电气控制综合实训

1、中国矿业大学机电动力与信息工程系机电动力与信息工程系 电气控制综合实训电气控制综合实训名名 称：称：电气控制实训电气控制实训 专业名称：专业名称：电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级：级：电气工程及其自动化（电气工程及其自动化（1 1）班）班 学学号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 设计时间：设计时间： 20142014 年年 1010 月月 1212 日日 1111 月月 1 1 日日 实训地点：实训地点： 电气控制实训成绩评定表2姓 名学号专业班级实训题目： 电气控制实训答辩记录：答辩记录：1. 老师提的问题 1: 2. 老师提的问题 2:成绩评定及依据：成绩评定及依

2、据：1.考勤情况（10%）：2.设计组装调试情况（30%）：3.设计答辩（20%）：4.设计报告（完成情况、报告规范性等情况 40%）：最终评定成绩（以分数和优、良、中、及格、不及格评定）： 指导教师签字： 3目录目录概述概述 .4 4一一 主回路设计主回路设计 .4 4二二 测速回路设计测速回路设计 .6 6三三 安全回路设计安全回路设计 .7 7四四 控制回路控制回路 .1010五五 辅助回路辅助回路 .16164TKD-A 提升机电气控制线路设计概述概述TKD-A 电气控制系统是为单绳缠绕式交流提升机配套设计。该系统在加速阶段、采用转子附加电阻调速，减速阶段采用动力制动等减速方式，可实现

3、六阶段提升。转子回路切电阻采用电流附加时间原则。该系统主要包括主回路（定子回路、转子回路） 、测速回路、安全回路、控制回路、辅助回路、可调闸回路等。一一 主回路设计主回路设计（一）主回路工作原理（一）主回路工作原理1、定子回路提升电动机 M 的定子绕组经高压隔离开关 QS1、高压油断路器QFG 和高压换向器（正向接触器 KMZ 或反向接触器 KMF）及线路接触器 KML 与高压 6KV 电源相连。接触器 KML 及 KMZ 或 KMF 控制电动机的通断和转向。高压油断路器设有失压脱扣器 LSY 及过流脱扣器LGLl、LGL2,，当电源电压过低或电动机过载时，QFG 断开以保护电动机，同时串接在

4、安全回路的常开触头断开，实现安全制动；与LSY 串接了两个保护开关的闭锁触头：紧急情况下供司机控制的脚踏开关 SJT 的常开触头，高压换向室栏栅门闭锁开关 SHL 的常开触头。后者的作用是，在提升机正常工作时，为保障生产和人身安全，5防止人员误入换向室。当采用动力制动时，控制回路将断开 KMF 或 KMZ 及 KML，却保证动力制动接触器 KMD 有电，提升机电动机定子改由可控硅变流装置送入直流电。QS2和 QS3分别为 6KV 电源进线和备用线的高压隔离开关。2、转子回路转子回路外接 8 段电阻，在加速和动力制动过程中，由加速接触器 KMl-KM8 分段切除，来改变电动机的起动和制动特性，以

5、满足提升机对速度的要求，并限制转子电流。6二二 测速回路设计测速回路设计测速回路反映了提升系统的实际速度和提升机旋转方向。测速回路的核心部件是他激直流发电机 TG。由主电动机拖动，测速发电机电枢电压与提升电动机转速成正比。其励磁线圈 LTG 由稳压电源VWY及可控硅整流装置 VG9单独供电。当提升机以最大速度 VM运转时，TGF 的电枢电压为 220V，电压的极性决定于提升机的转向。( (一一) )测速回路工作原理测速回路工作原理1第 1.2 行回路中接有正反向继电器 KAZ 和 KAF。由于二级管VLZ、VLF 的作用，它们的常开触头分别接至速度给定装置自整角机CX5和 CX6励磁绕组，从而

