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目 录第一部分 矿井提升机电气传动及控制第一章 概述第二章 电气基本知识第三章 提升机电控的特点及起动原则第四章 电控系统的主要组成部分和作用第五章 二级制动液压站电气部分第六章 可控硅动力制动第七章 控制线路的几个环节第八章 电控系统的联锁与保护第九章 控制线路动作说明第十章 控制系统的调整和参数整定第十一章 KTJC型智能监控装置第十二章 提升机电控的发展第十三章 直流传动系统原理简介第十四章 全数字提升机直流电控系统 第二部分 提升机PC电控系统第一章 提升机电控概述第二章 TKD-PC TKMK/J-PC交流提升机电控第三章 TKD-SZ JKMK/Z-SZ全数字直流提升机电控简介附录培训教材之二矿 井 提 升 机(电控部分)洛阳矿山机械工程设计研究院自动化设计研究所前 言 矿井提升机是矿山上关键设备，是联系井下与地面的“咽喉”设备。主要任务是提升矿物与废石，运送人员、材料和设备。因此电控系统的性能直接关系到提升机工作的好坏。 本教材主要介绍电控原理、调试方法和故障处理，以确保提升机的可靠运行，达到安全生产。教材使用对象为操作及维修人员。对工程技术人员和管理人员亦可参考。本教材由自动化设计研究所李桂宝、郑红军、编写，高自政编审，任雪振总校审。提升所张步斌进行编辑。 由于时间仓促和水平所限，若有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。编者2002年5月此教材版权归自动化所所有。不得翻印，违者必究。第一部分 矿井提升机第一章 概述矿井提升设备是矿井运输的主要环节，主要任务是提升井下的矿石、煤和废石，同时还要运送人员、设备和材料。因此矿井提升机工艺对电气传动的要求是很高的。主要有： 1、可靠性 提升机电气传动的可靠性，不仅关系到矿井的生产能力和生产计划管理，而且直接关系到井下每个矿工的安全，电控设备的任何故障都可能引起跳闸紧急停车或过卷等重大事故，以造成人身设备事故和整个矿井停产，因此对矿井提升机必须保证电气控制设备有很高的可靠性。在可能出故障的关键环节应多道保护，并应设置这些保护器件的检查信号。 2、必须满足提升机力图要求能在四象限平滑运行。就容器而言，可分为箕斗和罐笼两种。簧斗提升系统负载变化较小，而罐笼提升系统，由于每次运送设备、人员及废石等不同对象，负载变化较大。对于国内来讲，提升机的拖动方式，交流和直流拖动都有。 一般来说，交流拖动比较简单，设备和安装费用低，建筑面积小，电气调整性能差，减速和爬行阶段需要附加拖动装置(即在减速阶段有负力时需有动力制动装置，爬行阶段需有微拖动装置)。 而直流拖动则相反，调速性能好，不需要附加其它拖动装置，容易实现自动化。缺点就是设备和安装费用高，建筑面积大等。 鉴于国内情况，单绳提升机绝大部分采用交流传动，电机转子是磁力站控制，由于磁力站容量的限制，交流单机传动最大到1000千瓦，双机传动最大到21000千瓦。 当容量大于1000千瓦以上速度大于10米/秒时采用直流拖动比较合适，特别对于多绳提升机要求较高的调整性能。九十年代之前，由于国内大容量的可控硅元件未过关，所以对于1000KW以上的直流拖动国内以F-D拖动装置为主，所以占地面积也大，设备投资多，建筑和基础费用大。 九十年代来，国内对于1000KW左右及以下的直流电动机已越来越多的采用可控硅供电系统了，随着我国电气元件的不断发展，可控硅供电系统已取代F-D供电系统。 一、我厂自70年以来生产提升机所配电控型号(一)单绳提升机电控 1、配XKT矿井提升机电控型号TKD系列提升机电控设备与KXX仿苏提升机电控设备相比较有如下特点： (1)仍用发电机组作为动力制动电源。用磁放大器综合信号取代原先的电机放大机。 (2)可以速度闭环的可调闸(盘形制动器)替代了原来的不可速度闭环的块闸。 (3)用凸轮板压动一只自整角机替代了原来的用凸轮板压限速变阻器，使限速特性由原来的有级变为无级平滑的特性。 2、配JK矿井提升机电控型号其它部分符号含义与TKD-相同。 TKD-A系列提升机电控设备，与TKD系列提升机电控设备相比较，有以下特点： (1)用可控硅动力制动电源装置取代原先的发电机组动力制动电源装置，从而占地面积减小，减少了噪音、维护量减少。 (2)上提和下放分别用两只凸轮板压动两只自整角机，便于调整凸轮板。 (3)在电控屏操作组合开关便可同时倒换液压站上的两组电动机和可调闸线圈。当液压站上一台油泵电动机(或一只可调闸线圈)发生故障时，可很快更换到另一台备用油泵电动机和另一只备用可调闸线圈。 3、配JK带二级制动液压站矿井提升机 TKD-A2与TKD-A系列电控设备相比较，有以下特点： 当提升机紧急制动时，可实现二级制动，其二级制动延时时间可按需要调整电控屏中的时间继电器实现。 其它部分符号含义与TKD-相同。 4、配JK-/A新系列单绳矿井提升机 电控型号TKDG与TKD-A2系列电控设备比较有以下特点： (1)TKDG为柜式结构。 (2)可适用于牌坊深度指示器和多水平深度指示器。 (3)当提升机紧急制动时，可实现二级制动，延时时间由液压站中液压延时阀来调整。 (4)当有提升信号才允许开车。 (5)当电源断电后，开车方向可以记忆，只有到停车位置后才能复位。避免以往由于停车后，判断不了方向而发生误操作的情况。 (6)在控制屏上有故障显示原因，便于维修和及时排除故障。 (7)在电锁控制操作电源。 5、配JK-/E系列单绳矿井提升机(二)多绳提升机电控 1、配JKM多绳提升机 电控型号2、配JKM/多绳提升机电控型号其它部分符号与含义JKMK/J相同。 JKMK/J-A与JKMK/J电控设备相比较，有如下特点： (1)用可控硅动力制动电源装置取代直流发电机组动力制动电源装置； (2)操纵控制屏上组合开关可实现液压站上两台油泵电动机和两只可调闸线圈的倒换。 (3)上提和下放各用一只凸轮板压自整角机来实现限速给定。 3、配JKM/带二级制动液压站多绳提升机 电控型号JKMK/J-A2与JKMK/J-A比较的特点与TKD-A2与TKD-A比较的特点相同。 4、配JKMA系列多绳提升机 电控型号JKMK/J-B与JKMK/J-A2比较有如下特点： (1)操作台上可显示故障原因及起动接触器的吸合状态。便于掌握提升机的加减速状态。 (2)可实现液压延时的二级制动。 (3)可实现不发开车信号不能开车。 (4)可实现两路照明电源自动切换。 (5)电控设备中已考虑到供给起重机、通风机等的电源开关。 (6)提升机正、反方向能记忆，避免了当电源断电后再开车时发生的误操作。 (7)操作电源有电锁，避免了非司机人员的误操作。 (8)操作台上有紧急按钮。 (9)JKMK/J-B为柜式结构。 (10)增加了钢丝绳减速开关。 (11)增加了机械限速开关。 (12)系列中增加了可控硅低频制动电源的品种。 5、配JKM/E系列多绳提升机 电控型号二、交流电控设备适用范围 对于交流绕线式异步电动机传动，电动机转子回路采用磁力站控制，高压电动机电压为交流50Hz 6KV(或3KV10KV)，低压电动机电压为交流50Hz.380伏，提升电动机容量，单机传动为1000千瓦及以下，双机传动为21000千瓦以下。 (一)环境条件 正常工作条件 1、安装使用地点的海拔高度不超过1000米。 2、周围空气温度不得超过+40，且在24小时周期内的平均温度不得超过+35，周围空气温度的下限是-10。 3、相对湿度，当周围空气温度为+40时，不得超过50%，气温较低时，亦允许有较大的相对湿度(例如：20时为90%)，但应该注意到由于温度变化可能会偶然地产生凝露。 4、空气应洁净，空气中没有导电尘埃与能破坏金属和绝缘材料的气体和微粒。 5、适用于不必防爆的场所。 6、安装在户内，无剧裂振动和机械冲击，安装倾斜度不得超过5度。第二章 电气基本知识 一、常用电气图形及文字符号 (一)图形符号二、如何看电气线路图 在电气线路图中表示出了电控设备的全部装置和仪器，各种不同的装置和元件在图中不是按照其实际安装位置，而是以线路图的阅读方便为原则，要阅读电气线路必须了解线路的作用原理、动作顺序、控制元件间的相互联系及主要控制元件间的作用性能。 电气控制线路的看图步骤。 1、看线路时，应先看一下图、各种元件的符号并应熟记。 2、把控制线路图中的主电路和辅助电路分开。看线路图时应先看主电路，后看辅助电路。主电路均用粗线表示，一般包括电动机定子、转子回路，辅助电路是为主电路服务，满足主电路的要求。一般提升机控制系统辅助电路应保证完成主电路的起动、换向、停止、制动、保护和检测等作用。 3、分析主电路 应先了解主电路有哪些装置，然后再研究主电路中各个装置的作用。 一般来说主电路是比较简单的。高压绕线型感应电动机拖动提升机的主回路中包括油开关、隔离开关、换向器、电动机、电动机转子回路中每串接的起动电阻及短接电阻的加速接触器的主接点，这些装置的作用是： (1)隔离开关。是用手操作的高压刀开关，因为是双回路进线(一级用户)可以倒换进线回路； 在油开关未合上前可操作隔离开关，即无负荷时操作。油开关一合上就不允许操作隔离开关。其与油开关之间有机械联锁； (2)油开关是用来向电动机供电和在必要时紧急切断(可能自动切断)运行的电动机。 (3)换向器是用来改变定子绕组中任意两组的相位以改变电动机旋转方向； (4)转子电路中的起动电阻和加速接触器的主接点是用来保证必要的起动力矩，限制起动电流，逐段切除电阻达到加速起动的目的。图2-1 TGG型高压开关柜供电系统图4、分析辅助电路 一般来说辅助电路是比较复杂的。因此，看辅助线路图时应先按其性质和作用分为若干个局部的线路图，如安全回路，高压换向回路、信号回路、工作闸回路、时间继电器回路、测速回路等。 5、看线路图应从电源出发 如控制线路应从控制电源的一端开始，经过继电器或接触器线圈，接点最后到控制线路电源的另一端，这条线路通了，该继电器或接触器便动作(吸合)；其常开触点闭合，常闭接点断开，这些接点的打开或闭合又引起其它电气线路的变化，这样一步一步地看下去。 6、要清楚了解各种电器的构造和动作原理，因为电气线路中不表示机械构造和动作情况，要了解线路图的动作，就必须知道线路图中的继电器、接触器是怎样才能动作。 