提升机TKD电气控制系统

YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统不论何种提升方式，提升机的电气控制系统都是相同的。TKD-A系列电气控制系统，为已经定型的交流拖动控制系统，它可以实现对提升机的自动或半自动控制，现以高压~6kV单电机拖动为例，介绍TKD电气控制系统。2.5.1提升机的运动特点2.5.1.1速度图和力图现以立井罐笼无尾绳（平衡装置）五阶段提升为例，说明提升机的速度图和力图，如图2-11所示。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统t1—正力加速阶段，加速度a10.75m/s2，起动力为F1，随着v的增大F1略有下降；t2—等速运行阶段；t3—负力减速阶段，减速度a30.75m/s2；t4—爬行阶段，vc=0.3~0.5m/s；t5—机械抱闸阶段；θ—间歇时间。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统2.5.1.2绕线电动机的转子串电阻调速提升机交流拖动系统均选用绕线式异步电动机作为主拖动电机，绕线式异步电动机转子串电阻后能限制起动电流和提高起动转矩，用逐段切除电阻的方法，能在一定范围内进行调速。转子串8段电阻的机械特性曲线如图2-12Ⅰ区所示。正力加速区电动机起动时，先将全部电阻串入电动机转子电路，这时的电动力一般为电动机额定电动力的0.3~0.4倍，且小于负载力FL，仅能使提升钢丝绳张紧，并消除减速器的齿轮间隙少许停留后（约为0．75s）逐段切除转子电阻，沿着电动运行区I内a、b、……、p、q曲线一直到vL速度点，这时电动机发出的力与提升负载力FL相等，电动机在自然特性曲线r20上等速运行。F2为切换力F1为峰值力YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统TKD电控系统中转子电阻的切除，一般采用以电流为主附加延时的控制原则，在一定范围内适应了负荷的变化．同时满足了电动力上下限和时间变化均不太大的要求。如果单纯用时间控制，在负荷变化的情况下，虽能保证起动时间不变，但起动力的上下限随负荷大小而变化，负荷过重时有造成高压油开关跳闸的可能。如果单纯用电流控制，当负荷变化时，虽能保证起动力的上下限不变，但起动加速度和起动时间却随负荷而变化。负荷过小，有可能使加速度过大，是不安全的因素。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统电动机的转速超过同步速度v0时，便进入再生发电制动区Ⅱ上运行，电动机变为发电机，将机械能变为电能返送给交流电网，这时电动机起制动作用，发出的是负力。提升机下放重物时就可采取这种运行力式。在再生发电制动区运行，电动机转子电阻应全部切除，使它运行在自然特性曲线上的v’L点，否则接入电阻反而会使提升机速度升高，甚至会发生“飞车”事故。再生发电制动区YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统提升机在减速阶段出现大的负力常常采用动力制动，这时电动机的定子必须从交流电网切断，另加直流电源装置进行供电。动力制动区提升电动机从等速段的vL切换到动力制动区Ⅲ时，电动机也变为发电机，它将机械能变为电能消耗在转子电阻上，所以又叫能耗制动。电动机在动力制动区内发出的是负力，负力的大小是通入定子的制动电流和转子电阻的函数。Ⅲ区是定子制动电流不变时切除电阻的一簇特性曲线，此时制动过程沿着1、2、3……曲线一直到某一低速度vc。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统低速爬行为了实现准确停车，提升机在减速末，应以约0.5m/s的vc低速爬行，补偿以前各段运行中积累的行程误差，此时相应的拖动力为F4，控制方式有以下几种：①脉动控制提升电动机交替工作在自由滑行减速和电动运行加速状态，使提升机的平均速度约为爬行速度vc。②低频拖动使提升电动机改由低频电源供电，低频电源设备主要有晶闸管变频装置和变频机组。③微拖电机拖动改由另一台较小型鼠笼电动机拖动。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统2.5.2TKD中的磁放大器、自整角机电路2.5.2.1磁放大器磁放大器为一种无触点电器，利用铁磁材料的非线性特性，由饱和扼流圈与整流元件组成的一种电磁装置。由于磁放大器没有运动机构，可以综合比较几个独立的信号等优点，在TKD电气控制系统中作为放大元件得到了应用，它的缺点是动作时惯性较大、体积较大，现在逐步用集成运算放大器代替了磁放大器。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统（1）磁放大器的基本原理如图2-12所示。铁芯中有两个绕组，一个是工作绕组（交流绕组）WL，其匝数为NL，这个绕组通过负载RL接到交流电源上；另一个是控制绕组（直流绕组）Wc，其匝数为NC。磁放大器铁芯磁化曲线N和磁感应变化曲线B、H如图2-13所示。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统当工作绕组接交流电源，控制绕组中直流为零时，其磁感应强度B=Bmsinωt如图中的曲线a。相应的磁场强度H变化曲线可由磁化曲线求得，如图中的曲线a’。当工作绕组接交流电源，控制绕组中直流不为零时，其磁感应强度B=B0+Bmsinωt如图中的曲线b。相应的磁场强度H变化曲线，如图中的曲线b’。由图可见，当有控制电流IC≠0时，交、直流激磁共同作用，铁芯的工作区进入了磁化曲线的饱和段，交流磁场强度增加，铁芯导磁率μ下降。而交流绕组电感L与μ成正比，所以交流电路内电流增大。由此可看出，在磁饱和区，控制绕组内较小的直流电流的改变，通过铁芯导磁率的改变而改变交流电路的参数，即可在交流绕组内获得较大的交流电流的改变，磁放大器由此得名。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统（2）实际的磁放大器实际的磁放大器常由两个铁芯（环形或矩形）组成。若用一个铁芯，由于工作绕组的交流电势在控制绕组中产生感应电势，使输入信号发生畸变。同时，将使IC=0时ILmin增加，影响磁放大器良好工作。无反馈磁放大器的放大系数一般较低，无反馈磁放大器采用习惯画法的电路如图2-14所示。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统为了增加放大系数，须采用正反馈。