交流變頻電牽引采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)教學(xué)文案

交流變頻電牽引(qiānyǐn)采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)基本知識(shí)第一頁(yè)，共144頁(yè)。幾種(jǐzhǒnɡ)交流變頻電牽引采煤機(jī)簡(jiǎn)介(jiǎnjiè)第二頁(yè)，共144頁(yè)。MG750(900)/1910(2210)-WD型交流電牽引(qiānyǐn)采煤機(jī)第三頁(yè)，共144頁(yè)。項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1.最大計(jì)算生產(chǎn)能力t/h48002．采高m2.50～6.103．裝機(jī)功率kW2×750(900)+2×110+40+1504．供電電壓V33005．滾筒直徑mmφ2500,φ2700,φ30006．截深mm800，10007．牽引力kN1000～5008．牽引速度m/min0～11.5～239．滅塵方式內(nèi)外噴霧，可外加(wàijiā)強(qiáng)力噴霧10．拖電纜方式自動(dòng)拖纜11．主機(jī)外形尺寸mm16200×2950×212012．主機(jī)重量t12613．最大不可拆卸尺寸mm3220×2510×1050

14．最大不可拆卸重量t16.7主要(zhǔyào)技術(shù)參數(shù)第四頁(yè)，共144頁(yè)。MG650(500)/1630(1480、1290)-WD（GWD）型交流電牽引(qiānyǐn)采煤機(jī)第五頁(yè)，共144頁(yè)。主要(zhǔyào)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1.最大計(jì)算生產(chǎn)能力t/h30002．采高m2.0～5.13．裝機(jī)功率kW2×650(500)+2×75(2×55)+30+1504．供電電壓V33005．滾筒直徑mmφ2000,φ2240,φ25006．截深mm8007．牽引力kN850～5128．牽引速度m/min0～9.24～15.339．滅塵方式內(nèi)外噴霧，可外加強(qiáng)力(qiánɡlì)噴霧10．拖電纜方式自動(dòng)拖纜11．主機(jī)外形尺寸mm15000×2945×157012．主機(jī)重量t75~8913．最大不可拆卸尺寸mm2730×2335×960

14．最大不可拆卸重量t6.7第六頁(yè)，共144頁(yè)。MG500(400)/1130(930)-WD型交流電牽引(qiānyǐn)采煤機(jī)第七頁(yè)，共144頁(yè)。主要(zhǔyào)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1.最大計(jì)算生產(chǎn)能力t/h21002．采高m1.80～3.83．裝機(jī)功率kW2×500(400)+2×55+204．供電電壓(diànyā)V1140，33005．滾筒直徑mmφ1800,φ20006．截深mm8007．牽引力kN680～4108．牽引速度m/min0～8.3～13.89．滅塵方式內(nèi)外噴霧，可外加強(qiáng)力噴霧10．拖電纜方式自動(dòng)拖纜11．主機(jī)外形尺寸mm14400×2292×153512．主機(jī)重量t6813．最大不可拆卸尺寸mm3070×1200×100014．最大不可拆卸重量t6.7第八頁(yè)，共144頁(yè)。MG300/700-WD交流電牽引(qiānyǐn)采煤機(jī)第九頁(yè)，共144頁(yè)。項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1.最大計(jì)算生產(chǎn)能力t/h18002．采高m1.8～3.83．裝機(jī)功率kW2×300(250)+2×40+7.54．供電電壓V3300,11405．滾筒直徑mmφ1800,φ20006．截深mm630,8007．牽引力kN500～3008．牽引速度m/min0～8.3～13.99．滅塵方式內(nèi)外噴霧10．拖電纜方式自動(dòng)(zìdòng)拖纜11．主機(jī)外形尺寸mm12900×2245×1422.512．主機(jī)重量t48~5113．最大不可拆卸尺寸mm2490×2130×73014．最大不可拆卸重量t6主要(zhǔyào)技術(shù)參數(shù)第十頁(yè)，共144頁(yè)。MG200(250,300)/500(600,700)-AWD型交流電牽引(qiānyǐn)采煤機(jī)第十一頁(yè)，共144頁(yè)。項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1．最大計(jì)算(jìsuàn)生產(chǎn)能力t/h12002．采高m1.40～3.203．裝機(jī)功率kW2×200(250,300)+2×40+7.54．供電電壓V11405．滾筒直徑mmφ1400,φ16006．截深mm630,8007．牽引力kN550～3258．牽引速度m/min0～7.7～12.89．滅塵方式內(nèi)外噴霧10．拖電纜方式自動(dòng)拖纜11．主機(jī)外形尺寸mm9500×2135×108512．主機(jī)重量t36~3813．最大不可拆卸尺寸mm2600×1000×70014．最大不可拆卸重量t4.5主要(zhǔyào)技術(shù)參數(shù)第十二頁(yè)，共144頁(yè)。采煤機(jī)的發(fā)展過(guò)程(guòchéng)及趨勢(shì)第十三頁(yè)，共144頁(yè)。目前雙滾筒采煤機(jī)已成為煤炭開(kāi)采中的主要采煤設(shè)備。隨著綜合機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)已由單滾筒采煤機(jī)發(fā)展成為雙滾筒采煤機(jī)。牽引方式由鋼絲繩、圓環(huán)鏈的有鏈牽引方式發(fā)展為無(wú)鏈牽引方式。牽引部也由泵和馬達(dá)組成的液壓牽引方式發(fā)展為直流電牽引和交流變頻電牽引方式?？傮w結(jié)構(gòu)由單、雙電機(jī)(diànjī)縱擺式結(jié)構(gòu)發(fā)展成為多電機(jī)(diànjī)、積木式，橫擺式結(jié)構(gòu)形式。第十四頁(yè)，共144頁(yè)。采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能不斷的得到改進(jìn)、完善和提高，大幅度的提高了割煤牽引速度和產(chǎn)量，增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性。特別是微型電子計(jì)算機(jī)在監(jiān)測(cè)和監(jiān)控方面的應(yīng)用，使工作面的生產(chǎn)能力，開(kāi)機(jī)率大幅度的提高，降低(jiàngdī)了原煤生產(chǎn)成本。進(jìn)一步改善了安全生產(chǎn)條件，滿(mǎn)足了一礦一面，高集約化生產(chǎn)礦井建設(shè)的需要。由于液壓牽引采煤機(jī)性能參數(shù)低，液壓故障多而且處理困難，容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，難以滿(mǎn)足煤礦高產(chǎn)高效工作面生產(chǎn)的需要。第十五頁(yè)，共144頁(yè)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電牽引采煤機(jī)已逐步得到發(fā)展和應(yīng)用，極高的生產(chǎn)效率充分的體現(xiàn)了其技術(shù)性能和使用(shǐyòng)維護(hù)等多方面的優(yōu)勢(shì)，正在逐步取代液壓牽引，成為今后采煤機(jī)的發(fā)展方向。電牽引采煤機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、牽引特性較好可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行：采煤機(jī)牽引負(fù)載特性是當(dāng)牽引速度小于工作牽引速度時(shí)，為恒轉(zhuǎn)矩特性；當(dāng)牽引速度大于工作牽引速度時(shí)，為恒功率特性。因此，不論是電牽引或液壓牽引，都具有良好的調(diào)速特性。第十六頁(yè)，共144頁(yè)。液壓牽引的機(jī)械特性除了受負(fù)荷影響外，還受油液的泄露、黏度、溫度和清潔度、制造和維修質(zhì)量(zhìliàng)的影響，特性曲線慢慢變軟。電牽引中除了電動(dòng)機(jī)受負(fù)荷影響外，就沒(méi)有象液壓傳動(dòng)的那樣受其它影響。也就是說(shuō)電牽引的牽引特性好、調(diào)速平穩(wěn)性好、牽引特性曲線可以長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。