如广泛使用的直流加速时间继电器SJ，它的动作情况就是当本身线路通电后，吸引衔铁，其常开接点闭合，常闭接点断开。当线圈断电后，由于磁滞作用，延时使常开接点断开、常闭接点合上，所以在看线路时，应了解这个动作先后。 7、一般线路图中所表示的都是继电器和接触器线路未通电、按钮未按压、主令控制器未转动时的情况。 继电器或接触器的常开接点是指线圈未通电时，接点是打开的，通电后常开接点就闭合。常闭接点是指线圈未通电时，接点是闭合的，当线圈通电后常闭接点断开。 按钮也是在未按压时的常开，常闭；当压按时常开闭；常闭开。 8、转换开关及控制器的闭合表表明接点闭合次序和位置的。图表中有“”的表示在该位置时，接点是闭合的，空白表示在该位置时接点是打开的。图2-29、除原理图外，还有屏(柜)的布置图。图中元件与实际位置相符。此时某个继电器的线圈和接点都在一处表示，不象原理图中不在一处。第三章 提升机电控的特点及起动原则 一、提升机的速度图和力图提升机的电控系统是应满足速度图和力图要求的，通过以下简单分析，有助于了解交流电控系统各环节的作用。现以五阶段速度图和力图举例如下。 二、起动原则的简述 (一)单绳提升机 对于单绳提升机在加速阶段，系统采用八级(或五级)电阻起动的方案。对于不同的起动电阻级数，其基本原理都是一样的，起动原则采用以电流为主，时间为辅助的原则。 对于单纯按时间起动的原则，就是在恒定的时间间隔内切除电动机的转子各级附加电阻，起动时间与提升负载的轻重没有关系。但起动时各级的切换速度却随负载的轻重而变化。当重载时，电动机在恒定的时间间隔内不能加速到象在额定条件下所得到的转速，转子电阻级的切换于电动机达到的相应速度之前进行，此时获得很大的冲击电流和转矩，严重时会使电动机发生“颠履”，可能由于过电流以保护装置动作而使高压开关柜跳闸，提升机不能起动。相反，在轻载时，电动机在恒定的时间间隔内超过了象在额定条件下所得到的转速，电动机转子电阻级的切换于电动机达到的相应速度之后进行，此时各级的切换速度过大，却使电流转矩的峰值减小。图3-1由于单纯按时间起动的原则具有上述的缺点，我们采用了以电流为主，时间为辅的起动原则，而对于纯电流原则其主要特点：当慢慢切除起动电阻时，起动电流在定子或转子内作台阶式的变化，在短接了起动电阻的时候，起动电流就增大了，当起动电流以增大到某一整定值时，系统中专设的电流继电器JLJ的衔铁就吸合，以阻碍下一个加速接触器的吸合，电动机加速，在电动机绕组中的电流也同样开始降低。当电流达到整定值的最小值时，电流继电器JLJ的衔铁就释放，从而使下一个加速接触器有吸合的可能，电动机随着所有的接触器继续不断的地吸合而加速，直到电动机进入其自然特性曲线。这种根据纯电流起动原则在提升负载变动时不可能采用的，因为在提升负载较轻时，会出现当切除起动电阻时，起动电流达不到电流以继电器JLJ的吸合值，使每级接触器会骤然吸合，造成加速过快。因此在线路上考虑每级电阻切除时附加时滞来修正，在这种情况下，当电流降到一定数值后，下一个加速接触器不是立即吸合，而是经过一段时间才吸合，此时间的大小由每级附加时间继电器的时滞来确定。这样，以电流为主、时间为辅的起动原则，就与提升负载的轻重无关了。 根据以电流为主时间为辅的起动原则，在重载提升时，起动阶段会自然增大，这样就限制了加速度的值，防止电动机“颠覆”，并且也减少了提升机所受的机械应力，在轻载时，加速也不会过大，每级接触器不是骤然吸合，而是要经过一段时间而吸合。 (二)多绳提升机 对于多绳提升，在加速阶段，系统采用十级电阻起动方案，采用电流和时间平行起动原则，防止起动转矩太大而引起打滑。 三、交流绕线电动机转子串入电阻时的机械特性由线 现以电动机转子回路串联八段电阻为例给予说明如下： (1)加速段和等速段 不论是单绳八级还是多绳十级，其起动特性基本相同，都是采用二级预备级六级(或八有)为主加速级，图中给出了八级起动特性。二级预备中第一预备级用于消除齿轮间隙、紧绳等。而第二预备级是用来实现箕斗在曲轨中的初加速，而主加速级则用于实现速度图中加速的要求，使箕斗加速到提升机等速运行速度。加速过程如图中3-2在电动运行区域内a-b-c-d-e-f-g-h-i-j-k-l-m-n-o-p曲线。稳定运行于P点。此时，电动机发出的力与提负载力FL相等。电动机在转子接触器8JC带电吸合后，短接了全部转子串联电阻，运行在自然特性曲线上。 (2)减速段 当提升容器运行到减速点时，经过开关动作使电动机高压电源消除，电动机转子串入全部电阻，并经过一定延时后，电动机定子回路二相中经换向器送入可调直流电源，即投入动力制动。此时速度由P点移向a点，电动机进入动力制动区，电动机将高速运行时的机械能消耗在转子电阻上，随着速度的下降，按速度原则短接了电阻R1R4，使提升容器速度降低到爬行速度VC，此时已为微拖动的投入作好准备，速度下降曲线为a-b-c-d-e-f-g-h。 