矿山电气控制

616722570) 17:47:03

设计题目：交流提升机五段电阻控制线路设计

设计目的：通过村本设计使学生加深对矿山固定机械电气设备控制的理解，学会自行设计一些简单的电气控制线路，锻炼理论联系实际和应用设计能力。

设计对象：电动机参数：额定电压：交流380V；额定功率：90KW；额定转速：730r/min：最大等值定子相电流：180A。

设计内容及要求：

1、五段电阻调速，以起动电流为函数，附加时间校正逐段切除各级起动电阻；

2、减速段用动力制动电源，设计动力制动电源输出电压，电流；

3、安全回路要设计有：主令零位闭锁，工作闸制动柄闭锁，失流闭锁，动力制动失压保护，过卷和闸瓦磨损保护。

4、正反转回路要设计有正反向互锁，动力制动回路与正反向互锁。

5、其它保护：超速保护，过流保护。

设计上交材料：1、完整的五段调速系统控制线路图；

2、8页左右的设计说明书，（主要内容：课题背景动力动力制动电源的计算过程，控制线路对应于开车过程的电路分析及保护的实现。总结、课程设计心得体会等）

设计时间：5月20日前交。

刘入理(616722570) 17:57:00

设计题目：交流提升机五段电阻控制线路设计

设计目的：通过村本设计使学生加深对矿山固定机械电气设备控制的理解，学会自行设计一些简单的电气控制线路，锻炼理论联系实际和应用设计能力。

设计对象：电动机参数：额定电压：交流380V；额定功率：90KW；额定转速：730r/min：最大等值定子相电流：180A。

设计内容及要求：

1、五段电阻调速，以起动电流为函数，附加时间校正逐段切除各级起动电阻；

2、减速段用动力制动电源，设计动力制动电源输出电压，电流；

3、安全回路要设计有：主令零位闭锁，工作闸制动柄闭锁，失流闭锁，动力制动失压保护，过卷和闸瓦磨损保护。

4、正反转回路要设计有正反向互锁，动力制动回路与正反向互锁。

5、其它保护：超速保护，过流保护。

设计上交材料：1、完整的五段调速系统控制线路图；

2、8页左右的设计说明书，（主要内容：课题背景动力动力制动电源的计算过程，控制线路对应于开车过程的电路分析及保护的实现。总结、课程设计心得体会等）

设计时间：5月20日前交

矿井提升机电气控制方式

按照提升机工作图的要求，提升机的加速、等速、减速、爬行等工作过程，可通过控制电动机的运行状态实现。下面介绍绕线式电动机转子回路串接五段电阻、分析各段的控制过程

(一)加速阶段

电动机的五段加速特性曲线由二段预备级和三段主加速极组成。图中为负载转矩。提升开始时，定子绕组接通交流电源，转子回路串入全部电阻，电动机工作在第一预备级特性曲线a 点。由于这时的电磁转矩M过小，约为额定转矩的0.3~0.4倍，故电动机不能运行，只能起到拉紧钢丝绳，消除机械传动系统齿轮间隙的作用，为提升加速准备。经过短时延时后，控制继电器动作，通过接触器切除第一预备级电阻，电动机工作在第二预备级特性曲线上。因此时的电磁转矩大于负载转矩，故提升机以平均初加速度加速运行。当电动机转速n延特性曲线上升到b时，完成提升工作图的出加速阶段。

主加速阶段的加速过程，由逐段切除转子回路的三段加速电阻实现。当电动机加速至特性曲线的b点时，通过控制器电器、接触器切除第二预备级电阻，电动机工作在主加速极电阻，电动机又工作在第二加速极电阻特性曲线上的d点，沿特性加速运行，最后切除全部电阻，电动机工作在工频自然特性曲线上。

