两专三闭锁,电机讲义

煤矿里为什么要用“三专两闭锁”为有效预防煤矿井下掘进工作面因停电、停风而造成的瓦斯爆炸、瓦斯窒息等事故的发生，《煤矿安全规程》对不同瓦斯等级矿井安装使用“三专两闭锁”和双风机双电源作出了专门规定，以保障供电的稳定、可靠性和作业人员的安全性。《煤矿安全规程》第一百二十八条明确规定：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用三专（专用开关、专用电缆、专用变压器）供电，专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电；备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源，当正常工作的局部通风机故障时，备用局部通风机能自动启动，保持掘进工作面正常通风。那什么是“三专两闭锁”呢？简要的讲就是指：专用开关、专用电缆、专用变压器；两闭锁即：风电闭锁，瓦斯电闭锁。咱们先讲三专：专用开关，是指专为局部通风机供电用的高压防爆开关和低压馈电开关。专用电缆，是指由专用变压器的低压侧接出专为局部通风机供电的电缆。专用变压器，是指中央或采区变电所内设立的专供局部通风机使用的变压器，此变压器不允许带其它采掘电气负荷。专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电；备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源。只有实现“三专”供电，才能做到可靠供电、供风。上述“三专”供电简称风机专线，它的负荷就是风机，是实现风机连续运转供风的前提。其实，井下其它负荷的线路常称为动力专线，它所带的负荷是风机以外的井下其他负荷，动力专线因所带的负荷多，则故障多，极易造成跳闸断电，如局部通风机未做到三专供电，则造成掘进工作面经常因停电而停风，从而给作业人员带来安全威胁或导致事故发生。那咱们再讲两闭锁，两闭锁即：瓦斯电闭锁、风电闭锁。瓦斯电闭锁：当掘进工作面或掘进工作面回风流中，瓦斯浓度超过规定时，系统能自动切断瓦斯传感器控制范围内或供风区域内的全部非本质安全型电气设备的电源。而局部通风机仍照常运转，系统解锁前不能实现人工送电。风电闭锁：若局部通风机停止运转或工作面风量达不到规定值时，系统能自动切断瓦斯传感器控制范围内或供风区域内的全部非本质安全型电气设备的电源（除备用风机电源外的）。必须采取专门措施，解除闭锁，开动局部通风机，排除瓦斯，恢复供风、方可恢复供电。这里需要强调的是：“两闭锁”数据和信息的采集，关键是传感器，因此，传感器的有效，正确安装、正常使用是实现“两闭锁”的根本。咱们讲讲传感器，那什么是传感器呢，最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。它具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及形式灵活多样等优点。故而在很多行业被广泛使用。以上内容就是“三专两闭锁”。电机的分类特点用途【分类】1、按工作电源分类根据电机工作电源的不同，可分为直流电机和交流电机。其中交流电机还分为单相电机和三相电机。2、按结构及工作原理分类电机按结构及工作原理可分为直流电机，异步电机和同步电机。同步电机还可分为永磁同步电机、磁阻同步电机和磁滞同布电机。异步电机可分为感应电机和交流换向器电机。感应电机又分为三相异步电机、单相异步电机和罩极异步电机等。交流换向器电机又分为单相串励电机、交直流两用电机和推斥电机。直流电机按结构及工作原理可分为无刷直流电机和有刷直流电机。有刷直流电机可分为永磁直流电机和电磁直流电机。电磁直流电机又分为串励直流电机、并励直流电机、他励直流电机和复励直流电机。永磁直流电机又分为稀土永磁直流电机、铁氧体永磁直流电机和铝镍钴永磁直流电机。3、电机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电机、电容运转式单相异步电机、电容起动运转式单相异步电机和分相式单相异步电机。4、电机按用途可分为驱动用电机和控制用电机。驱动用电机又分为电动工具用的电机（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）、家电用电机及其它通用小型机械设备用的电机（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等。控制用电机又分为步进电机和伺服电机等。5、按转子的结构分类电机按转子的结构可分为笼型感应电机（旧标准称为鼠笼型异步电机）和绕线转子感应电机（旧标准称为绕线型异步电机）。6、按运转速度分类电机按运转速度可分为高速电机、低速电机、恒速电机、调速电机。低速电机又分为齿轮减速电机、电磁减速电机、力矩电机和爪极同步电机等。调速电机除可分为有级恒速电机、无级恒速电机、有级变速电机和无级变速电机外，还可分为电磁调速电机、直流调速电机、PWM变频调速电机和开关磁阻调速电机。异步电机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。【用途】1、伺服电动机它的“伺服”性能，因此而得名。伺服电动机有直流和交流之分，最早的伺服电动机是一般的直流电动机，在控制精度不高的情况下，才采用一般的直流电机做伺服电动机。但随着控制精度要求的提高，现在采用的多是小功率的直流电动机。用作自动控制装置中执行元件的微特电机，又称执行电动机。其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。即能将输入的电信号转换为电机轴上的机械输出量，拖动被控制元件，从而达到控制的目的，故而伺服电动机广泛应用于各种控制系统中。2、步进电动机步进电动机主要应用在数控机床制造领域，由于步进电动机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以一直被认为是最理想的数控机床执行元件。除了在数控机床上的应用，步进电机也可以用在其他的机械上，比如作为自动送料机中的马达，作为通用的软盘驱动器的马达，也可以应用在打印机和绘图仪中。