图3-2图中R0、R1为二级预备级R2-R8为主加速级RW为微拖电动机自然特性曲线Vmax为等速运行速度VC为爬行速度FL为提升负载Rg为提升机自然特性曲线(3)微拖爬行 当提升容器到达减速点时微拖动电动机即开始起动，处于随时可以投入运行的状态，随着减速段速度的下降，由速度继电器在控制，首先让微拖动气囊离合器充气，使微拖投入运行，然后将动力制动切除。最后微拖动装置稳定爬行，由h点移至p点，由动力制动区回到电动运行区，稳定运行在p点其速度为VC。 (4)停车 当提升容器运行到停车点时靠停车开关解除微拖动电源的并停车抱闸，也可由司机将工作闸手把拉至抱闸位置、停车。 第四章 电控系统的主要组成部分和作用现以TKD-A2-1286系统为例说明如下： 一、主回路见图4-1、图4-2。 1、定子回路，提升电动机定子绕组经高压开关柜TGG和高压换向器ZC(或FC)及线路接触器XLC接入高压电源母线。高压换向器ZC、FC控制定子回路的通断和换向，对于短路、过负荷和欠电压等保护性断电，由油开关GYD跳闸来实现。当动力制动投入时，制动电源经高压接触器DZC接到电动机定子绕组。高压开关柜TGG可以适应矿井提升机双电源的进线的要求，高压开关柜TGG中的电流互感器LH1、LH2是为三相交流继电器JLJ能很好吸合和释放用。以及为操作台上主电动机电流表A1测量主电动机电流用。 2、转子回路 提升电动机转子回路外接八级电阻，在加速和动力制动过程中，由加速接触器1JC8JC分别切除，来改变电动机的启动和制动特性，以满足提升速度的要求。二、安全回路(见图4-3) 在提升机电控系统中，设有必要的保护和联锁装置，当提升机系统中发生故障不能正常工作时，安全回路中的触点断开安全接触器及安全继电器ACJ回路，使安全电磁阀G 3、G4断电，G 5延时停电，G 6延时通电，提升机实现二级制动，当提升机过卷或接近井口发生故障时，G 3、G 4、G 5立即断电，G 6立即通电，提升机实现紧急制动，同时使高压换向器回路和液压站电动机、可调闸线圈断电。 1、主令控制器手柄“0”位联锁触点LK-1 当操纵手柄处于中间位置时，LK-1闭合，提升机在运行过程中LK-1断开，使得在安全回路断电后，操纵手柄必须恢复到中间位置，提升机才能再次起动。 2、工作闸制动手柄联锁触点DZX-1 当制动手柄在制动位置时，DZK-1的常开触点闭合，安全回路才有接通的可能。 3、接触器8JC常闭触点 接触器8JC的常闭触点与测速发电机回路断线监视继电器JSJ的常开触点并联。在准备开车和加速过程中，8JC常闭点闭合，短接JSJ触点，在等速运行时，8JC的常闭触点断开，此时JSJ起作用，若测速回路失压或断线，测速回路断线监视继电器JSJ断电，JSJ的常开触点断开安全回路，提升机进行安全制动。 4、低速过速继电器GSJ 1的常开触点 在减速阶段，当提升机运行速度超过凸轮板给定速度的10%时，低速继电器GSJ 1断电，其常开触点断开安全回路，提升机进行安全制动。 5、等速过速继电器GSJ 1的常开触点 在等速阶段，当提升机运行速度超过最大提升速度的15%时，等速过速继电器GSJ 2吸合，其常闭触点断开安全回路，提升机进行安全制动。图4-1 主回路、电机定子回路图4-2 安全回路图4-3 电动机转子回路6、制动油过压继电器J 2的常闭触点 当液压站制动油压过高时，电接点压力表YLJ 1使得J 2线圈通电。J 2的常闭触点断开安全回路，提升机进行安全制动。 7、高压开关柜油断路器GYD的辅助常开触点，油断路器合闸时，该触点闭合，当油断路器由于短路，过负荷、失压、高压换向器室栅门打开，以及脚踏安全制动脚踏开关时跳闸断开安全回路，提升机进行安全制动。 8、园盘深度指示器断线保护继电器SLJ常开触点。 当园盘深度指示器自整角机CD 3和CD 4的励磁绕组联接断线时，SLJ继电器常开触点断开AC回路，提升机进行安全制动。牌坊深度指示器无此保护。 9、一级制动继电器AJ的常开触点 当提升机过卷或在接近井口时，安全接触器AC线圈断电，其常开触点AJ断开安全回路，此时，使提各项机进行紧急制动。 10、可控硅动力制动电源失压继电器SYJ 可控硅动力制动电源失压后，继电器SYJ断电，其常开触点断开安全回路，提升机进行安全制动。 11、调绳转换环节 当提升机需要调绳时，将3HK调绳开关打到调绳位置。此时调绳回路中的3HK5-6打开，这时只有当主令开关10AK闭合，游动卷筒可靠抱紧闸，使限位开关JXK 5闭合，并且调绳离合器处于合(限位开关Q 1闭合)或离(限位开关Q2闭合)位置时，才能接通安合回路，否则将断开安全回路。三、测速回路(见图4-4)由主提升电动机拖动的他激直流测速发电机CSF的输出电压与主电机YD的转速成正比，当提升机以额定转速运行时调节其激磁绕组中串联的可调电阻Rt15的大小，使CSF的输出电压为220伏。 测速发电机中接有多种继电器，其作用为 1、方向继电器ZJ、FJ的触点 接在速度给定自整角机的激磁绕组回路中，使两个自整角机根据提升方向有选择地工作，并相互闭锁。 2、低速爬行继电器SDJ及中间继电器SDZJ的主要作用是：当SDJ释放时，断开SDZJ回路，SDZJ也释放，当动力制动减速时，速度低于爬行速度时，切除动力制动，投入低速电动运行。 