6、保证提升机正转时自整角机 CX5，工作，提升机反转时 CX6工作。为了防止等速运行时测速发电机电压很高而烧毁 KAZ、KAF 线圈，在它们回路中接有电阻 Rtl，低速继电器KSD、KSDZ 动作后，Rtl接入回路，限制线圈电流。72 煤矿安全规程规定，当提升机速度超过最大速度 VM的 15时，必须能自动断电，并能使安全制动器工作。同时还规定，当提升速度最大超过 3m/s 时，必须装置限速器，使容器到达井口时，能自动把速度减到 2m/s 以下。限速回路的过速继电器 KGS2用于实现上述要求。当 TGF 电枢电压为 2201.15=253V 时，KGS2吸持，其串接在安全回路的常闭触头断开，产生安

7、全制动。回路中接有整流器 VG4。任时刻加在 VG4上的电压（电流）数值必然反映该瞬间的实际速度；517 端电压为正，516 端为负，与提升机转向无关。由 518、517 两点间引出的电压送到磁放大器 AM1和磁继电器 AM2的直流控制绕组，因此,AM1、AM2内流过的电流大小就代表着实际速度。由 519、516 两点引出电压为动力制动的测速反馈电压。当实际速度等于、低于给定速度，或超速不足10时，励磁电器吸持，若实际速度超速 1000 以上时，GSJ 断开，产生安全制动。3低速继电器 KSD 主要用于实现爬行阶段的自动控制，根据下述原则整定 KSD:当提升系统速度降低至爬行速度 V4时，令

8、KSD 释放衔铁，开启其串接在中间继电器 KSDZ 回路内的常开触头。这时，串接在换向回路中的 KSDZ 常闭触头闭合，提升电动机有可能二次给电。4KV1、KV2、KV3为速度继电器，它们的常闭触头分别在电阻接触器回路中。采用动力制动时，利用三个继电器的触头，适时切除电阻。如不作特殊要求，可近似按照 0.75VM、0.5VM和 0.25VM值整定KV1、KV2、和 KV3。8三三 安全回路设计安全回路设计安全回路的作用是防止提升机发生意外事故。因此，安全回路中设有必要的保护和连锁装置，串接了多个保护元件的触头，当提升机正常工作状态遭到破坏时，安全回路中相应触头即可断开 KWA回路，使安全电磁铁

9、释放，打开制动油压系统的二级制动阀，迅速回油，从而使盘形闸产生安全制动，同时 KMA 触点断开工作闸继电器 KGZ 线圈回路，工作制动参与安全制动。( (一一) )安全回路工作原理安全回路工作原理1主令控制器手柄零位联锁触头 SK-1:当操作手柄在中间位置时SK-1 断开（手柄前移或后移） ，安全回路动作后，操作手柄必须恢复中间位置，提升机才可以能再次起动。2制动手柄闭锁开关 SDZ 的常开触头 SDZ-1:只有当制动手柄放在制动位置时，SDZ-1 常开触头才能闭合。KMA 回路接入这触头的目的是：只有在工作制动状态下才能解除安全制动这可避免提升机在容器及钢丝绳的重力作用下自动运转。提升机正常

10、工作时，利用其自保触头仍可维持 KMA 回路通电。3测速回路断电线监视继电器 KJS 常开触头：测速回路接有许多反映实际速度的电控元件。为防止提升机在测速回路断线或测速发电机发生事故时继续运转，在 16 回路中接有继电器 KJS，一旦测度回路出现故障，KJS 失电。正常工作时，加速开始或接近提升终了转速很低，以致 KJS 无法吸持衔铁，常开触头断开，为此，利用加速9接触器 KM8的常闭触头短接 KJS 常开触头。当提升机速度接近 VM时，KM8通电，常闭触头断开，KJS 闭合。4减速阶段任瞬间时，实际速度超过给定速度 10时，触头断开，KGS1可以实现煤矿安全规程对提升机防止过速的第二项要求。

