提升机变频调速系统(六)

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提升机变频调速系统(六)

二、开车时动作
（1）按下自动键K1，单片机内部软件键盘子程序开始识别，确认将执行程序，使线圈KA1得电，与变频器控制正反转端子相连的继电器的常开触点闭合；由于KA2没有得电，其常闭触点仍然闭合。变频器端子1导通，通过变频器内部电路直接控制提升机的电动机，使之正转。同时片选选中DAC0832芯片，此时，进入速度图实现子程序，程序中通过DAC0832中不同的赋值和延时，通过LM324输出电压信号。5S后提升物达到最高速度2.5m/s。
（2）在电动机开始转动期间，变频器将由与DAC0832和放大器LM324相连的频率给定电压端口13得到的电压信号转化为频率信号，与其同轴连接的旋转编码器发出脉冲信号，通过PG卡的8端子将脉冲反馈到单片机的计数器接口P3.5中，此刻，T0开始定时50ms，T1开始计在这段时间内的脉冲数。计数时间到T0溢出中断，使T1停止工作，并将计数值M1存入数据存储器中，再经过运算，可以得到提升物的运行速度和提升位置。与此同时，选中扩展I/O口8255A，使与其PA、PB口相连的用来显示速度和位置的LED上有数据显示出来。
（3）当达到最高速度，当是自动运行且在没有故障的情况下，系统将按照由单片机中程序中设定好的步骤，使DAC0832输出不同的电压值来控制电动机的速度，直到自动过程结束。
（4）当按下手动按钮K2时，程序切换到手动方式下运行，在系统运行阶段，司机要始终观察仪表的显示的速度和位置数据，以确定下一步动作，当重物到达指定位置时，司机将按下相应键执行操作。
（5）由于单纯靠软件实现对电动机的加减速及停车动作，既不十分精确，也存在不安全风险，因此，设置了上下减速点。二处分别安装接近开关S1、S2，将接近开关的输出端接入单片机中，当提升物到达该点时，接近开关将有开关信号输出，该输出引发单片机中断，进入中断子程序，从而使提升更加准确和安全。
（6）为了不至于因电源中断和电气线路故障而使制动的安全性和可靠性受影响。采用制动闸平时处于“抱住”状态的制动装置。为了避免电动机在启动前瞬间出现定子绕组通电而转子绕组被擒住不转的堵转状态，在启动时，必须使电磁铁线圈YA先通电，待制动闸松开后，才接通三相电源。当系统出现严重故障时，按下SB1按钮，使接触器线圈KM1失电，常开触点断开，电源被切断，电磁铁YA的线圈断电，弹簧复位，制动闸重新压紧制动轮，使得电动机迅速制动。
故障情况下的停车
（1）在提升机控制系统中防止过卷也是一项非常重要的工作。所谓过卷是指当提升容器超过正常终端停止位置0.5米时，必须能自动断电。防止过卷装置是由机械开关或无触点开关组成的，目前主要采用机械限位开关，将其安装在井架上距离正常卸载位置上部0.5米处，当提升容器上下运行接近井口时，要求提升机低速运行，司机要根据深度指示器上的指针行程和滚筒上的绳记，做到正确停车。如由于某种原因，提升容器运行到终点尚未停车，当超过正常终端停止位置0.5米时，由提升容器上安装的碰块碰压井架上的限位开关滚轮，将开关内的常闭触点SQ1、SQ2打开，断开安全保护电路，使电动机断电，保险制动闸发生作用。
（3）当电动机过载时，热继电器FR1的常闭触点断开，电动机停车。
5.2 系统的保护
变频器的保护功能可分为：对变频器自身的保护、对电动机保护和对系统的保护。其中，变频器自身的保护由变频器自身完成，而对电动机和系统的保护，则需要根据负载和外部环境设置的必要的工作条件。
变频器的运行离不开某些外围设备。选用外围设备常常是为了：提高变频器的某种性能、变频器和电动机的保护及减少变频器对其他设备的影响。如变频器本身具有过流、过压、过载等保护功能，但在变频器内部出现故障时，变频器有时不能自行切断输出，外接的电源短路器和电磁接触器便可将变频器从电源切断。
在主回路中涉及的外围设备如图5-1所示。
（1）低压断路器具有过电流及欠电压等保护功能，当变频器的输入侧发生短路或电源电压过低等故障时，可迅速进行保护。
因为低压断路器具有过电流保护功能，为了避免不必要的误动作，取
IQN≥(1.3~ 1.4)IN=1.3×178.75 =232.4A                          （5-1）
式中：
IQN -低压断路器的额定电流；
IN -变频器的额定电流
（2）接触器可通过按钮方便地控制变频器的通电与断电；当变频器发生故障时，可自动切断电源。
其中IKN≥IN =178.75A                                        （5-2）
IKN-触点的额定电流
（3）热继电器过载保护
矿山提升机由于负载沉重而需要限制起动时间，又容易堵转，且又长期处于频繁起动-停止状态，容易出现过载现象，所以需要对电机进行过载保护。
过载保护一般采用热继电器保护。若用自动空气开关保护，应选用带长延时脱扣器的自动空气开关。对大功率的重要电动机采用反时限特性的过电流继电器进行过载保护。保护措施主要是通过切断电动机电源的方法实现保护。在一些特殊场合，也可以通过发出警报或使电动机自动减载来实现保护。
本系统采用热继电器对电机进行保护。一般情况下，根据电动机的额定电流的1.1~1.25倍选取热继电器的额定电流。热继电器的整定值一般为电动机额定电流值IN。
即：=IN=178.75A                               （5-3）
另外，根据矿山提升系统的要求，还应对提升机进行断相保护，因此应选用带断相保护装置的热继电器，本控制系统选用天正电器制造集团公司生产的：JR20-160L。它具有断相保护，清晰度补偿，脱扣指示功能，并能自动与手动复位。
直流电抗器用来防止电源对变频器的影响，保护变频器和抑制谐波。交流输出电抗器可抑制高频振荡，避免电动机绝缘损坏、漏电流过大和变频器频繁保护。选配EMI滤波器来抑制电源线发出的高频噪声干扰。同样选配EMI滤波器来抑制变频器输出侧发出的高频噪声干扰和导线漏电流。变频器的输入电流中含有许多高次谐波成分，这些高次谐波都是无功电流，使变频调速系统的功率因数降低，所以，在容量较大的变频调速系统中，接入电抗器，以提高功率因数。交流电抗器除了提高功率因数外，还可消弱由电源侧短暂的尖峰电压引起的冲击电流；消弱三相电源电压不平衡的影响。直流电抗器除了提高功率因数外，还可消弱在电源刚接通瞬间的冲击电流。