3、速度继电器1VJ3VJ的作用是在减速阶段投入动力制动和脚踏动力制动时，按速度原则控制转子电阻的切除。4、等速过保护继电器GSJ2的作用是 当提升机在等速运行阶段，其速度超过最大速度的15%时，SJ 2线圈吸合，其常闭触点断开安全回路，提升机进行安全制动。 5、整流桥GZ4的输出端的极性不受提升方向的影响，在端子(518-516)、(519-516)取出测速反馈，可实现限速保护和动力制动的速度闭环控制。 四、控制回路 控制回路的作用是提升机在运行过程中按照起动、等速、减速停车和转向的要求来改变主电动机的工作状态，并具有必要的电气联锁和保护。五、辅助回路 辅助回路是控制提升机的辅助设备。如：动力制动电源、润滑油泵电动机、制动油泵电动机、控制电源等。图4-4 测速发电机回路图4-5图4-6 转子接触器延时继电器回路 图4-7 辅助回路 图4-8 动力制动磁放大器及深度指示器回路 图4-9 可调闸磁放大器回路 第五章 二级制动液压站电气部分 提升机安全制动时希望具有二级制动性能，即制动油压力从工作油压(即松闸状态时压力)到零(全制动下的压力，不考虑残压)是分二级来实现的。这样可以使提升机系统制动平稳，减少了机械冲击。如下图所示。 二级制动压力曲线图 其中Pmax 全松闸压力 PI 二级制动压力 t2-t1 二级制动延时tE 具体数值按各矿井条件预以整定。 二级制动环节应能满足(1)正常提升时，除过卷或接近井口某一固定位置的其他原因产生的安全制度实现二级制动；(2)在矿井提升机的电控电源停电时，仍可以实现二级制动；(3)在下列情况之一时为一级制动，提升容器过卷时，容器接近井口某一固定位置时。目前厂家提供的液压站分液压延时及电气延时两种，即二级制动和延时时间，按液压或电气来调节的。现分别说明如下一、电气延时的二级制动液压站(B157、B159)其电气原理见图5-1及5-2。从图中可知当安全回路正常工作时，即安全闸接触器AC带电，此时电磁阀G3、G4带电，制动器油路接通。此时如果司机操作工作闸手把到松闸位置，压力油即进入制动器松闸，提升机可以正常运行，同时电磁阀G5和继电器SJ1或SJ2、AJ、J5均带电，仅电磁阀G6失电。若此时进行安全制动，G3、G4阀立即失电，而G5阀经时间继电器SJ1或SJ2延时断电，G6阀延时带电以实现二级制动(其回油过程详见液压站油路系统图)。 而当提升容器接近井口时，继电器J5断电。通过继电器AJ断电，使G3、G4、G5断电G6阀带电，以实现一级制动，同理，当发生过卷时，继电器AJ断电。G3、G4、G5断电G6阀带电，取消二级制动，实现一级制动。 当控制电源因电网断电而失电时，由于电容C1、C2和C3的放电作用，仍然可以维持电磁阀G5的延时打开，G6阀的延时闭合，实现二级制动性能。对于单绳双筒提升机用B157液压站，而单绳单筒及多绳提升机则用B519液压站，两者的区别是B157比B159多了调绳电磁阀G1、G2。 当进行调绳时，司机可通过转换开关3HK、主令开关6AK及7AK操作电磁阀G1、G2将离合器打开或合上。 图 5-1 二、液压延时二级制动液压站与电气延时液压站比较，液压延时就是用一个可以调节的液压延时阀来取代电气延时，同样达到二级制动的性能。我厂有TE002、TE003、TK083D、TK083S型号的液压延时的二级制动液压站，分述如下： (一)TE002、TE003 TE002液压站用于单绳双筒提升机，TE003液压站用于单绳单筒提升机及多绳提升机如图5-3，TE002比TE003液压站多了G1、G2调绳电磁阀，如图5-2所示。 从图5-3中可知，当安全回路正常工作时即安全接触器AC带电，此时电磁阀G3、G4、G5带电，制动油路接通。如果司机操作工作闸手把到松闸，提升机可以正常运行。若此时进行安全制动，电磁阀G3、G4立即失电，而G5阀仍继续带电，由液压延时实现二级制动。 当过卷或提升容器接近井口时，通过继电器AJ或J5释放使G3、G4、G5阀断电实现一级制动当控制电源因电网断电而失电，由于电容C31、C32的放电作用，仍然可维护G5的通电，实现二级制动的性能。 (二)TK083D和TK083S液压站 TK083D液压站用于多绳提升机和单绳单筒提升机。TK083S液压站用于单绳双筒提升机。TK083S比TK083D液压站多调绳电磁线。见图5-4。 从图5-4中可知，当安全回路正常工作时，电磁阀G3、G3通电，G4断电，提升机可正常运行。若此时进行安全制动，电磁阀G3、G3、G4的断电，由液压延时实现二级制动。 若提升容器接近井口，提升机进行安全制动时，电磁阀G3、G3断电，而G4通电，实现一级制动。 为了保证G4的正常，每次都通过电流继电器LQJ检查线路正常与否，如有异常则灯HD3亮。图 5-2 图 5-3 图 5-4 第六章 可控硅动力制动 可控硅动力制动系统与直流发电机组系统相比具有如下优点： 1)系统具有优良的静、动态特性，缩短了爬行时间，增加了提升能力； 2)效率高、节约电能、占地面积小； 3)无旋转部分、无振动、无噪声，改善了劳动条件，减少了维修工作量； 4)故障时能迅速更换备件，几乎不影响生产。 