交流、直流電牽引采煤機(jī)都可以在負(fù)載特性坐標(biāo)系中四象限運(yùn)行，能向采煤機(jī)提供牽引力和制動(dòng)力。第十七頁(yè)，共144頁(yè)。而液壓牽引只能在一、三象限運(yùn)行，只能提供牽引力，制動(dòng)力由制動(dòng)閘提供。液壓牽引也有用液控背壓來(lái)產(chǎn)生制動(dòng)的但制動(dòng)力不大。電牽引采煤機(jī)在超速度牽引時(shí)，（一般指在大傾角工作面上）采煤機(jī)下滑時(shí)會(huì)出現(xiàn)超速牽引，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，為超同步轉(zhuǎn)速(zhuànsù)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)機(jī)器處于發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，反饋電網(wǎng)同時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)力矩。第十八頁(yè)，共144頁(yè)。2、機(jī)械傳動(dòng)效率高：電牽引沒(méi)有能量多次轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)問(wèn)題，其效率可達(dá)0.9以上，而液壓牽引一般在0.65—0.70之間。3、牽引力大，牽引速度高：液壓牽引性能指標(biāo)的提高，必須采用大功率液壓泵和液壓馬達(dá)，但是其壽命短，可靠性差，這也限制了截割功率的進(jìn)一步增大。目前電牽引采煤機(jī)牽引力可達(dá)1000KN，工作牽引速度8—12m/min，調(diào)機(jī)速度最大可達(dá)25m/min，裝機(jī)總功率可達(dá)2210KW。第十九頁(yè)，共144頁(yè)。4、易于實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制：電牽引采煤機(jī)具有建立在微處理計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上的智能化監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話、遠(yuǎn)近控制、無(wú)線電遙控，工作(gōngzuò)狀況監(jiān)測(cè)及狀態(tài)顯示，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)及傳輸、故障的診斷、預(yù)警、自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)高等多種功能。以保護(hù)采煤機(jī)最低的維護(hù)工作(gōngzuò)量和最高的開(kāi)機(jī)率，并可與液壓支架、工作(gōngzuò)面運(yùn)輸機(jī)信息交互和聯(lián)動(dòng)控制。第二十頁(yè)，共144頁(yè)。電牽引采煤機(jī)的種類(lèi)(zhǒnglèi)及發(fā)展方向第二十一頁(yè)，共144頁(yè)。世界第一臺(tái)直流電牽引采煤機(jī)是由德國(guó)艾柯夫公司于1976年研發(fā)(yánfā)出EDW－150-2型采煤機(jī)1980年研發(fā)(yánfā)出EDW-150LEDW－450/1000型電牽引采煤機(jī)，一經(jīng)煤礦使用，就顯示出電牽引的優(yōu)越性。美國(guó)和英國(guó)分別于1976年和1984年研發(fā)(yánfā)出了1LS、2LS、3LS、4LS、6LS型ELECTRA550、1000，3000型電牽引采煤機(jī)第二十二頁(yè)，共144頁(yè)。我國(guó)先后引進(jìn)了法國(guó)EDW-450/1000，美國(guó)(měiɡuó)3LS、英國(guó)ELECTRA1000電牽引采煤機(jī)及6LS，7LS和艾柯夫SL500電牽引采煤機(jī)，在國(guó)內(nèi)部分煤礦使用。在實(shí)際應(yīng)用中電牽引采煤機(jī)優(yōu)良特性產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。1994年西安煤機(jī)廠研制出我國(guó)第一臺(tái)MAX-380型直流電牽引采煤機(jī)，太原礦山機(jī)器廠從英國(guó)安德森公司引進(jìn)合作生產(chǎn)了ELECTRA1000型電牽引采煤機(jī)。第二十三頁(yè)，共144頁(yè)。在電牽引采煤機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，電牽引調(diào)速系流基本上分為四大類(lèi)，它的調(diào)速原理不盡相同，但基本上可以分為控制部分和牽引部分。第一類(lèi)直流調(diào)速系統(tǒng)：直流調(diào)速技術(shù)能滿(mǎn)足采煤機(jī)的工作特性（恒扭矩—恒功率）的要求，調(diào)速平穩(wěn)，能在四象限(xiàngxiàn)運(yùn)行。適應(yīng)于大于傾角工作面的運(yùn)行，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但存在著電火花、碳粉、需更換電刷和換向器和過(guò)載能力較低以及機(jī)身較寬較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。第二十四頁(yè)，共144頁(yè)。第二類(lèi)交流變頻調(diào)速系統(tǒng)(xìtǒng)：隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已相當(dāng)成熟，日益顯示出技術(shù)先進(jìn)，性能可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)交流變頻器對(duì)牽引電機(jī)進(jìn)行控制。能夠?qū)崿F(xiàn)在額定轉(zhuǎn)速以下的恒扭矩調(diào)速，額定轉(zhuǎn)速以上的恒功率調(diào)速，滿(mǎn)足了采煤機(jī)的實(shí)際工況要求。交流調(diào)速系統(tǒng)(xìtǒng)在國(guó)內(nèi)外正在取代直流調(diào)速系統(tǒng)(xìtǒng)，成為目前電牽引發(fā)展的主流發(fā)展方向。第二十五頁(yè)，共144頁(yè)。第三類(lèi)電磁滑差調(diào)速系統(tǒng)：電磁滑差調(diào)速系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中主要問(wèn)題是效率低、能量損耗大、易造成系流發(fā)熱，故障較多。但也有其優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需變壓器和變頻器，直接采用1140V供電(ɡònɡdiàn)，對(duì)用于薄煤層電牽引采煤機(jī)有一定的優(yōu)勢(shì)。第四類(lèi)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（SRD系統(tǒng)）SRD系統(tǒng)主要由磁阻電機(jī)和控制器組成，直接采用1140V供電(ɡònɡdiàn)。如無(wú)錫煤機(jī)廠生產(chǎn)的MG160/380-WD采煤機(jī)，用于替代小型薄煤層液壓采煤機(jī)。第二十六頁(yè)，共144頁(yè)。國(guó)內(nèi)外交流變頻器的發(fā)展(fāzhǎn)狀況第二十七頁(yè)，共144頁(yè)。

從半導(dǎo)體器件看，國(guó)外變頻器的發(fā)展是隨著逆變器件的發(fā)展而發(fā)展的。開(kāi)始用晶閘管，以后用全控器件GTO晶閘管和BJT逐漸代替了晶閘管。但GTO晶閘管的關(guān)斷電流增益太小，過(guò)電流保護(hù)比較困難、調(diào)制頻率低。用BJT組裝的直流PWM變頻器雖然效果可以，但其輸出電壓(diànyā)太低，容量也不大（不超過(guò)460V400KW）。第二十八頁(yè)，共144頁(yè)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，新一代的電子器件IGBT（絕緣柵雙極型場(chǎng)效應(yīng)管）出現(xiàn)。大大增加了變頻器的容量和電壓(diànyā)。IGBT是大功率的場(chǎng)效應(yīng)管，即大功率的MOS驅(qū)動(dòng)BJT優(yōu)點(diǎn)是容量和電壓(diànyā)都提高了。第二十九頁(yè)，共144頁(yè)。

目前IGBT已經(jīng)發(fā)展到第四代，國(guó)外正在將微電子的生產(chǎn)工藝向電力電子轉(zhuǎn)移生產(chǎn)了專(zhuān)用集成電路（SPIC）。如：把IGBT的驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路復(fù)合(fùhé)在一起的智能器件叫IPM，也有的把開(kāi)關(guān)電源復(fù)合(fùhé)在一起的IPM，使變頻器更加可靠，已經(jīng)成為用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主導(dǎo)產(chǎn)品，并且逐漸將取代直流調(diào)速。第三十頁(yè)，共144頁(yè)。本世紀(jì)是數(shù)字信息時(shí)代，在電動(dòng)機(jī)的的傳動(dòng)技術(shù)上是交流調(diào)速的時(shí)代，特別是第四代IGBT的問(wèn)世，其集電極和射極間的飽和電壓大大降低，從而使變頻器主電路的損耗大大降低，變頻器的制造(zhìzào)技術(shù)不斷成熟，日趨模塊化、多功能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，是交流電機(jī)調(diào)速的首選方案。變頻器從功率看，已從小功率發(fā)展到大功率，最大做到5000KW；從電壓看，已從400V發(fā)展到10KV。第三十一頁(yè)，共144頁(yè)。從整機(jī)看，從通用型發(fā)展到專(zhuān)用型，如重負(fù)載轉(zhuǎn)矩型、四象限型、矢量型；從集成度看，由大規(guī)模集成發(fā)展到超大規(guī)模集成。從控制技術(shù)上看，國(guó)外的變頻器已從電壓/頻率恒定控制發(fā)展到矢量控制，又從矢量變換控制發(fā)展到直流轉(zhuǎn)矩控制。交流電動(dòng)機(jī)是個(gè)多變量，強(qiáng)偶合和非線性被控對(duì)象。70年代，國(guó)外出的變頻器均是采用電壓/頻率恒定控制，其控制原理基于解決變頻器變頻的同時(shí)(tóngshí)又變壓，保持磁通不變的控制理論，即V/F=常數(shù)。第三十二頁(yè)，共144頁(yè)。將恒電壓恒頻率的交流電源，通過(guò)變頻裝置獲得電壓頻率可變的電源配合專(zhuān)用的調(diào)頻電機(jī)。對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)其調(diào)節(jié)特性完全能夠滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)的要求，稱(chēng)為VVVF。這是一種通過(guò)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償達(dá)到轉(zhuǎn)矩提升(tíshēng)的控制方法。目前，通用變頻器多采用電壓/頻率恒定控制，其技術(shù)成熟，價(jià)格便宜。隨著工業(yè)設(shè)備對(duì)調(diào)速性能和精度要求的逐步提高，用電壓/頻率恒定控制技術(shù)制造的變頻器已不能滿(mǎn)足對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的要求。第三十三頁(yè)，共144頁(yè)。70年代末，國(guó)外又發(fā)展了用矢量變換控制的變頻器，它以交流電機(jī)雙軸理論為依據(jù)。在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)中把定子電流(diànliú)矢量分解成為兩個(gè)分量一個(gè)分量與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶恐睾?，稱(chēng)為勵(lì)磁電流(diànliú)分量；另一個(gè)與轉(zhuǎn)子磁鏈垂直稱(chēng)為轉(zhuǎn)矩電流(diànliú)分量。通過(guò)控制定子電流(diànliú)矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的位置及大小，即可控制勵(lì)磁電流(diànliú)分量和轉(zhuǎn)矩電流(diànliú)分量的大小，仿照直流電動(dòng)機(jī)那樣對(duì)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。第三十四頁(yè)，共144頁(yè)。80年代中期，國(guó)外在變頻器上又發(fā)展了一種直接轉(zhuǎn)矩控制(kòngzhì)技術(shù)，它避開(kāi)了矢量控制(kòngzhì)中的二次坐標(biāo)變換及求矢量的模與相角的復(fù)雜計(jì)算工作量，而直接在定子坐標(biāo)系上計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁通。通過(guò)轉(zhuǎn)矩控制(kòngzhì)使轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間控制(kòngzhì)在一拍之內(nèi)，無(wú)超調(diào)?？刂?kòngzhì)性能比矢量控制(kòngzhì)還好。交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制(kòngzhì)技術(shù)從電壓/頻率恒定控制(kòngzhì)法至矢量控制(kòngzhì)法是一次飛躍。從矢量控制(kòngzhì)法到直接轉(zhuǎn)矩控制(kòngzhì)法是第二次飛躍。第三十五頁(yè)，共144頁(yè)。國(guó)內(nèi)外交流(jiāoliú)變頻牽引采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r第三十六頁(yè)，共144頁(yè)。采煤機(jī)由最初的液壓牽引發(fā)展到直流電牽引，而后隨著電力電子器件制造技術(shù)，交流控制技術(shù)以及微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路的飛躍發(fā)展，目前(mùqián)采用IGBT逆變的變頻器可將鼠籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升到額定轉(zhuǎn)矩的二倍。這種全數(shù)字式的通用變頻器具有很強(qiáng)的控制能力，即使不用測(cè)速反饋，也能夠使鼠籠式電動(dòng)機(jī)具有較硬的機(jī)械特性和快速正反轉(zhuǎn)的能力。80年代末，煤礦井下也開(kāi)始在采、掘、運(yùn)等主要設(shè)備調(diào)速上采用變頻器。第三十七頁(yè)，共144頁(yè)。如用于采煤機(jī)的牽引電機(jī)、提升機(jī)、絞車(chē)、井下用通風(fēng)機(jī)、水泵及帶式運(yùn)輸機(jī)的調(diào)速等。交流變頻電牽引拖動(dòng)有“一拖一”和“一拖二”兩種方式。國(guó)內(nèi)外交流變頻電牽引采煤機(jī)的自動(dòng)調(diào)速技術(shù)現(xiàn)在都已相當(dāng)成熟(chéngshú)。目前我國(guó)生產(chǎn)的能量回饋型四象限運(yùn)行的交流變頻電牽引采煤機(jī)技術(shù)在世界上處于領(lǐng)先地位。我國(guó)西安煤礦機(jī)械廠，雞西煤礦機(jī)械廠，太原礦山機(jī)械廠，上海冶金礦山機(jī)械廠遼源煤礦煤礦機(jī)械廠等，都生產(chǎn)有各種型號(hào)的交流變頻電牽引采煤機(jī)在各生產(chǎn)礦井中使用。第三十八頁(yè)，共144頁(yè)。交流(jiāoliú)變頻的調(diào)速原理第三十九頁(yè)，共144頁(yè)。變頻器的電源是由牽引變壓器提供的400V,50HZ電源，該電源經(jīng)快速熔斷器、牽電接觸器送給變頻器，變頻器經(jīng)三相半控橋整流成直流，經(jīng)電容濾波成穩(wěn)定的直流電壓，當(dāng)主控板接收到控制中心送來(lái)的控制信號(hào)后，由微機(jī)(wēijī)控制的集成IGBT逆變模塊輸出頻率可變和電壓可變的交流電壓,作為牽引電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源。第四十頁(yè)，共144頁(yè)。交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)公式：n=（1—S）60f1/p（1）f1：定子供電頻率p：定子磁極對(duì)數(shù)S：轉(zhuǎn)差率n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(zhuànsù)根據(jù)公式（1）可知，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)由電源頻率和磁極對(duì)數(shù)來(lái)決定,改變電源頻率，就可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)。