参考文献
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[13] 陈隆昌.阎治安.刘新正.控制电机.西安电子科技大学出版社.2000
[14] 康华光.电子技术基础(数字部分).高等教育出版社.2001
附图：

结束语
象征着本科阶段即将结束的毕业设计，走到此时也将宣告结束。回想起来，这一期间不仅是在自己的知识的运用和能力的培养上，同时在对本专业的认识上都上了一个台阶。
    首先，在对知识的应用上，不再是简单的考试所能诠释的，它是一个积极主动的过程，本专业多门课程都因为这个题目得以应用，真正的把理论和实践联系起来。
    其次，在能力的培养上，它贯穿整个设计始终。如何发现问题，如何去找资料，如何整合与思考，平时这些较抽象的概念这次都得到体现，在很大程度上提高了我的综合素质，这都是科学所需的态度，对我们的将来无论是工作还是研究都是很有益处的。
    我自己感受最深的是在对本专业的认识上，从前由于一直是理论的学习，对于自己学的知识没有一个完整的认识，这次的设计题目全部来自现实生活的需要，通过此次设计，培养了我综合运用所学的理论知识与技能去分析与解决本专业范围具有一定复杂程度的工程技术问题。使我树立了正确的设计思想和了解了现代设计方法，严谨认真的科学态度和工作作风，以及勇于实践、勇于探索和开拓创新精神。
    这次设计也遇到很多困难，首先是对课题比较陌生，不知从哪里下手。由于杜老师及时的指导和帮助，我才清楚自己要干什么。同时，写论文的过程中遇到插图、公式等的书写，涉及到基本软件的使用，以前一些不熟悉的操作通过同学的帮助也都克服了。最后，还想说一下，正是由于这次设计，使本科阶段的最后一件工作充满了意义，留下了美好的回忆！

致谢
本论文是在导师张有忠的精心指导下完成的，我由衷的感谢在论文期间老师在理论和实践上给予的关怀和指导。孙老师渊博的知识、敏锐的洞察力和一丝不苟的工作作风给我留下了非常深刻的印象，并将对我今后的学习、工作产生极其深远的影响。
其次非常感谢再这段时间里一直帮助我的同学，是他们的鼓励和帮助给了我坚持到底的信心和勇气，他们是我的榜样，也是我永远的生活朋友和学习伙伴。
由于我个人的知识局限性，以及时间的仓促，论文撰写难免有不妥之处，敬请各位阅者指正，并对各位评审老师认真细致的工作表示真诚的谢意！

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2011-02-13 09:52:00【返回顶部】