一、KZG(D)型可控硅动力制动电源装置 KZG(D)型可控硅动力制动电源装置是一种主回路为单相桥式半控整流电路，采用磁放大器综合和放大信号的单闭环可控硅动力制动系统。 (一)主回路(见图6-1) 主回路为直接接于380伏交流电网的半相桥式半控整流电路，就直流输出端而言，两只可控硅和两只整流二极管分别是串联连接的；并联于直流输出端的两只二极管，可以自然地起到续流作用，而无需再加接续流二极管。整流桥的交流侧采用整流式阻容吸收过电压保护电路，其中Z1Z4为硒堆。硒堆Z5、Z6与Z1Z4的连接方式，使得每一桥臂上的整流元件均可获得硒堆过电压保护的效果而提高了保护性能。直流侧采用阻容吸收电路作过电压保护，并联在整流元件两端的阻容吸收电路，作为换相过电压保护。过电流保护是交流侧的两只快速熔断器RD1、RD2。交流侧电抗器1、2用于直流侧短路时限制电流上升率，以保护可控硅。通过电阻并联在整流元件两端的氖灯，作为元件工作情况的显示，以便以及发现故障。(二)触发电路(见图6-2)触发电路为用小可控硅作脉冲功率放大的单结晶体管触发电路，主回路接在电网的A、C相上，可控硅SCR2与SCR1分别在主电源电压的正半周及负半周导通。单相同步变压器的初级接在电网的B相上，与UB1反相及同相的次级电压UB2及UB2分别作为可控硅SCR2及SCR1的触发电路的同步电压。移相控制原理以可控硅SCR2的触发电路为例阐明如下： 在超前于主电源电压90的同步电压的正半周到来时，电容2C经二极管1BZ、电阻1R和二极管2BZ开始充电。此时，脉冲变压器的初级因被2BZ短路而不会流过充电电流，当2C两端的电压充至稳压管1CW、2CW的稳压值(约24伏)时，即被稳压管限幅，充电停止，电压不再上升，在小可控硅GK导通之前，即使延续到同步电压的负半周，电容2C两端的电压即稳压管两端的电压，将因没有放电回路而被继续维持到稳压管的稳压值上(图6-3)。取自电位器3W的移相控制电压，经电位器4W、电阻7R和二极管4BZ，以及取自电位器2W的固定偏移电压，经电阻2R和二极管3BZ，一同施加到三极管1BG的基极和电位器1W的下端点之间。在电阻9R上的电压即磁放大器CF 3的输出电压低于16伏时，二极管4BZ的阳极电压低于二极管3BZ的阳极电位，移相控制电压因4BZ的阻断而不起作用。这时由固定偏移电压所引起的1BG发射极电流，将使电容1C在近于同步电压正半周的起始点开始充电。使1C上的电压在主回路电压负半周起始点稍后的时刻，达到单结晶体管2BG的峰点电压，如图6-3虚线所示。2BG导通后输出的尖脉冲，将使小可控硅GK触发导通，稳压管1CW、2CW被短路，电容2C通过GK和脉冲变压器的初级放电，并在其次级输出经放大后的脉冲。此后因处于同步电压的负半周，故2C放电完毕后GK关断，稳压管两端的电压继续为零，电容1C不再充电，直到同步电压下一个正半周到来时，电路又重复上述过程。 尽管在这种情况下，由于触发脉冲出现在主电源电压的负半周，直流输出电压为零。但是，GK的导通，2C的放电却确保了电容1C在每一周期中总是在近于同步电压正半周的起始点开始充电，从而确保了触发脉冲与主电源电压的同步配合。 当磁放大器的输出电压高于16伏时，二极管4BZ导通，移相控制电压将使晶体管1BG的发射极电流增大，电容1C上的电压便在较短的时间内上升到单结晶体管的峰点电压，如图6-3实线所示。此后，电路的工作过程与上述相同，但是触发脉冲出现在主电源电压的正半周，故可控硅导通，有直流输出，直到主电源电压为零，可控硅关断，整流二极管D 1，D 2开始续流。在这种情况下，由于同步电压仍处在正半周，故电容2C放电完毕后，小可控硅GK将由流经二极管1BZ、电阻1R的电流而继续维持导通，直到同步电压为零，GK方可关断。在任何情况下，或者由于同步电压处在正半周GK继续维持导通，或者由于同步电压处在负半周，稳压管处于正向偏置，使得GK导通以后，在同步电压的下一个正半周到来之前稳压管两端的电压保持为零值，电容1C不再充电，确保触发脉冲与主电源电压的同步配合；并且在同步电压的一个周期中GK只导通一次，触发电路只发出一个触发脉冲。 图6-2 KZG(D)型电源装置的触发电路 图6-3 可控硅SCR 2触发电路的波形图 由于在GK导通之前，电容2C两端的电压即稳压管两端的电压，即使在同步电压的负半周，也能维持在稳压管的稳压值上；由于在直流固定偏移电压下，对电容1C选择适当的充电电流，使得1C上的电压在主电源电压负半周起始点稍后的时刻，达到单结晶体管的峰点电压。故触发电路具有0180的宽移相范围。(三)磁放大器 磁放大器CF3是用来综合速度给定和反馈信号的，并将偏差信号予以放大和处理(微分负反馈)。其输出为触发电路的移相控制信号，即用作闭环系统中的调节器。磁放大器接成直流输出内反馈电路，以提高其放大倍数(图6-4)。图6-4 KZG(D)型电源装置的磁放大器 绕组20、19和18、17为速度给定信号绕组，绕组13、14和15、16为速度反馈信号绕组；当实际速度等于给定速度时，两个控制绕组的安匝互相平衡，合成控制安匝为零；绕组22、21为偏移绕组，用在合成控制安匝为零时，使磁放大器的输出电压为16伏(图6-5)。