3、力矩电动机力矩电动机具有低转速和大力矩的特点。一般在纺织工业中经常使用交流力矩电动机，其工作原理和结构和单相异步电动机的相同。4、开关磁阻电动机开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，结构极其简单且坚固，成本低，调速性能优异，是传统控制电动机强有力竞争者，具有强大的市场潜力。5、无刷直流电动机无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在控制系统中有很大的应用。6、直流电动机直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。7、异步电动机异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。在家用电器中应用比较多，例如电扇、电冰箱、空调、吸尘器等。8、同步电动机同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。软启动装置造成起动瞬间出现极大的电流，会严重损害电机和影响电网。所以大功率的电机一般采用降压，变频等方式启动，这些启动方法统称软启动。软启动是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为SoftStarter。软启动的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管交流调压器。运用不同的方法，改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中，软启动的输出是一个平滑的升压过程，直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作。软启动的优点是降低电压启动，启动电流小，适合所有的空载、轻载异步电动机使用。缺点是启动转矩小，不适用于重载启动的大型电机。变频调速器编辑变频调速器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。▪相关问答变频调速器（frequencychanger/frequencyconverter）是一种用来改变交流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变频调速器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的出现，人们已经可以生产完全独立的变频调速器。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说，有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。历史编辑变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM－VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。分类编辑按照主电路工作方式分类，可以分为电压型变频器和电流型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器；按照工作原理分类，可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类，可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。工作原理编辑我们知道，交流电动机的同步转速表达式为：n=60f(1－s)/p(1)式中n异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s电动机转差率；p电动机极对数。由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。控制方式编辑低压通用变频输出电压为380～650V，输出功率为0.75～400kW，工作频率为0～400Hz，它的主电路都采用交-直-交电路。其控制方式经历了以下四代。1.U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式其特点是控制电路结构简单、成本较低，机械特性硬度也较好，能够满足一般传动的平滑调速要求，已在产业的各个领域得到广泛应用。但是，这种控制方式在低频时，由于输出电压较低，转矩受定子电阻压降的影响比较显著，使输出最大转矩减小。另外，其机械特性终究没有直流电动机硬，动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意，且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化，转矩响应慢、电机转矩利用率不高，低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降，稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。2.电压空间矢量(SVPWM)控制方式它是以三相波形整体生成效果为前提，以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的，一次生成三相调制波形，以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进，即引入频率补偿，能消除速度控制的误差；通过反馈估算磁链幅值，消除低速时定子电阻的影响；将输出电压、电流闭环，以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多，且没有引入转矩的调节，所以系统性能没有得到根本改善。3.矢量控制(VC)方式矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相－二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下