矿山机电设备论文(DOC)

摘要

随着电力电子技术的发展，电动机的控制也得到了空前的发展，原来以直流电机为主要控制对象的时代已经被取代。取而代之的是交流电机，交流电机与直流电机相比有其天然的优势即：成本低、过载能力强、操作简单、易于控制等。但是交流电机又有自己一个明显的缺点就是不易调速。为了解决交流电机不易调速的缺点研究人员经过长时间的研究终于找到了比较好的解决方法，这就是变频调速。于是变频器便成了交流电机控制中一个比较核心的部分，因为它的好坏直接关系整个控制系统的性能。于是采用什么样的控制方案设计变频器便成了异步电动机调速设计当中非常重要的问题。

本文让我知道了矿用提升机的应用和发展前景，依据现有矿用设备对整个矿用提升机系统进行了深入的研究。

1 矿用系统的概述与发展

1.1矿井提升机系统的概述

矿井提升机是矿山大型固定设备之一，是井下与地面的主要运输工具。矿井提升机主要担负一个矿井所有的矿物(煤，矿石)提升，升降人员，运输设备，下放材料等，根据提升机的工作种类或工作原理的不同，提升机有不同的分类：

提升机按工作种类可分为：

(l)主井提升机：担负矿井生产矿物提升的主提升机。

(2)副井提升机：担负矿井人员、材料、设备等升降任务的提升机。

按驱动方式可分为：

(1)直流提升机；

(2)交流提升机；

直流提升机又分为：

(l)发电机组控制提升机；

(2)晶闸管调速提升机；

交流提升机分为：

(1)TDK系列串电阻柜调速提升机；

(2)串极调速提升机；

(3)变极调速提升机；

(4)变频调速提升机；

各类提升机的工作原理和构造虽然差别很大，但它们都有一些共同的不可缺少的部分组成，如图1.1所示：

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图1.1 提升机组成框图

动力装置：主电机；

传动系统：减速机、联轴器、滚筒、导向轮等；

制动系统装置：制动器和液压传动装置；

润滑冷却系统：润滑泵站及管路；

悬挂装置：提升容器(箕斗或罐笼)、钢丝绳，联轴器等；

电源系统：主变压器、高压装置、低压装置等；

控制系统：操作台、行程监控器、继电器柜、传动柜；

保护系统：提供矿井提升机完善后备保护的系统；

以上是关于矿用提升机的作用、类型和结构做了以下简单的介绍，接下来将简单的介绍一下矿用提升机的发展情况。

目前国内矿用提升机一般都还是采用交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒减速控制，经常会造成过卷和过放事故，提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，转子串电阻调速控制电路复杂，接触器，电阻器，线绕电机电刷等容易损坏，影响生产效益。

随着最近几年电力电子和现代控制技术的发展，交流电机越来越多的被用到现在工业当中，大有取代直流电机的趋势。变频调速系统应运而生，并逐渐成为现代工业的宠儿。现在国内有些煤矿已经开始应用变频技术来控制提升机并取得了很好的效果。随着现代数字电子的发展计算机控制已经成为一种很成熟的控制技术它以它的节能和使用方便等诸多优点成为了一种主流控制方式。于是以数字技术为基础的变频调速也必将成为交流电机调速的一种趋势。

现在我国也已经开始进行了数控化的开发研制，并逐渐应用到了提升机里面。国内如大中专院校、企业院所正在做数字化提升机电控系统的集成开发尝试。考虑当今数控技术的发展，紧密结合提升机控制工艺的要求，我们认为当今先进的数字化提升机应具有以下特点：

在驱动控制上，矿井提升机与直流拖动与交流拖动相比，调速性能好，不需要附加其他拖动装置，随着驱动控制产品的成熟，完全能够实现全数字化控制，大大提高了系统的可靠性与控制精度。

在整个系统的配置上，应采用现在比较成熟的网络化设计，增加系统的可靠性，减

少了现场的工作量，减低的系统的整体成本。

1.2 矿用高压变频器的发展

随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高频率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外认为最有前途的调速方式。

以前的高压变频器，由可控硅整流，可控硅逆变等器件构成，缺点很多，谐波大，对电网和电机都有影响。近年来，发展起来的一些新型器件将改变这一现状，如IGBT、IGCT、SGCT等。由它们构成的高压变频器，性能优异，可以实现PWM逆变，甚至是PWM整流。不仅具有谐波小，功率因数也有很大程度的提高。

1.2.1国产高压变频器的发展现状

目前，在国内有大量的低压变频器厂商，其大部分为AC380V的中小功率产品，而在高压大功率变频器方面，却为数不多。能够研制、生产、并提供服务的高压变频器厂商，仅有少数的具备科研能力或资金实力的个别企业。

国内仅有少部分的中、高压电机进行了变频调速改造，且普通采用v/f控制方式。高压变频器的品种和性能还处于发展阶段，每年市场仍需大量进口。这些状况主要表现在如下几个方面：

(l)国外各大品牌的产品正加紧占领国内市场，并加快了本地化的步伐。

(2)具有研发能力和产业化规模的企业少。

(3)国产高压变频器的功率等级较低，目前不超过3500kw。

(4)国内高压变频器的技术标准还有待规范。

(5)与高压变频器相配套的产业很不发达。

(6)生产工艺落后，面前满足变频器产品的技术要求，但价格低廉。

(7)变频器中使用的功率半导体，驱动电路，电解电容等关键部件完全依赖进口。

(8)与发达国家的技术差距在缩小，具有自主知识产权的产品正应用在国民经济中。

(9)己经研制出具有瞬时掉电再恢复、故障再恢复等功能的变频器。

(10)能够进行四象限运行的高压变频器尚在研究与开发中。