當(dāng)磁極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率保持不變的條件下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)n與供電電源頻率成正比。即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(zhuànsù)隨電源的頻率變化而變化。第四十一頁(yè)，共144頁(yè)。在采用變頻調(diào)速時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的供電頻率發(fā)生變化時(shí)，必然會(huì)引起電動(dòng)機(jī)其它參數(shù)的變化。電動(dòng)機(jī)電壓(diànyā)平衡方程式為： U1=-E1+i1Z1（2） E1=4.44f1N1φmKW1（3）式中；U1定子電源電壓(diànyā) E1定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) i1Z1定子阻抗壓降 φm電動(dòng)機(jī)每級(jí)氣隙磁通 N1定子繞組匝數(shù)第四十二頁(yè)，共144頁(yè)。KW1電動(dòng)機(jī)繞組常數(shù)如忽略定子繞組壓降不計(jì)，則；U1=-E1=4.44f1N1φm.KW1（4）簡(jiǎn)化(jiǎnhuà)常數(shù)U1∝f1φm（5）由公式（1）和（5）可知;供電電源頻率f1的變化不僅會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n，而且還會(huì)影響到電動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣隙磁通的大小，從而影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性。第四十三頁(yè)，共144頁(yè)。

特別是在供電電源頻率在50HZ以下調(diào)速時(shí)，由于供電電源頻率下降，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速也下降，磁場(chǎng)切割定子繞組的速度會(huì)降低，同時(shí)定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1的數(shù)值也會(huì)下降。如果定子繞組電源電壓(diànyā)大小保持不變，則促使電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流增大，而一般電動(dòng)機(jī)在額定頻率下工作時(shí)的磁通φm已接近飽和狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)必定工作在過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)。其后果是電動(dòng)機(jī)鐵芯發(fā)熱降低了電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，同時(shí)還會(huì)影響電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力。因此為保證電動(dòng)機(jī)在50HZ以下運(yùn)行時(shí)的特性,必須在改變頻率第四十四頁(yè)，共144頁(yè)。的同時(shí)改變供電電源的電壓。此時(shí)才能保證恒扭矩調(diào)速。采煤機(jī)在50HZ以下調(diào)速時(shí)稱(chēng)為恒扭矩調(diào)速。相反，當(dāng)供電頻率f1升高到50HZ以上時(shí)，氣隙磁通將下降，使磁通φm小于額定值，這樣電機(jī)在額定電流下工作時(shí)電機(jī)隨著頻率升高轉(zhuǎn)速要升高，電動(dòng)機(jī)輸出扭矩減少，但是輸出功率不變。這是一種降低氣隙磁通升速的調(diào)速方法(fāngfǎ)，屬于弱磁調(diào)速。因此采煤機(jī)在50HZ以上調(diào)速為恒功率調(diào)速。第四十五頁(yè)，共144頁(yè)。U0a50Hz80Hz恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速恒功率調(diào)速50Hz80Hz0M250KW150KW恒轉(zhuǎn)矩部分恒功率部分a段為變頻調(diào)速啟動(dòng)時(shí)與低頻運(yùn)行時(shí)的電壓(diànyā)提升，以提高啟動(dòng)輸出扭矩采煤機(jī)變壓變頻(biànpín)調(diào)速特性曲線圖第四十六頁(yè)，共144頁(yè)。交流(jiāoliú)變頻采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)基本技術(shù)知識(shí)第四十七頁(yè)，共144頁(yè)。四象限的用途；當(dāng)工作面傾角較大，采煤機(jī)在沒(méi)有外力制動(dòng)時(shí)，往往會(huì)由于自重而產(chǎn)生下滑，因此在這種工況下作為牽引用的變頻器必須具有制動(dòng)能力，即必須具備(jùbèi)使受控牽引電機(jī)產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩的能力。當(dāng)采煤機(jī)下行時(shí)，牽引電機(jī)基本處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，回饋制動(dòng)能夠提供足夠的制動(dòng)功率，使采煤機(jī)能安全平穩(wěn)運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的四象限運(yùn)行第四十八頁(yè)，共144頁(yè)。第四十九頁(yè)，共144頁(yè)。DTC控制是交流傳動(dòng)的一種特殊的電機(jī)控制方式(fāngshì)，與PWM磁通矢量控制方式(fāngshì)有本質(zhì)的區(qū)別。DTC控制方式(fāngshì)直接控制電動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵變量：磁通和轉(zhuǎn)矩。通過(guò)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的電流和電壓作為自適應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型的輸入，這個(gè)模型每隔25微妙產(chǎn)生一組精確的轉(zhuǎn)矩和磁通的實(shí)際值，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩比較器將轉(zhuǎn)矩實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩給調(diào)節(jié)器的給定值作比較。磁通比較器將磁通實(shí)際值與磁通調(diào)節(jié)器的給定值作比較。依靠來(lái)自這兩個(gè)比較器的輸出，優(yōu)化脈沖選擇器，決定逆變器的最佳開(kāi)關(guān)位置。直接轉(zhuǎn)矩控制(kòngzhì)方式：（DTC）第五十頁(yè)，共144頁(yè)。DTC的完美性能是基于準(zhǔn)確的電動(dòng)機(jī)模型，這個(gè)模型是在電動(dòng)機(jī)辨別運(yùn)行中確定傳矩控制的優(yōu)越性在于：轉(zhuǎn)矩控制是控制定子磁鏈，在本質(zhì)上并不需要轉(zhuǎn)速信息(xìnxī)，所以引入的定子磁鏈觀測(cè)器能很容易估算出同步速度信息(xìnxī)。因而能方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)速度傳感器化，這種方法被應(yīng)用于通用變頻器的設(shè)計(jì)之中，是很自然的事，這種控制被稱(chēng)為無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。然而，這種控制依賴(lài)于精確的電機(jī)數(shù)字模型和對(duì)電機(jī)參數(shù)的自動(dòng)識(shí)別簡(jiǎn)稱(chēng)ID。第五十一頁(yè)，共144頁(yè)。通過(guò)ID運(yùn)行自動(dòng)確立電機(jī)實(shí)際的定子阻抗,互感、飽和因素、電動(dòng)機(jī)慣量等重要參數(shù)，然后根據(jù)精確的電機(jī)模型(móxíng)，估算出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩，定子磁鏈和轉(zhuǎn)子速度，并由磁鏈和轉(zhuǎn)矩的Band—Band控制產(chǎn)生PWM信號(hào)，對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制。