加速过程中各段电阻切除的方法采用时间控制原则、电流控制原则或电流为主、时间为辅原则。

(二)等速阶段

转子回路电阻全部切除后，电动机转速沿工频自然特性曲线上升到额定工作点N,进入等速阶段，由于自然特性曲线很硬，所以可认为提升速度是一个不变的定值，在等速阶段不需要做任何控制。

(三)减速阶段

提升容器接近终点时，进入减速阶段。提升机在此阶段可采用以下几种方法进行减速。

1)自由滑行减速。自由滑行减速开始时，切断电动机电源，是提升系统在负载转矩作

用下减速。这时电动机电磁转矩为零，工作点瞬间平移至纵横，并沿纵轴下降减速。

2)正立减速。电动机减速时，由主令控制器将转子回路电阻逐段串入，电磁转矩小于

负载转矩，电动机沿特性曲线的点1、2、3、。。。。减速。由于这种方法是在较小的

电磁力作用下以小于自由滑行的减速度减速，电动机工作在特性曲线的第一象限而

输出正立，故称正立减速。电动机正力减速用于手动控制时，若操作适当，可按工

作图的要求进行减速；若操作不当，将影响减速过程的平稳性。

3)负力减速。电气制动减速时，电动机产生与拖动力相反的制动力，故称负力减速。

此时，提升机将以大于自由滑行减速时的速度进行减速。电气制动又分为动力制动

和低频制动。

动力制动减速时，利用高压接触器将电动机交流电网断开，同时在定子绕组通入直流电，并将加速电阻重新串入转子回路，使电动机工作在第二象限，随着转子回路电阻的逐段切除，工作点沿特性曲线点1、2、3、。。。。减速时，完成减速过程。

低频制动不仅可用于减速；而且可用于低速爬行。减速时，利用高压接触器断开电动机

的工频电源，同时通入相序相同、频率为2.5~5Hz 的低频电源，并将加速电阻传入转子绕组回路。由于电源频率降低，电动机 的机械特性曲线随之改变，其特性曲线如图所示，这时电动机的同步转速为

'

'

0060f n P n

式中'

f ——低频频率。

投入低频电源时，在转速惯性作用下，电动机工作点由N 过渡至1点，由于此时对应的转速0n 远高于频率为'f 对应的同步转速'0n ，因而电动机工作在发电制动状态提升机在制动转矩作用下减速。利用速度继电器和时间继电器配合控制接触器逐段切除转子加速电阻，减速过程将沿特性曲线的1、2、3、。。减速。

4) 爬行阶段。提升容器到达爬行阶段，要求提升机以0.5m s 以下的低速稳定运行。

常采用的方法有脉动爬行、低频爬行和微电动机拖动爬行。

脉动爬行是当采用自由滑行、机械制动、动力制动等完成减速过程进入爬行阶段，利用低速继电器和中间继电器配合，控制接触器使电动机不断通、断工频高压电维持容器的低速运行。

当提升容器到达爬行阶段时，如图中，电动机接通电源并串入全部电阻，工作点过渡至2点这时电动机对应的转矩小于负载转矩而继续沿1Y R 特性减速；到达3点时，切除第一预备级电阻1Y R ，工作点过渡到2Y R 特性曲线的4点，由于此时电磁转矩大于负载转矩，则电动机沿2Y R 特性加速；到5点时，切断电源，工作点过渡至6点，并沿纵轴减速到1点，如何再次送点重复以上过程，电动机沿特性曲线的1-2-3-4-5-6-1循环震荡运行，形成脉动的爬行速度，其速度变化曲线如图所示。可见这种爬行方式速度不稳定，难以精确控制。

因此本设计采用了时间为主电流为辅的控制原则，减速段采用动力制动减速

将主电动机从电网断开，由一台容量较小的电动机通过另一套减速装置带动提升机卷筒减速运行。由于此时的小电动机工作在自然特性曲线上，所以牌型速度很稳定。只要适当选择小电动机的转速和减速器变比，即可工作图要求的爬行速度。小电动机的功率一般为主电动机的5%~10%，故称微电动机