绕组12、11为微分负反馈绕组，用于改善系统的动态性能。图6-5 磁放大器的输入输出特性 (四)闭环动力制动系统的工作原理 闭环动力制动系统的原理方框图(如图6-6所示)。图6-6 单闭环动力制动系统(单相主回路)原理方框图 速度给定信号是由凸轮板带动的速度给定自整角机给出的。动力制动状态下提升电动机的实际速度是由测速发电机给出的。两者在磁放大器的控制输入端进行磁比较。当实际速度高于给定速度时，磁放大器综合实际速度与给定速度信号，输出一个与速度偏差成比例的电压，这个电压将使触发脉冲前移，直流输出电压和动力制动电流增大。制动电流产生一个与速度偏差相适应的制动力矩，力图使电动机的实际速度趋向于给定值。从而实现了速度的闭环调节。当磁放大器的输出电压随着速度偏差的增大而增大到接近24伏时，磁放大器进入饱和工作区，放大倍数显著减少，从而限制了制动电流的迅速增长。当磁放大器的输出电压进一步随着速度偏差的增大而增大时，触发电路中的稳压管4CW、5CW便击穿。从而限制了最小控制角，即限制了最大直流输出电压和最大电流；这时，系统便在最大制动电流和最大制动力矩下减速，使实际速度趋向于给定速度。 当提升电动机的实际速度低于给定速度时，磁放大器的合成控制安匝为负，其输出电压小于16伏，因而不起移相控制作用。直流输出电压和电流为零，这时闭环系统实际上是不工作的。动力制动系统不可能产生原动力矩使实际速度向给定值上升。单一的动力制动状态使闭环系统只具有单值的调节作用。由磁放大器的输出端引至其输入端的微分负反馈，用于减小磁放大器的动态放大倍数，以改善系统的平稳性，同时由于其静态放大倍数并不减小，因而不影响系统的静态准确度。微分负反馈减小动态放大倍数而又不影响静态放大倍数的原理是，在动态过程中，当磁放大器的输出电压随着控制安匝的增大而增大时，微分负反馈便引入一小反向控制安匝，使合成控制安匝减小，输出电压降低，即减小了动态放大倍数。在静态过程中，微分负反馈不起作用，故静态放大倍数不受影响。为了充分利用制动电流产生尽可能大的制动力矩，转子回路中的电阻借速度继电器按速度原则自动进行切换选配。 应用脚踏动力制动时，系统是开环运行的。由脚踏动力制动自整角机给出的脚踏控制信号电压和磁放大器的输出电压，由大值选择器来选择其中较大的一个，加到电阻9R上，当脚踏控制信号较大时，可由司机来实现人为的开环控制。二、三相半控桥式整流电路KZG型三相可控硅动力制动柜是一种主回路为三相桥式半控整流电路，采用磁放大器综合和放大信号的单闭环可控硅动力制动系统。 (一)主回路 主回路为直接接于380伏交流电网的三相桥式半控整流电路，共阴组为三只可控硅ZK1Z3，阳组为三只整流二极管ZL1ZL3。直流输出端接有续流二极管ZL4，以防止在控制角接近180时可控硅换相失败，从而有可能形成一只可控硅常导通而三只二极管轮流导通的失控现象。整流桥的交流侧设置有阻容吸收电路R104C104R106C106和硒堆XZ1作为过电压保护。并联在整流元件两端的阻容吸收电路R111C111R116C116作为换相过电压保护。直流侧设置有阻容吸收电器R210C210硒堆XZ2作为过电压保护，设置于每一桥臂上的快速熔断器RD1RD6用于整流元件的过电流保护。过电流继电器GLJ作为直流侧过电流保护。 (二)触发电路 触发电路由磁放大器CFACFC和脉冲变压器MB1MB3构成，工作电源采用交流36伏的梯形波，以扩大移相范围，三相触发电路接成星形，以保证三相触发脉冲依次相差120。为了保证触发脉冲有足够的移相范围，直流输出电压能从零值起平滑地向上调节，依次用C相、A相和B相上的触发电路的触发脉冲(负半周为工作半周)，去触发A相、B相和C相上的可控硅。综合速度给定和速度反馈信号的磁放大器CF3的输出电压通过电位器RT206加在磁放大器CFACFC的控制绕组19、20上，籍以实现触发脉冲的移相控制。磁放大器CFACFC的编移绕组12、11由直流稳压电源供电，偏移电流的大小由电位器Rt201Rt203来调节。使得在控制安匝为零时控制角为180，直流输出电压为零，而当控制安匝增加时控制角减小，直流输出电压增大。脉冲变压器次级的二极管IZL3IZL8用于削去负脉冲，而只让正脉冲加到可控硅的控制板上。 触发电路的工作原理以A相可控硅的触发电路为例阐明如下： 当控制安匝为零时，在交流梯形波电压的负半周(工作半周)到来时，工作绕组、和、铁芯中的磁通密度B5便由初始值B50(为偏移安匝所决定)开始逐渐增长，直到t 1(图6-7)，在这段时间内，磁放大器的铁芯是不饱和的，故梯形波电源电压全部降落在磁放大器的工作绕组上，此时脉冲变压器初级绕组上的电压为零。在t1磁通密度B5达到饱和磁通密度BS，铁芯开始饱和，直到t=/6，在这段时间内，铁芯一直是饱和的。梯形波电源电压全部降落在脉冲变压器的初级绕组上，此时磁放大器工作绕组上的电压为零。故脉冲变压器的次级在t1输出触发脉冲。