這種系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)很快的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度和很高的速度、轉(zhuǎn)矩控制精度。第五十二頁(yè)，共144頁(yè)?？删幊炭刂破鱌LC第五十三頁(yè)，共144頁(yè)。PLC是一種(yīzhǒnɡ)專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。早期的PLC是用來(lái)替代繼電器、接觸器控制(kòngzhì)的。它主要用于順序控制(kòngzhì)，只能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。因此，被稱(chēng)為可編程邏輯控制(kòngzhì)器（Programmablelogiccontroller，略寫(xiě)PLC)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速(xùnsù)發(fā)展，可編程控制器的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了順序控制的范圍。被稱(chēng)為可編程控制器（Programmablecontroller，略寫(xiě)PC)。為區(qū)別于PersonalComputer(PC)，故沿用PLC這個(gè)略寫(xiě)。什么是PLC第五十四頁(yè)，共144頁(yè)。中央處理單元存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器輸出接口地址總線控制(kòngzhì)總線數(shù)據(jù)總線編程單元(dānyuán)照明(zhàomíng)電磁裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)。。。。電源地址總線控制總線輸入接口模擬量輸入行程開(kāi)關(guān)繼電器接點(diǎn)各種開(kāi)關(guān)一、PLC結(jié)構(gòu)示意圖PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理第五十五頁(yè)，共144頁(yè)。3.輸入、輸出(shūchū)接口：采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行電路的信號(hào)，以便控制接觸器線圈(xiànquān)等電器通斷電；另外輸出電路也使計(jì)算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出(shūchū)三種形式：繼電器--低速大功率 可控硅--高速大功率 晶體管--高速小功率輸入接口作用：將按鈕、行程開(kāi)關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入主機(jī)。第五十六頁(yè)，共144頁(yè)。（1）輸入(shūrù)接口電路：采用光電耦合器，防止強(qiáng)電干擾。COM光電三極管發(fā)光(fāɡuānɡ)二極管直流輸入(shūrù)光-電器件輸入端子+–內(nèi)部電路3.3kXn+24V1000PF470–第五十七頁(yè)，共144頁(yè)。COMYn繼電器輸出(shūchū)AC250V/DC24V(max)（2）輸出接口(jiēkǒu)電路：均采用模塊式。以繼電器形式(xíngshì)為例：內(nèi)部電路內(nèi)部電路JOUTL第五十八頁(yè)，共144頁(yè)。4.各種接口、高功能模塊(mókuài)：便于擴(kuò)展。小型機(jī)：一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。中、大型機(jī)：模塊(mókuài)式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。PCFP1-C16小型機(jī)第五十九頁(yè)，共144頁(yè)。二、各組成部分(zǔchénɡbùfèn)的作用2.存儲(chǔ)器1.CPU(1)將各種輸入信號(hào)取入存儲(chǔ)器。(2)編譯、執(zhí)行指令。(3)把結(jié)果送到輸出端。(4)響應(yīng)各種外部設(shè)備(wàibùshèbèi)的請(qǐng)求。RAM：存儲(chǔ)(cúnchǔ)各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶(hù)正調(diào)試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶(hù)已調(diào)試好的程序。第六十頁(yè)，共144頁(yè)。CPU

POWER中、大型機(jī)第六十一頁(yè)，共144頁(yè)。4）VVVF裝置；將恒定電壓，恒定頻率的交流電源，通過(guò)變頻裝置獲得電壓頻率可變的電源這樣(zhèyàng)的裝置稱(chēng)為變頻、變壓裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)VVVF裝置。新一代的變頻均由微處理器控制，新型絕緣柵雙極型場(chǎng)效應(yīng)管(IGBT)逆變模塊配合專(zhuān)用的調(diào)頻電機(jī)。其調(diào)速特性完全能夠滿(mǎn)足電牽引采煤機(jī)對(duì)調(diào)速特性的要求。第六十二頁(yè)，共144頁(yè)。變頻器的工作(gōngzuò)原理圖第六十三頁(yè)，共144頁(yè)。變頻器的主回路由牽引變壓器供電，AC400V經(jīng)KM1進(jìn)入(jìnrù)變頻器輸入端U1，W1，V1。變頻器的輸入整流部分是由大功率二極管和晶閘管組成的三相橋式半控整流器，將AC400V電壓整流成直流電壓第六十四頁(yè)，共144頁(yè)。變頻器的輸出逆變部分是由絕緣柵雙極型場(chǎng)效應(yīng)管（IGBT）功率模塊組成的逆變器，根據(jù)控制系統(tǒng)頻率給定的需要給出觸發(fā)信號(hào)，逆變器輸出頻率，電壓可變的交流(jiāoliú)電源，由輸出端子，U2，W2，V2輸出供給交流(jiāoliú)牽引電機(jī)。三相半控橋式整流器有三個(gè)橋V11、V12和V13，每一個(gè)橋臂是一個(gè)完整的模塊，由一個(gè)二極管和一個(gè)晶閘管串接在一起組成一組三相橋式半控整流器。第六十五頁(yè)，共144頁(yè)。它和三相全控橋式整流電路(diànlù)相比其控制電路(diànlù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。 該電路(diànlù)是由共陰極接法的三相半波可控整流電路(diànlù)和共陽(yáng)極接法的三相半波不可控整流電路(diànlù)串聯(lián)組成。因此這種電路(diànlù)兼有可控與不可控兩者的特性共陽(yáng)極組的三個(gè)整流二極管總是在自然的換流點(diǎn)換流，使電流換流到比陰極電位更低的一相中去。第六十六頁(yè)，共144頁(yè)。而共陰極組的三個(gè)晶閘管則要在觸發(fā)之后才能換流到陽(yáng)極電位高的一相中去，輸出整流電壓的波形是二組整流電壓波形之和，改變共陰極組晶閘管的導(dǎo)通角，可獲得可調(diào)的直流電壓，三相橋式半控整流電路只需三套觸發(fā)電路，因此線路簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)(jīngjì)，性能好，調(diào)整方便。R14，V14為充電電路，主要功能是在整流橋晶閘管未導(dǎo)通時(shí)整流輸出給電容充電。第六十七頁(yè)，共144頁(yè)。R14是限流電阻,V14是充電整流二極管,當(dāng)變頻器送電后AC400V通過(guò)R14限流電阻,V14充電整流二極管給電容器充電,當(dāng)電容器上的充電電壓達(dá)到一定值后變頻器控制板得電。晶閘管開(kāi)始導(dǎo)通，整流橋輸出電壓也開(kāi)始上升，當(dāng)上升到額定電壓的80%時(shí)，輸入保護(hù)(bǎohù)得電，此時(shí)晶閘管完全導(dǎo)通，這樣避免了系統(tǒng)的沖擊電壓。第六十八頁(yè)，共144頁(yè)。上述充電時(shí)間小于1S，在充電的過(guò)程中整流橋上的晶閘管不導(dǎo)通，減少了充電電流，延長(zhǎng)了電容器的使用(shǐyòng)時(shí)間。變頻器的使用(shǐyòng)過(guò)程中一般不允許過(guò)多的斷電，送電。每一次斷電,送電，電容器就完成一次充電放電。過(guò)多的充電放電會(huì)損壞充電電阻和電容器。第六十九頁(yè)，共144頁(yè)。A8是輸入保護(hù)板，板上裝有冷卻風(fēng)機(jī)的熔斷器F1，F(xiàn)2，還有整流橋晶閘管的門(mén)極觸發(fā)電路C14—C16。L11是直流電路系統(tǒng)的濾波電容和電抗器，R11是濾波電容的放電電阻。在變頻器輸入回路斷電后，電容器上仍有較高的電壓，對(duì)人身和設(shè)備都有危險(xiǎn)因此需要通過(guò)放電電阻將其放掉，放電時(shí)間約5min。因此維修人員要在停電5min后，才能進(jìn)行必要(bìyào)的維修，以防人身事故。第七十頁(yè)，共144頁(yè)。V1～V6絕緣柵雙極型場(chǎng)效應(yīng)管（IGBT）每相2個(gè),三相共六個(gè)。通過(guò)6個(gè)管將直流電壓逆變?yōu)轭l率(pínlǜ)可調(diào)電壓可變的變頻電源,IGBT模塊的導(dǎo)通是由電機(jī)控制板A4通過(guò)主電路接口板A3來(lái)控制。A3為主電路接口板，板中包括變頻器的控制電源，IGBT模塊的門(mén)極觸發(fā)電路,直流電壓和電動(dòng)機(jī)電流的測(cè)量電路。第七十一頁(yè)，共144頁(yè)。A4是電動(dòng)機(jī)控制板常稱(chēng)主控板，A10為變頻器接地漏電保護(hù)板。U21、U22為電流霍爾互感器。V1c—V6c為嵌位二極管，它可防止IGBT流過(guò)反向(fǎnxiànɡ)大電流損壞模塊,起著保護(hù)IGBT管子的作用，接在IGBT模塊輸出端的電阻.電容，組成的阻容吸收電路,可以吸收電網(wǎng)來(lái)的浪涌電壓,對(duì)模塊起到很好的保護(hù)作用。第七十二頁(yè)，共144頁(yè)。1、變頻器過(guò)熱保護(hù)，內(nèi)部溫度（冷卻底板）超過(guò)+85℃時(shí)給出警告信號(hào)，或斷開(kāi)變頻器的電源。2、過(guò)流跳閘(tiàozhá)保護(hù)，當(dāng)輸出電流超過(guò)額定電流的3.75倍時(shí)瞬間跳閘(tiàozhá)。3、主電源缺相或相不平衡保護(hù)，變頻器斷電跳閘(tiàozhá)。4、過(guò)電壓保護(hù)，輸入電壓超過(guò)額定值的1.3倍時(shí)瞬間跳閘(tiàozhá)。5、欠壓保護(hù)，當(dāng)電壓低于程序額定電壓的0.65倍時(shí)變頻器瞬間跳閘(tiàozhá)。變頻器的主要(zhǔyào)保護(hù)性能第七十三頁(yè)，共144頁(yè)。電氣系統(tǒng)原理(yuánlǐ)交流(jiāoliú)變頻電牽引采煤機(jī)第七十四頁(yè)，共144頁(yè)。交流(jiāoliú)變頻電牽引采煤機(jī)電氣系統(tǒng)原理圖第七十五頁(yè)，共144頁(yè)。監(jiān)控(jiānkònɡ)設(shè)備是電牽引采煤機(jī)的核心部分，它包括監(jiān)測(cè)中心和控制中心以及各種電源輔助設(shè)備。監(jiān)控設(shè)備第七十六頁(yè)，共144頁(yè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行工況監(jiān)視，在線故障診斷，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，回放等功能。為確保設(shè)備在惡劣環(huán)境下以最佳狀態(tài)運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由PC104工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和各種信號(hào)處理(xìnhàochǔlǐ)板及所需電源板組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(xìtǒng)的組成第七十七頁(yè)，共144頁(yè)。工控機(jī)硬件；●高速嵌入式586DXCPU主頻133MHZ?！駜?nèi)置浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器。●主板內(nèi)存32M。●一個(gè)雙向數(shù)據(jù)(shùjù)并行口。●兩個(gè)16C550等同速串行口?！裰靼骞虘B(tài)盤(pán)插座支持（SSD）144M字節(jié)可讀寫(xiě)盤(pán)?！?4路A/D接口。●電源配置+5V、1.8—4.8W。●終端顯示器配置,TFT6.1英寸真彩液晶屏。第七十八頁(yè)，共144頁(yè)。信號(hào)處理板；信號(hào)處理板分為數(shù)字信號(hào)處理板和模擬信號(hào)處理板。數(shù)字信號(hào)處理就是把采煤設(shè)備送來(lái)的各種數(shù)字信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)，進(jìn)行光電隔離，電壓整型處理后,從串行口送給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。模擬信號(hào)處理就是把采煤設(shè)備采集(cǎijí)回來(lái)的各種模擬信號(hào)，進(jìn)行不失真光電處理后，模/數(shù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行暫存，再通過(guò)單片機(jī)的串行口送到工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。第七十九頁(yè)，共144頁(yè)。a.數(shù)字信號(hào)處理(xìnhàochǔlǐ)板硬件組成：●光電隔離器●并行輸入串行輸出集成塊●三端穩(wěn)壓器b.模擬信號(hào)處理(xìnhàochǔlǐ)板硬件組成：●帶負(fù)反饋的光電隔離器●運(yùn)算放大器●16位A/D轉(zhuǎn)換器●EEPROM暫存器●單片機(jī)●三端穩(wěn)壓器第八十頁(yè)，共144頁(yè)。C.電源板：電源板主要是給；1、給工控機(jī)提供+5V,2A的電源。2、給信號(hào)處理板提供+5V,12V的電源。3、給外部設(shè)備提供需12V檢測(cè)(jiǎncè)電源。本電源板的供電電源取自控制系統(tǒng)的24V開(kāi)關(guān)電源。第八十一頁(yè)，共144頁(yè)。監(jiān)測(cè)中心采用工業(yè)控制機(jī)。采煤機(jī)監(jiān)測(cè)中心，利用微電腦技術(shù)(jìshù)及專(zhuān)家系統(tǒng)，把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)理論和相關(guān)的現(xiàn)代控制方法融合在一起。通過(guò)接口電路板把采煤機(jī)送來(lái)的信號(hào)、狀態(tài)、資料進(jìn)行處理和分析。完成采煤機(jī)的恒功率控制和故障診斷等功能。并對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行記錄，預(yù)報(bào)警及相應(yīng)的緊急故障處理。故障狀態(tài)下的事故分析操作指導(dǎo)及提示等功能。采煤機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(xìtǒng)原理第八十二頁(yè)，共144頁(yè)。采煤機(jī)監(jiān)測(cè)(jiāncè)系統(tǒng)原理圖第八十三頁(yè)，共144頁(yè)?？刂葡到y(tǒng)是要對(duì)采煤機(jī)的各種動(dòng)作進(jìn)行控制，確保采煤機(jī)的各種執(zhí)行動(dòng)作準(zhǔn)確無(wú)誤,提供保障?？刂葡到y(tǒng)是由控制中心（工業(yè)可編程控制器），開(kāi)關(guān)電源和本安電源以及按鍵信號(hào)處理裝置組成(zǔchénɡ)。是采煤機(jī)電氣系統(tǒng)的中心?？刂葡到y(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)的組成第八十四頁(yè)，共144頁(yè)。本機(jī)選用日本三菱FX系列系列產(chǎn)品，具有高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，平均(píngjūn)無(wú)故障時(shí)間超過(guò)了IEC規(guī)定的10萬(wàn)小時(shí)，有些PLC的可靠性已達(dá)到300000—500000MTBF。采用導(dǎo)軌式安裝。本機(jī)采用的是模塊式硬件結(jié)構(gòu)組合和擴(kuò)展都很方便。在實(shí)際使用過(guò)程中，增加或減少功能比傳統(tǒng)繼電器控制方案更簡(jiǎn)單易行。第八十五頁(yè)，共144頁(yè)。在PLC正常時(shí)，變頻器的速度給定、牽引方向、加減(jiājiǎn)速度、水流量保護(hù)，兩臺(tái)截割電機(jī)的溫度監(jiān)測(cè)、電流采樣、截割電機(jī)恒功率保護(hù)、采煤機(jī)零位抱閘、啟動(dòng)預(yù)警、兩臺(tái)截割電機(jī)的分別啟動(dòng)和停止、瓦斯斷電、牽引變壓器溫度監(jiān)測(cè)及采煤機(jī)的運(yùn)作執(zhí)行等，都通過(guò)PLC進(jìn)行控制。PLC由CPU，電源模塊模擬量，特殊模塊模擬量，輸入模塊組成。第八十六頁(yè)，共144頁(yè)?？刂葡到y(tǒng)的硬件配置(pèizhì)及參數(shù)（1）控制中心：型號(hào):PLCFXON-4OMP-F6EVT電源(diànyuán):AC220V50VA繼電器輸出:觸點(diǎn)2A工作環(huán)境溫度:0—55℃抗震動(dòng):2g第八十七頁(yè)，共144頁(yè)。（2）開(kāi)關(guān)電源：型號(hào):特制專(zhuān)用(zhuānyòng)電源容量:350VA輸入電壓:AC160—240V輸出額定電壓:DC24V輸出額定電流:10A