利用磁放大器的输出参数来产生一个附加直流激磁磁场，它的方向与控制信号产生的直流激磁磁场方向相同。在有正反馈的情况下，如果信号大小不变，则输出将大大提高，可使磁放大器的电流（功率）放大系数提高。磁放大器常用的反馈方式有内反馈和外反馈两种，外反馈磁放大器具有特设的反馈绕组，内反馈磁放大器则主要依靠交流绕组电流的直流分量来实现反馈。TKD电控系统中磁放大器采用FC2系列磁放大器，其工作绕组（1-2，3-4，5-6，7-8）皆采用内反馈形式。如图2-15（a）（b）所示。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统磁放大器一般工作在a-c段，但当IC=0时，IL已经有一个输出，这样如果IC不反极性，则只能工作在b-c段。因此，一般磁放大器使用时，预先给一个控制绕组加上一个固定直流电流（负值），使输出电流IL降到a点，这个绕组叫偏移绕组，FC2系列磁放大器共有6个控制绕组，可根据需要连接。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统而TKD电路中的磁放大器AM1和AM3都工作在特性曲线的上部（利用部分饱和段及部分线性段），如图中的B*C*段。2.5.2.2可调闸（1）工作原理可调闸是通过电液调节阀调节制动油压的大小，而调节闸的制动力的。电液调压阀YV线圈中的电流，是由制动手柄带动的自整角机发出的信号，经磁放大器放大后供给的，如图2-16所示。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统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应为零。这时磁放大器输出电流最小。YV线圈产生的电磁力也最小，克服不了十字弹簧的反力。此时挡板处于最高位置，喷嘴喷油加多，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，于是溢流阀回油量增多，制动油压下降，机械闸抱闸。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统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增高，磁放大器输出给YV线圈中的电流也渐惭加大，YV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，带动挡板向下移动，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50o，这时产生电压最高，YV线圈中的电流也最大（约250mA），工作闸处于全松闸状态。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统电气控制系统中有两套电液调压装置，其线圈分别为YVl、YV2其中一套工作，一套备用。用转换开关SA3进行转换。（2）可调闸磁放大器工作电路YV线圈中的电流是磁放大器供给的，而磁放大器和自整角机的特性都是非线性，工作闸好用与否，决定于特性工作段的合理选用，磁放大器的工作电路如图2-17所示。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统工作绕组（1-2，3-4，5-6，7-8）（1），接成内正反馈形式，电流方向为奇数端子进偶数端子出，故产生正反馈，反馈愈强，磁放大器的放大倍数也愈大。由于接成内正反馈后，磁放大器特性曲线如图2-18所示，原始工作点在D点。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统偏移绕组（13-14）（4），加入正向直流激磁电流IC（13进，14出），可使磁放大器达到饱和，输出电流最大，这时，工作点由D点变到A点。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统负反馈绕组（20-19）、（22-21）（3），与二极管VD5及电阻Rt8组成一截止负反馈电路。当松闸时，自整角机B1输出电压渐渐增高，由于VD5的阻止，无反馈电流，当B1返回时，输出电压减少，这时Rt8上的分压也立刻减少，但AMl输出电压由于惯性还来不及减少，它的电压大于截止电压，则负反馈绕组中有负反馈电流通过，起反向激磁作用，使AM1输出电流很快减少。AMl的工作点便由A点到B、C点，当截止电压与输出电压相等时，负反馈作用停止。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统截止负反馈的另一个作用是当偏移绕组发生故障断线时，磁放大器输出要增高，即使制动手柄拉至全制动位置IC=0，YV中电流还较大，因此制动器达不到最大制动力，如加入截止负反馈电路，则此时磁放大器的输出电压高于截止电压（此时为零），故截止负反馈起作用，降低了YV中的电流，保证了制动器的可靠工作。可调闸除手动外，在减速阶段还可以根据实际速度大于给定速度的偏差值，来自动调节机械制动力的大小。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统反向激磁绕组（15-16）（7），接在测速发电机BV电路中，代表了提升机的实际速度，由电阻Rt26来调节电流。给定速度绕组（17-18）（5），接在给定自整角机B5或B6的电路中，作为给定速度。由Rt25来调节电流。B5、B6分别由提升方向继电器KAZ（23）、KAF（24）控制。等速时，B5（B6）产生的电压最高，BV的电压也最高，这时调节电阻Rt25和Rt26，使两个绕组产生的磁势（IN）相同。由于它们的磁势是相反的，所以综合磁势为零，对磁放大器没有作用。AM1仍工作于图2-18中的A点，无制动作用。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统减速时，B5（B6）电压按给定速度图的减速度规律下降，这时如实际速度未降下来，则实际速度大于给定速度，即实际磁势大于给定磁势，综合磁势为一负磁势，于是AMl的工作点便由A点向E或F点移动，使输出电流减小，进行制动。偏差愈大，AM1输出愈小，制动力也愈大。当提升机超速5%以下时，闸的动作（YV线圈电流）变化平缓，而当超速大于5%时，可调闸动作灵敏（此时AM1工作在线性段），起到保护作用，达到自动调节机械闸的目的。当实际速度小于给定速度，则综合磁势为正值，从磁放大器特性可看出，输出电流不会减小，也就不会产生制动力。YXSH现代电气自动控制技术2.5提升机TKD电气控制系统可调闸是用制动手柄