文档介绍：《电机与拖动基础》课程设计
矿井提升机交流拖动系统
摘要:
本装置主回路由三相交流电供电,用以对JKD1850*4提升机的主电动机供电。主电动机采用交流电动机,400W,440V,975A。调速方式为串电阻调速。采用转速负反馈,在额定转速时,负载从10%变化到100%时转速偏差为额定转速的5%。本装置按连续负荷性质考虑,能在各种负荷下平稳运行,在长期额定负荷下,允许150%额定负荷,持续时间约两分钟。
关键字:提升机主拖动电动机转子电阻控制系统主回路和控制回路
矿井提升机系统简介:
矿井提升机是矿山生产设备,提升机电控装置的技术性能,既直接影响矿山的生产的效率及安全,又代表着矿井提升机发展的整体水平。矿井提升机,从电力拖动而言,可分为交流拖动和直流拖动两大类。交流拖动系统结构简单,坚固而耐用,建筑面积小,维护方便,运行可靠,价格低,设备供货容易,安装调试周期短等优点。主要缺点是启动阶段电能损耗大。在调速方面性能,交流拖动系统一般不如直流拖动系统优越,但选用了动力制动、低频制动、可调机械闸、负载测量、计量装载等辅助装置后,交流拖动系统亦可以达到满意的调速性能。综合以上的原因,交流拖动系统在我国中小型矿山或中等深度以下矿井获得了广泛的应用。
矿井提升系统的类型很多,按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:单绳缠绕式和多绳摩擦式等。我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比,开采的井型较小、矿井提升高度较浅,煤矿用提升机较多,其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。
目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式,其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列,多绳磨擦式提升机的有JKM、幻J系列。这几种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。串电阻调速是一种恒转矩调速方法转子功率的损耗随着串入的电阻的增大而增大。尽管转子串电阻调速方法很不经济,低速特性也很软,稳定性差,但是由于这种调速方法比较简单易行,起动转矩较大在拖动起重机等中、小容量的绕线式异步电动机中仍然应用广泛。
交流拖动系统具有结构简单,坚固耐用,建筑面积小,维护方便,运行可靠,价格低廉,设备供货容易,安装调试周期短等优点。主要缺点是启动阶段电能损耗较大,当用于要求频繁启动或不同运行速度得多水平提升机时就更为不经济。
主拖动电机选择及计算:
系统数据如下:矿井多绳摩擦轮提升机型号:JKD1850*4;提升机滚筒直径D=;罐笼自重:;平衡锤重量:6t;提升高度:H=600m;提升速度v=;系统转动惯量GD=4450kg/㎡;机械能效率为:;减速比I=。
提升机速度图,加速度图和力图如下:
矿井提升机交流拖动系统均选用绕式异步电动机作为主拖动电动机,绕线式异步电动机转子串电阻后能限制启动电流和提高启动转矩,并能在一定范围内进行调速。为了说明这一问题,可用,其机械特性进行分析。
绕线式异步电动机的机械特性方程式:
………………………….①
式中::电动机某瞬间产生的电磁转矩
:电动机的最大转矩
:对应于最大转矩的转差率
:对应于转矩的转差率,
:与转矩对应得转速
:电动机的同步转速
有上式可绘出异步电动机特性曲线如下:
制动方式的选择及相关计算:
为了保证复合较大的提升机能持续稳定安全的运行,同时为了系统安全、可靠地停车,提升机电控系统中设有动力制动装置。
动力制动的概念
当电动机转子旋转时,切断定子交流电源,然后输入直流电流,转子绕组则接到外电阻上或短接,此时,在电动机定子中形成一个静止的定子磁场,这个磁场在旋转的转子绕组内感应出电动势,从而引起转子电流。不动的定子磁场与转子电流磁势形成的合气隙磁通与转子电流相互作用,产生了制动力矩,电动机将被制动,这种制动叫做动力制动。
动力制动时定子磁场是静止的,转子转速即为转子导体切割磁力线的速度。转子速度n与同步转速之比是绕线型同步电动机动力制动时的转差率,即。转子磁场的旋转方向,与转子旋转地方向相反,转子磁场的转速与转子本身的转速相等。这样,转子磁场对定子而言是不动的。
动力制动的接线图a、工作原理图b、矢量图c以及结构框图如下:
各量计算:
直流磁势:
等值电流:
的推导:
三相合成磁势的幅值可以表示为:
。
令等于直流磁势的幅值,则与直流磁势等值的三相电流的幅值为:,
则
这个电流的有效值称为等值电流,其值为:
输入定子的电流对应的直流电阻,式中为电动机定子相电阻。
动力制动此种方法的优点: