換向電路相應的方向繼電器。設正想繼電器閉合，其12支路的觸點閉合，使高壓正向

25、接觸器閉合。短接觸點1KT形成自保；14支路觸點打開，閉鎖反轉接觸器；12、13支路間的常開觸點閉合，線路接觸器有電吸合，其主觸頭閉合，提升電動機接入高壓電源，電動機轉子回路因串接全部電阻而工作在第一預備級上，使提升系統(tǒng)進行緊繩并消除傳動間隙；與此同時，司機將工作閘手柄向松閘方向推移，19支路的觸點閉合，為電動機加速做準備；37支路的觸點閉合，工作閘繼電器有電吸合，71、72支路可調閘回路有電，并開始隨工作閘手柄的移動進行松閘。高壓正向接觸器有電吸合后，49支路的觸點閉合，消弧繼電器接通，使時間繼電器1KT斷電，17支路的觸點1KT經(jīng)延時后閉合，接觸器1KM經(jīng)觸點1KT和12支路觸點被接通。1KM有電吸合：ü 主觸頭閉合，切除轉子回路第一段電阻，電動機轉換至第二預備級特性曲線上運行，提升機開始出加速。ü 19支路觸點1KM閉合，為接觸器2KM通電做準備。ü 50支路觸點1KM斷開，保證電動機在啟動運行過程中，時間繼電器1KT不能再次通電。ü 5051支路間觸點1KM閉合，為以后的時間繼電器受電流KAC控制提供通路，以實現(xiàn)電流控制。ü 5152支路間的觸點1KM打開，時間繼電器2KT斷電，其19支路的觸點2KT經(jīng)延時后閉合，使接觸器2KM通電。接觸器2KM有電吸合后：n