開(kāi)關(guān)電源輸出具有過(guò)流,短路等保護(hù)第八十八頁(yè)，共144頁(yè)。（2）本安電源：型號(hào)：特制專(zhuān)用電源容量：50VA輸入(shūrù)電壓:AC220V輸出額定電壓:DC5V輸出額定電流：250mA輸出開(kāi)路電壓：DC5.6V

本安電源輸出具有過(guò)流、短路等保護(hù)。第八十九頁(yè)，共144頁(yè)?？刂葡到y(tǒng)原理圖第九十頁(yè)，共144頁(yè)?？刂葡到y(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)原理圖第九十一頁(yè)，共144頁(yè)。牽電裝置是把牽引變壓器送來(lái)的400V電源,通過(guò)牽電裝置再供給變頻器。主要完成給變頻器的送電和斷電。當(dāng)變頻器發(fā)出故障信號(hào)時(shí)，牽電裝置就自動(dòng)切斷電源，牽電裝置斷電后，需延時(shí)2分鐘方能再次送電。牽電裝置由交流接觸器，快速熔斷器，控制接線端子(duānzǐ)等組成。牽電裝置的功能(gōngnéng)及參數(shù)第九十二頁(yè)，共144頁(yè)。端頭控制(kòngzhì)站采用單片機(jī)工作原理，使用串行數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，與監(jiān)控中心交換資料，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的主停，牽停，左行，右行，搖臂升降的控制(kòngzhì)。同時(shí)監(jiān)控中心把采煤機(jī)的運(yùn)行速度和端頭控制(kòngzhì)站的工作狀態(tài)傳回到端頭控制(kòngzhì)站，在端頭控制(kòngzhì)站進(jìn)行狀態(tài)和速度顯示。其原理框圖如下所示。端頭控制站工作(gōngzuò)原理第九十三頁(yè)，共144頁(yè)。端頭控制站工作(gōngzuò)原理圖第九十四頁(yè)，共144頁(yè)。左端頭站只能控制左搖臂的升降。右端頭站只能控制右搖臂的升降。左右端頭站同時(shí)能對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行主停、牽引、左行、右行控制，端頭站采用(cǎiyòng)兩塊單片機(jī)實(shí)現(xiàn)端頭站的接收和發(fā)送信號(hào)。IC1負(fù)責(zé)發(fā)送端頭站的各種控制信號(hào)IC2負(fù)責(zé)接收監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的顯示信號(hào)A0是數(shù)據(jù)輸出線，第九十五頁(yè)，共144頁(yè)。AI是數(shù)據(jù)輸入線1號(hào)線是+5V的電源線，4號(hào)線是數(shù)字(shùzì)地。端頭站的工作指示燈在一定頻率閃爍時(shí)證明端頭站工作正常，否則，端頭站工作異常。第九十六頁(yè)，共144頁(yè)。為了保障采煤機(jī)可靠運(yùn)行，正常操作(cāozuò)，操作(cāozuò)人員必需遵守以下操作(cāozuò)規(guī)程：（1）操作(cāozuò)人員必需熟悉采煤機(jī)各電氣設(shè)備的位置，作用、性能、特別是按鈕的功能，方可操作(cāozuò)。（2）嚴(yán)格執(zhí)行操作(cāozuò)程序，禁止無(wú)冷卻水的條件下開(kāi)機(jī)割煤。（3）.操作(cāozuò)人員必需學(xué)會(huì)，掌握觀察采煤機(jī)各顯示窗的內(nèi)容，根據(jù)顯示內(nèi)容判斷采煤機(jī)的運(yùn)行狀況。采煤機(jī)電氣系統(tǒng)的操作(cāozuò)主要事項(xiàng)第九十七頁(yè)，共144頁(yè)。監(jiān)測(cè)中心和控制中心相互配合滿(mǎn)足采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)恒功率采煤的要求，即：牽引速度能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)跟蹤截割電機(jī)的負(fù)載。當(dāng)截割電機(jī)的負(fù)載較輕時(shí)，牽引電機(jī)加速運(yùn)行到設(shè)定速度。當(dāng)截割電機(jī)負(fù)載為滿(mǎn)載（或人為滿(mǎn)載）時(shí)，牽引速度保持(bǎochí)為這一設(shè)定速度。當(dāng)截割電機(jī)電流超過(guò)105%Ie時(shí),并在一定的允許時(shí)間內(nèi)（設(shè)定60秒）負(fù)載電流仍不下降可使?fàn)恳姍C(jī)自動(dòng)減速。如負(fù)載超過(guò)115%Ie時(shí)，立即停止?fàn)恳?。采煤機(jī)的保護(hù)(bǎohù)功能第九十八頁(yè)，共144頁(yè)。電機(jī)，變壓器，變頻器等各種保護(hù)和監(jiān)視信號(hào)，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)板送給監(jiān)測(cè)中心。監(jiān)測(cè)中心把信號(hào)和數(shù)據(jù)處理分類(lèi)后；一方面送給顯示屏，進(jìn)行狀態(tài)指示；另一方面?zhèn)魉徒o控制中心參與過(guò)程控制。第九十九頁(yè)，共144頁(yè)。由2個(gè)互感器分別檢測(cè)左、右截割電機(jī)的單相電流，將截割電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?—20mA的信號(hào)送入PLC進(jìn)行(jìnxíng)比較，得到欠載、超載信號(hào)。當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)都欠載（P≤90%Pe）時(shí)，發(fā)出加速信號(hào)，牽引速度增加（最大至給定速度）。當(dāng)任一臺(tái)電機(jī)超載（P＞110%Pe）時(shí)，發(fā)出減速信號(hào)，牽引速度自動(dòng)減小，直至退出超載區(qū)域。截割電機(jī)恒功率(gōnglǜ)自動(dòng)控制第一百頁(yè)，共144頁(yè)。當(dāng)采煤機(jī)已在左牽引(qiānyǐn)時(shí)，按下“右牽”按鈕，此時(shí)采煤機(jī)將會(huì)減速；如果一直按下“右牽”按鈕，則采煤機(jī)速度將會(huì)減小到零速。但是采煤機(jī)到零速后不會(huì)繼續(xù)向右牽引(qiānyǐn)，只有松開(kāi)“牽引(qiānyǐn)按鈕”重新選擇“左牽”或“右牽”，則采煤機(jī)將沿著所選的方向行走，反之亦燃。采煤機(jī)過(guò)零保護(hù)(bǎohù)第一百零一頁(yè)，共144頁(yè)。在左、右截割電機(jī)繞組內(nèi)埋有溫度接點(diǎn)，將其串接在啟動(dòng)回路中。當(dāng)任意一臺(tái)電機(jī)的溫度超過(guò)155℃時(shí)接點(diǎn)斷開(kāi)，從而斷開(kāi)啟動(dòng)回路，使采煤機(jī)整機(jī)斷電。同時(shí)左右(zuǒyòu)截割電機(jī)繞組內(nèi)埋有PT100熱敏電阻PT100經(jīng)熱電阻溫度轉(zhuǎn)換模塊MK1（MK2）將電阻值轉(zhuǎn)換成4—20mA的電流信號(hào)接入PLC的模擬量輸入特殊功能模塊，當(dāng)任意一臺(tái)電機(jī)溫度達(dá)到155℃極限時(shí)，PLC輸出信號(hào)，采煤機(jī)控制回路切斷，使整機(jī)斷電。截割電機(jī)(diànjī)溫度保護(hù)第一百零二頁(yè)，共144頁(yè)。