11、5等速阶段过速继电器 KGS2的常闭触头：当提升机运转速度超过最大速度 15时，触头断开，实现煤矿安全规程对提升机防止过速的第项要求。6失流继电器 KSL 的常开触头：为了防止深度指示器回路断线司机无法开车，将失流继电器 KSL 串接在深度指示器励磁回路内，深度指示器发生故障，失流继电器 KSL 断电。7制动油过压保护继电器 K2的常闭触点：当制动油油压过高，油压继电器 KYL1的触头闭合，K2带电，断开其常闭触头，同时线路中信号灯给出指示。8动力制动失压继电器 KSY 的常开触头。若可控硅装置内的 KSY 失电，断开安全回路。9高压油断路器 QFG 的常开触头，当油断路器合上时，常开触头闭合

12、。10防止容器过卷的开关 SJX1、SJX2、SJX1A. SJX2A的常闭触头：一对过卷开关 SJX1A. SJX2A安装在井架上，高出容器正常卸载位置1.5m。另套过卷 SJX1、SJX2,安装在深度指示器相应位置，增加了工作的可靠性。若容器稍有过卷，触及过卷开关，串在 KMA 回路内的10相应触头断开。11防止闸瓦过分磨损开关 SJX3、SJX4分别安装在左右卷筒的制动器上，当闸瓦磨损时触头断开。12调绳转换开关 STK-7:不调绳时，STK 置于左侧位置，STK-7 触头闭合，可短接调绳装置的保护元件 SJX5、SQ1、SQ2触头。需要打开离合器时，扳动 SIK 置中间位置，SJX5、

13、SQ1、SQ2等触头即可串接在回路中。11四四 控制回路控制回路 控制回路包括信号回路、电动机换向回路、转子电子控制回路及动力制动控制回路等。这些回路的作用是控制电动机按预定方式自动地加速、等速、减速和爬行，直接停车。12( (一一) )各工作阶段的控制原理各工作阶段的控制原理1TKD-A 型电控设备用于实现六阶段速度提升，适于静力不平衡箕斗提升机系统速度图及力图如附图所示。2提升货载时感应电动机的特性曲线，如图 5 所示。3电动机采用完全起动方式。提升开始时，特性曲线 Ry1所形成的拖动力矩过小，只能将松弛的钢丝绳拉紧，并消除传动齿轮间隙、实现低速验绳及消除电动机接入电网时的过电压等。利用时

14、间继电器、接触器等电控元件，自动切除第小段附加电阻Ry1后，电动转入特性曲线 Ry2二运转。由于这时的 Ry2所形成的转矩M01大于 T0阶段提升系统静阻力矩 MI0，因此电动机将拖动提升机沿特性曲线 Ry2运转，速度逐渐增加。待运转至 b点，力矩降至 M02第二预备级可以限制提人时的加速度和实现曲轨内的加速度。若正确计算并选择电阻，且根据设计值调整控制元件，使 M01、M02。的均值 M0于 T0阶段拖动力 F0相适应，必然形成的初加速度 a0，这就实现了 t0阶段的合理控制。4自动切除电阻实现主加速。利用时间继电器的控制，当电动机力矩达 M02时，自动切除第二段电阻 Ry2，电动机转入特性

15、曲线 R1上运13转，力矩增大为 M11随着 n 的增加，m 逐渐减小。待力矩为 M12时，继续切除电阻，电动机转入 R2特性曲线上运行。同理 R1经 R2、R3逐渐切除电阻，最后转入自然特性曲线 R2。为了保证起动过程平稳性，应该使诸条特性曲线有相同的切换力矩M11、M12。此外，由于 M11、M12的平均值 M1恰与 T1阶段拖动里 F1相当，因此实现了设计的主加速 a1的要求。其具体控制过程如图 5 中折线 ccddeeffgghhii所示。5自动加速过程切除电阻的原则TKD-A 电控系统采用电流附加时间原则切除电阻控制起运过程。按加速时间控制起运过程，才用时间继电器，整定每个继电器延时