在交流梯形波电压的正半周(控制半周)到来时，工作绕组、和、开始自由放电，在t2，放电完毕，磁通密度B5从BS回复到B50，直至t=2+/6。此后电路将周期性地如前重复工作，并周期性地输出触发脉冲。图中，由偏移安匝所决定的初始磁通密度B50恰使控制角=180直流输出电压为零。图6-7 A相可控硅触发电路的波形图在控制安匝为正时，增磁时的初始磁通密度将由B50增大为B50，Bc=B50-B50即为由控制安匝所决定的磁通密度，这时磁放大器的铁芯将提前到t1开始饱和，故控制角减小为，直流输出电压增大。 工作绕组1、2和3、4铁芯中的磁通密度B1的变化适与B5相反，即两者交替增磁(工作半周)和去磁(控制半周)，B1-B5，但由此而产生的脉冲为脉冲变压器次级的二极管所短路。 电压截止负反馈讯号加在磁放大器CFACFC的控制绕组(14)(13)、(16)(15)和(18)(17)上，籍以构成系统中的局部非线性负反馈，脚踏动力制动的控制信号加在磁放大器的控制绕组(21)(22)上，籍以控制可控硅的移相控制角。3)、磁放大器 直流输出内反馈磁放大器CF3用于综合速度给定和速度反馈信号，将偏差信号予以放大，其输出即为触发电路的移相控制信号，即用作闭环系统中的调节器。磁放大器的工作电源为交流24伏的梯形波。控制绕组(18)(17)为速度给定信号绕组，(19)(20)为速度反馈信号绕组。当实际速度等于给定速度时，两个控制绕组的安匝相互平衡，合成控制安匝为零。偏移绕组(16)(15)由直流稳压电源供电以取得负偏移，使得合成控制安匝为零时其输出最小。磁放大器的输入输出特性如图6-8所示。图6-8 磁放大器CF3的输入输出特性4)、闭环动力制动系统的工作原理 KZG型三相可控硅动力制动柜与KZG(D)型可控硅动力制动电源装置的闭环结构基本相同，其原理方框如图6-9所示，闭环系统的工作原理两者也基本相同，现仅就两者的不同点加以说明。 电压截止负反馈的作用，在直流输出电压达到所需的最大值后，能有效地限制直流输出电压进一步随着磁放大器CFACFC控制安匝增长而增长。截止负反馈是一种非线性反馈，当直流输出电压小于其最大值(严格地讲是小于“比最大值稍小”的截止值时)，反馈不起作用。而当直流输出电压达到最大值(实为截止值)，反馈开始起作用，强烈的负反馈使可控整流装置的放大倍数锐减。而从导致在控制安匝增长时直流输出电压增长很少。截止作用是籍稳压管GW19上的28伏的比较电压和二极管1ZL91Z11来获得的，当电位器Rt212上的反馈电压低于28伏时，二极管阻断，反馈不起作用；而当反馈电压高于28伏时，二极管导通，反馈便起作用，截止点由电位器Rt212来调节，反馈强度则由电位器Rt11来调节，电容C22用于反馈电压的滤波。图6-9 单闭环动力制动系统(三相主回路)原理方框图具有电压截止负反馈的可控整流装置的输入-输出特性。如图6-10所示，截止点以后部分的斜率即可控硅整流装置的放大倍数决定于截止负反馈的强度。图6-10 具有电压截止负反馈的可控整流装置的输入-输出特性 ICNC-磁放大器的控安匝；Ud-可控整流装置的直流输出电压。利用图6-10所示的输入-输出特性，可以达到如下目的，例如当速度偏差为5%时，磁放大器CF3输入到磁放大器CF ACFC控制绕组中的电流为2.5毫安，这时直流输出电压达最大值，接着动力制动电流也逐渐上升为最大值，系统便在最大制动电流下减速，如果速度偏差进一步增大，但尚不超过允许值(如1015%)，那么，电压截止负反馈将限制直流输出电压的进一步增长，从而也就限制了动力制动电流。这就避免了因过流而引起的不必要的安全制动。当然电压截止负反馈的限流与电流截止负反馈的限流作用，在本质上是不一样的。后者可以在强激的条件下限制最大动力制动电流。 脚踏动力制动的控制信号是独立地加入磁放大器CFACFC的一套控制绕组中，因而在任何情况下该控制信号都是起作用的，它也是速度开环控制。第七章 控制线路的几个环节(一)可调闸 可调闸是通过电液调压阀调节制动油压的大小而调节闸的制动力的。电液调压阀KT中的电流，是由制动手柄带动自整角机发出的信号，经磁放大器放大后供给的，如图7-1所示。图7-1 电液调压阀工作原理当制动手柄处于全紧闸位置时，自整角机同步绕组中产生的电压为零。这时磁放大器输出电流最小，KT线圈产生的电磁力也最小，克服不了十字弹簧的反力。此时档板处于最高位置，喷嘴油加多，使溢流阀来的压力油油压下降，溢流阀滑阀上部压力减小，在压力差作用下滑阀上移，于是溢流阀因油量增多，制动油压下降，机械闸抱闸。当制动手柄渐渐向全松闸位置移动时，带动自整角机转子反时针旋转，自整角机同步绕组中产生的电压渐渐升高，磁放大器输出给KT线圈中的电流也渐渐加大，KT在永久磁铁气隙中产生的电磁力也渐渐加大。于是压缩十字弹簧带动档板向下移动。使喷嘴喷油量逐渐减少，制动油压增高，制动闸渐渐松闸，手柄达全松闸位置时，自整角机大约转动50，这时产生电压最高，KT线圈中的电流也最大(约250毫安)，工作闸处于全松闸状态。KT线圈中的电流是放大器供给的，而磁放大器和自整角机的特性都是非线性，因此，工作闸好用与否就决定于特性工作段的合理选用，