當(dāng)采煤機(jī)工作環(huán)境中瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，瓦斯斷電儀將報(bào)警并動(dòng)作，瓦斯斷電儀接點(diǎn)(jiēdiǎn)接入在PLC中控制啟動(dòng)回路自保接點(diǎn)(jiēdiǎn)。濃度超限時(shí)PLC中控制啟動(dòng)回路自保接點(diǎn)(jiēdiǎn)斷開(kāi)，采煤機(jī)控制回路切斷、整機(jī)斷電。瓦斯保護(hù)第一百零三頁(yè)，共144頁(yè)。當(dāng)左右截割電機(jī)電流(diànliú)小于Ie時(shí)，牽引可以加速。當(dāng)I≥120%Ie時(shí)，牽引不能加速延時(shí)5分鐘，停止?fàn)恳?、并顯示故障畫(huà)面。當(dāng)I≥150%Ie時(shí)，延時(shí)1分鐘，停止?fàn)恳@示故障顯示。左右截割電機(jī)過(guò)載保護(hù)動(dòng)作，停止?fàn)恳瑫r(shí)停左右截割電機(jī)。截割電機(jī)(diànjī)電流保護(hù)第一百零四頁(yè)，共144頁(yè)。牽引變壓器三相繞組內(nèi)各埋一個(gè)160℃的溫度接點(diǎn)，三相串聯(lián)。當(dāng)變壓器溫度超過(guò)160℃時(shí)，不允許牽引或者停止?fàn)恳?；牽引變壓器中間一相內(nèi)埋有兩個(gè)PT100熱電阻，其中一個(gè)PT100經(jīng)熱電阻溫度變送器模塊MK3將電阻值轉(zhuǎn)換成4—20mA的電流(diànliú)信號(hào)接入PLC的模擬量輸入特殊功能模塊，另一個(gè)PT100備用，牽引(qiānyǐn)變壓器溫度保護(hù)第一百零五頁(yè)，共144頁(yè)。變頻器的保護(hù)有：接地保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、供電電源缺相保護(hù)、變頻器輸出(shūchū)短路保護(hù)、及變頻器對(duì)牽引電機(jī)的缺相保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、過(guò)流保護(hù)。當(dāng)啟動(dòng)采煤機(jī)后，變頻器帶電，此時(shí)若兩個(gè)變頻器中任意一個(gè)有故障，則不允許牽引，同樣在牽引的過(guò)程中，兩個(gè)變頻器中無(wú)論哪個(gè)有故障，則停止?fàn)恳冾l器故障(gùzhàng)保護(hù)第一百零六頁(yè)，共144頁(yè)。本變頻器裝置不僅有控制運(yùn)行性能，而且有以下的完善自身和對(duì)被控(bèikònɡ)對(duì)象的保護(hù)功能。變頻器的保護(hù)(bǎohù)功能第一百零七頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置接地故障保護(hù)(bǎohù)，是變頻裝置在運(yùn)行過(guò)程中監(jiān)視電機(jī)和電機(jī)電纜的漏電和接地，接地故障的判斷，是基于在變頻裝置的輸入端的零序電流，對(duì)地保護(hù)(bǎohù)泄漏電流的測(cè)量。變頻裝置一旦判斷有接地故障傳動(dòng)將立即停止，發(fā)出故障信號(hào)。變頻裝置接地故障(gùzhàng)保護(hù)特性第一百零八頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置的缺相功能保護(hù)特性是監(jiān)視電機(jī)電纜的連接狀態(tài)，檢測(cè)(jiǎncè)電機(jī)某一相是否連接。在正常運(yùn)行狀態(tài)下監(jiān)視電機(jī)連接狀態(tài)。一旦有故障出現(xiàn)，變頻裝置立即停止運(yùn)行。給出故障顯示。電機(jī)(diànjī)缺相功能保護(hù)特性第一百零九頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置在牽引電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)(bǎohù)電機(jī)。當(dāng)電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，在超過(guò)電機(jī)堵轉(zhuǎn)允許的時(shí)間內(nèi)，變頻裝置立即停止輸出，采煤機(jī)停止?fàn)恳?，把堵轉(zhuǎn)故障記錄下來(lái)。變頻裝置對(duì)牽引電機(jī)(diànjī)堵轉(zhuǎn)的保護(hù)特性第一百一十頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置(zhuāngzhì)在牽引電機(jī)過(guò)流時(shí)發(fā)出故障信號(hào)，使?fàn)侩娧b置(zhuāngzhì)跳閘，同時(shí)把這一故障記錄下來(lái)，以備檢修查詢(xún)使用。變頻裝置(zhuāngzhì)對(duì)牽引電機(jī)過(guò)流的保護(hù)特性第一百一十一頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置檢測(cè)自身的直流母線，來(lái)判斷供電電壓是否過(guò)電壓。當(dāng)過(guò)電壓時(shí)，變頻裝置停止輸出，給出故障(gùzhàng)顯示。過(guò)電壓極限整定值為1.3Umax,Umax是牽引變壓器輸出最大值。牽引變壓器供電電壓為400V,這時(shí)Umax=415V,這樣過(guò)電壓極限值整定為1.3×415＝539V。也就是說(shuō)，當(dāng)牽引變壓器輸出電壓高于539.5V時(shí)，變頻裝置通過(guò)直流母線判斷為過(guò)電壓，給出故障(gùzhàng)信號(hào)。這時(shí)直流母線對(duì)應(yīng)的直流電壓為728V。變頻裝置(zhuāngzhì)過(guò)電壓保護(hù)特性第一百一十二頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置檢測(cè)自身的直流母線,來(lái)判斷供電電壓是否欠壓。當(dāng)欠壓時(shí)，變頻裝置不停止運(yùn)行，只給出故障顯示。欠壓極限整定值為0.65Umin,Umin是牽引(qiānyǐn)變壓器輸出最小值。牽引(qiānyǐn)變壓器供電電壓為400V,這時(shí)Umin=380V。這樣欠壓極限整定值為0.65×380=247V。也就是說(shuō)，當(dāng)牽引(qiānyǐn)變壓器輸出電壓低于247V時(shí)變頻裝置通過(guò)直流母線判斷為欠電壓，給出故障信號(hào)。這時(shí)直流母線對(duì)應(yīng)的直流電壓為334V。變頻(biànpín)裝置欠壓保護(hù)特性第一百一十三頁(yè)，共144頁(yè)。牽引變壓器輸出的400V電源通過(guò)牽電裝置給變頻器供電，假若當(dāng)某種原因造成變頻裝置的電源缺相，這時(shí)，變頻裝置內(nèi)部的輸入缺相保護(hù)回路就通過(guò)檢測(cè)中間電路的脈動(dòng)增加來(lái)判斷。一有變化就立即停止?fàn)恳?，給出故障信號(hào)(xìnhào)，故障繼電器R01動(dòng)作，牽電裝置斷電，并把這一故障記錄下來(lái)。變頻裝置供電(ɡònɡdiàn)電源缺相保護(hù)特性第一百一十四頁(yè)，共144頁(yè)。變頻裝置在運(yùn)行和啟動(dòng)輸出前，始終監(jiān)視著輸出通道，即：逆變器模塊和電機(jī)電纜（W4,W5）。一旦短路發(fā)生，變頻裝置內(nèi)部的獨(dú)立短路保護(hù)單元，以微秒級(jí)的速度發(fā)出信號(hào)，封鎖觸發(fā)脈沖開(kāi)關(guān)，使IGBT逆變橋禁止(jìnzhǐ)輸出，故障繼電器R01動(dòng)作，牽電裝置失電，并把這一故障記錄下來(lái)。變頻裝置(zhuāngzhì)輸出短路保護(hù)特性第一百一十五頁(yè)，共144頁(yè)。1）變頻器在運(yùn)行和維護(hù)時(shí)，必須遵守安全規(guī)范，否則將造成意外的人身傷害或損壞(sǔnhuài)變頻器。a)變頻器斷電后，必須等待5分鐘后（顯示屏不能顯示）。才能進(jìn)行檢修，以防止中間直接回路放電造成電擊。b)檢修時(shí)先用萬(wàn)用表測(cè)量每個(gè)輸入端子和地之間的電壓，以保證變頻器放電完畢。變頻器在實(shí)際使用中應(yīng)特別(tèbié)注意第一百一十六頁(yè)，共144頁(yè)。2）變頻器在運(yùn)行的過(guò)程中，不允許在1分鐘內(nèi)連續(xù)3次切斷電源。以避免變頻器內(nèi)的充電電阻因過(guò)流而燒毀，造成變頻器不能工作(gōngzuò)。3）測(cè)量牽引電機(jī)的絕緣時(shí)，必須把牽引電機(jī)和變頻器的連接電纜從電機(jī)端子拆下，否則有可能造成變頻器內(nèi)的IGBT模塊損壞。4）變頻器的輸出是由高壓高頻窄脈沖組成，其峰值約為電源電壓的1.35—1.4倍。這個(gè)電壓