西安煤矿机械厂采煤机培训教案(2)

箱体正面有2个盖板，左边盖板按有15个操作按钮。右面盖板上安装有中文显示窗（显示采煤机的工作参数，工作状态，信息），两台变频器的显示窗（显示变频器的工作状态及故障信息）。 1）接线腔内有：

a) GXB1过线组：9×25mm2为主变频器1V1的输出，输入和

制动单元的输出。

b) GXB2过线组：9×25mm2为从变频器的输出和输入。2 c) GXB3, GXB4过线组：为非本安控制的过线组（21芯）。 d) GXB5过线组：本安控制电路的过线组（21芯）。 e) 接线腔内还有接线端子若干和用于进出的喇叭口21个。 2）隔爆箱内装有：

a) 水冷式ABB变频器（1bA1,、1bA2）: 2台 b) 可编程控制器（PLC）：1台

c) 开关电源： 1台

d) 热电阻温度变送器模块（MK1--3）：3个 e) 继电器模块（1bR1—1bR8）: 8个 f) 分线盘 （1）．变频器：

变频器工作原理：

来自牵引变压器的400V/50HZ三相交流电源，经快速熔断器送入变频器输入端U1、V1、W1，然后经三相电抗器，由变频器桥式整流，向中间回路电容充电，充电到一定程度建立起稳定的直流电压。然后再经过输出端IGBT组成的逆变电路，将直流电逆变为频率、电压可变的交流电源（即VVVF电源）此电源接到牵引电机，即可调速。 交流电动机的转速公式：

n=（1—S）60 f I/p （1） f1 ： 定子供电频率 p： 定子磁极对数 S： 转差率 n： 电动机转速

根据公式（1）可知，异步电动机的转速由电源频率和磁极对数

来决定,改变电源频率，就可调节电动机的转速。当磁极对数，转差率保持不变的条件下，电动机的转速n与供电电源频率成正比。即电动机的转速随电源的频率变化而变化。

但当电动机的供电频率发生时，必然会引起电动机其它参数的变化，电动机电压平衡方程式为：

U1 = -E1+I1 Z1 （2） E1 = 4.44f1N1φmKW1 (3) U1 定子电源电压 E1 定子绕组感应电动势 I1Z1 定子阻抗压降

φ

m 电动机每级气隙磁通

N1 定子绕组匝数 KW1 电动机绕组常数 如忽略定子绕组压降不计，则 U1=-E1 =4.44f1N1φm.KW1 (4) 简化常数 U1∝f1φ

m

(5)

由公式（1）和（5）可知，供电电源频率f1的变化不仅会影响 电动机的转速n，而且还会影响到电动机内部气隙磁通的大小。从而影响电动机的运行特性，特别是在供电电源频率在50HZ以下调速时，由于频率下降，定子旋转磁场同步转速也下降。磁场切割定子绕组的速度降低，定子绕组内的感应电动势E1的数值也下降。如果电源电压大小保持不变，则促使电动机励磁电流增大，而一般电动机在额定频率下工作时的磁通φm已接近饱和状态.因而在50HZ以下调速时，电动机必定工作在过励磁状态，其后果是降低了电动机的功率因数，还会影响电动机负载能力。因此为保证电动机在50HZ以下运行时特性，必须在改变频率的同时改变供电电源的电压，此时才能保证恒扭矩调速。

相反，当供电频率f1升高到50HZ以上时，气隙磁通将下降，使磁通φm小于额定值，电动机在额定电流下工作时，电动机随频率升高，转速也升高。输出扭矩减少，输出功率不变。因此电动机在50HZ

以上调速为恒功率调速。

本机变频器选用ABB公司的ACS800系列直接转矩控制（DTC）变频器，变频器可在零速时产生150%me转矩，且无速度传感器，其转矩环是内环，速度环为外环。系统通过自动识别建立电动机的模型，通过测量电机的电流和电压作为自适应电动机模型的输入。这个模型每隔25微妙产生一组精确的转矩和磁通的实际值。电机的转矩比较器将转矩实际值与转矩给调节器的给定值作比较；磁通比较器将磁通实际值与磁通调节器的给定值作比较。依靠来自这两个比较器的输出优化脉冲选择器、决定逆变器的最佳开关位置。DTC的完美性能是基于准确的电机模型，电机模型是在电机辨识运行中确定。可以得到准确的转子速度信号作为速度环的反信号，所以不需要速度编码器仍可对电机进行精确的速度控制。

转矩控制的优越性在于：转矩控制是控制定子磁链，在本质上并不需要转速信息，所引入的定子磁链观测器能很容易估算出同步速度信息。因而能方便地实现无速度传感化。这种控制称为无速度传感器直接转矩控制。这种控制依赖于精确的电机数字模型和对电机参数的自动识别（ID），通过ID运行自动确立电机实际的定子阻抗互感、饱和因素，电机惯量等重要参数，然后根据精确的电动机模型估算出电动机的实际转矩，定子磁链和转子速度，并由磁链和转矩的Band—Band控制产生PWM信号，对逆变器的开关状态进行控制。这种系统可以实现很快的转矩响应速度和很高的速度、转矩控制精度。

变频器的核心电路主要由主回路、主控板、驱动板、I/0板， 控制盘、显示器组成： a主控板：

主控板即微机板，是变频器的心脏，各种信息的处理。控制以及指令的发出，都是它完成的。IGBT的驱动信号也是由主控板产生。 b)驱动板：

驱动板是将主控板产生的信号进行放大。 c) I/0板:

标准的I/O板提供的模拟口包括两个差动电流和一个电压输

入，两个电流输出口，均为可编程接口，I/O板上还有一个为外部速度给定电位器供电的恒定电源。数字口包括6个可编程数字输入口和一个为数字口提供控制电压输出口（DC24V）。直流24V可由外部电源提供。 d) 控制盘

有四种不同的键盘模式：实际信号显示模式、参数模式、功能模式和传动选择模式。 e)液晶显示屏：

可以显示4行，每行20个字符，可以通过参数选择语言。

2．可编程控制器（PLC）：

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制采煤机的生产过程。可编程控制器及其有关外围设备、都按易于和采煤机控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。，

PLC是采煤机电气系统的控制中心，本机选用日本三菱FX系列系列产品，具有高可靠性，抗干扰能力强的特点，采用导轨式安装。平均无故障时间超过了IEC规定的10万小时，有些PLC的 可靠性已达到300000—500000MTBF。采用的是模块式硬件结构组合和扩展都很方便。在实际使用过程中，增加或减少功能比传统继电器控制方案更简单易行。在PLC正常时，变频器的速度给定、牵引方向、加减速度、水流量保护，两台截割电机的温度监测、电流采样、截割电机恒功率保护、采煤机零位抱闸、瓦斯断电、牵引变压器温度监测及采煤机的运作执行等，都通过PLC进行控制。

PLC由CPU，电源模块模拟量，特殊模块模拟量，输入模块组成。 3．控制盒：

用于采样信号的隔离，本安与隔爆线路的转换。有线指令和无线遥控信号的转换，及时对输出信号进行功率放大。 4、显示器（2处）

a) 中文显示器通过与PLC通信，实时显示系统的各种工作参数，工作状态和各种信息。

b) 二个变频器显示窗定时变频器的工作参数，状态及信息。 1)中文显示主运行画面的内容有： 加减速状态： 米/分: 左、右截割电机的温度： # ℃ …… 此处隐藏：1692字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……