16、恰为电动机在所控制特性曲线上处 M11运转到 M12的时间。但是负载大小变化将导致加速的的变化，从而导致切换点的移动，并产生误差积累。当实际载荷小于设计值时，加速过程左移，有可能在某条人工特性曲线上就开始的速过程。当实际载荷大于设计值时，加速过程右移，起动力矩过大，甚至会引起高压断路器动作而停车。单纯按启动电流控制启动过程，采用电流继电器。令电流表继电器在电动机力矩 M11时吸持，到 M12里释放，以实现起动力矩M11、M12切换电阻，但主加速度将随载荷的变化出现过大或过小。过大即不能实现合理速度图，运转也不安全，过小必然延缓了起动过程，降低了提升能力。14采用电流附加时间的控制方法，可以克服

17、单纯使用电流继电器或时间继电器控制时的缺点，实际上是两种方法的结合。其控制原理如图 6 所示。整定电流继电器的吸持值与 M11 相适应，释放值与 MS 相适应。释放力矩 MS 大于 M12，通常令 MS 大于 M12 5%左右。在每条特性曲线的 MS 至 M12 运转过程，由时间继电器控制。无论实际载荷是否与设计值相等，电流继电器在力矩达到 MS 值时，一定释放。载荷与设计值存有出入时，R1 曲线上切换点将会偏离 C点而改为(C)或(C)”点，但偏离误差甚小，同时没有误差累积现象。6司机采用手动控制，切除电阻的时机则完全取决于司机。7由于自然特性曲线 R2 很硬，静阻力矩有某些变化，对转速电没

18、有什么影响，可以认为等速阶段电动机在 R2 特性上 J 点运转。该点力矩为 MJ，转速近于 nN。等速阶段可不进行任何控制。8动力制动减速 动力控制是将感应电动机定于与三相交流电网断开，其中两相改接直流电，电动机的定子绕组不再产生旋转磁场，而形成静止的磁场。受惯性力作用而旋转的电动机转子，切割磁力线将产生感应电流，从而形成制动力矩。采用动力制动减速可以获得较大的减加速度，减少闸瓦并提高工作的安全性。动力制动曲线如图 5 的第二象限所示。减速阶段开始后，利用电气控制元件，将电动机处交流电网断开并送入直流电，同时将附加电阻重新接入电动机转子回路利用15速度继电适时切除电阻直至电动机运转至 n4 图

19、 5 中 QXYZW 即为动力制动减速过程。依次整定每个速度继电器，使其在靠近 Mm1 处的X、Y、Z 点动作，可充分发挥制动效果。最大制动力矩决定于电动机定子外供之流电压。外供电压越高，MM 也越大。9爬行与停车能耗制动减速终了，用低速继电器电动机自动反复供电为断电，提升速度被控制在 0.5-1.5M/S 之间脉动变化，其工作过程如图 5 所示。( (二二) )控制回路工作原理控制回路工作原理1信号回路包括提升信号、减速信号回路。KMX 提升信号接触器。当发出提升信号后，线圈通电自锁，常开触头闭合为正反转及加速转子电阻回路接通作准备。K1为减速信号继电器，在加速和等速阶段有电。当需要减速时，

20、K1断电使 KMX 断电，切除电动机电源，并在转子回路中串入全部电阻，同时动力制动回路接通，实现动力制动。2电动机正反转回路中有自动换向和手动换向两种。自动换向回路只能自动控制反转接触器，到停车时切断电源，并能防止司机操作方面错误而造成过卷事故，手动换向回路由正向接触器 KMZ、反向接触器 KMF 以及线路接触器 KML 等有触头组成。SK-3、SK-4 为主令控制器触头，控制提升机正反转。SWl-2之、SW7-8为过卷复位开关用以解除过卷，并保证提升方向的正确性，防止事故扩大。KMD、KKD、KMC 是动16力制动的闭锁触头。KSDZ 常锁触头用以实现动力制动结束后的脉动爬行。当速度降低至 0.5M/S 时，触头闭合，升高到时 1.5M/S 时，触头断开。SZK-2 用于电动机减速。KT1时间继电器的常开触头。它受消弧继电器 KXH 的控制起到交流正反向和交直流间相互转换时的熄弧延时作用，避免换向或换接电源时因电弧造成相互间短路3动力制动接触器 KMD 及中间继电器 KDZ 是受接触器 KMC 控制的。4转子电阻控制