统控制的程序和监测中心送来的各 种系统监测信
号, 经逻辑处理后送至开关磁阻电机控制器, 根据指
令的要求实现启动、运转方向、调速、系统保护和故
障停机等功能; 手动控制信号同样可输入 PLC, 实现
绞车司机的手动控制 功能。同时 PLC 可通过扩展
的显示模块以中文方式显示梭车的运行状态或故障
类型。 PLC可编程控制器是标准结构, 设置在专用
转子转角;
L 绕组电感。 对于恒定 负载转矩 TL, 电机转速 n 的 表达式 为:
n = K ( ) U / TL
[ 2]
式中: K ( ) 控制参数。
由式 [ 1]可知, 转矩的大小与方向均与绕组电
流的方向无关, 若改变相电流的大小, 则可改变电动
机转矩的大小。当 dL d
>
0 时,
将 产生电动转 矩;主要技 Nhomakorabea参数如下:
PLC型号
S7-200系列 CPU 226D C /继电器
数字量扩展模 块 EM 223 24 V DC 8 输入 /8 继电 器输
出
模拟量扩展模块 EM 231
输入电压
~ 220 V /50 H z
输入点数
24扩展 8点
输出点数
16扩展 8点
输出类型
继电器输出
消耗功率
20 W
辅助电源
2005年第 4期
煤矿机电
1
设计研究
无极绳牵引车开关磁阻电机调速系统设计
王眉林
(中国矿业大学 机电工程学院, 江苏 徐州 221008)
摘 要: 本文介绍了开关磁阻电机调速系统 (简称 SRD) 的系统组成及调速原理, 着重介绍了无
极绳牵引车 SRD设计, 电气系统组成、性能检测及实际应用情况。
关键词: 开关磁阻电机调速系统; 无极绳牵引车; 设计
当
dL d
<
0时,
则产生制动转矩。
由式 [ 2] 可知, 要改变开关磁阻电机的转速, 可 以采用调节电源电压或绕组端电压 U 和改变控制
参数 K ( )两种控制方式。 由上可知, SRD其基本调速原理就是通过控制
电机的端电压, 进而控制绕组电流的大小以及改变 绕组通电顺序, 便可控制电动机的转矩、转速、转向 和工作状态。
4 性能测试及试验
( 1) 性能测试 主要通过试验装置和场地运行对牵引绞车进行 测试。场地运行可测试系 统运行情况, 如启动、停 车、变坡及下坡时回馈单元运行情况, 但负载不能加 载到位; 试验装置主要检测设备最大牵引力、最小张 紧力、工作制动及紧急制动的制动力, 并检验额定或 超载工况条件下 SRD 系统的工作状况。试验装置 如图 4所示。
及适用范围, 特别是解决启动、停车时冲击问题方面 起到了积极的作用, 但对于无极绳牵引车这一特殊 的煤矿井下辅助运输设备而言, 仍未能从根本上实 现技术升级。
开关磁阻电机调速系统 ( 简称 SRD) 具有起动 转矩大、调速范围宽广、运行效率高等特点, 煤炭行 业已在地面矸石山无极绳绞车和电牵引采煤机上进 行应用, 取得了较好的效果, 为开关磁阻电机调速技 术在无极绳牵引车上应用研究打下了基础, 使进一 步推动我国无极绳牵引车向高技术、多元化方向发 展成为可能。
额定电压
660 V /50 H z
冷却方式
控制器水冷; 电机风冷
电机结构
12/8极
绝缘等级
H级
LED 显示
梭车速度、梭车位置、运行状况、故 障类
型
保护类型
过压、欠压、缺 相、堵 转、过载、过 热、超
速保护等
能量回馈
PWM 控制方 式
2) 控制中心单元 由西门子公司生产的 S7-200系列可编程控制
器 ( PLC) 构成核心, PLC 接受按钮控制信号, 根据系
图 1 系统框图
( 2) 工作原理
开关磁阻电机为 12 / 8极三相 SRM 电机, 定、转 子都是齿槽相间的双 凸极结构。根 据磁场力的原
理, 它是一个有绕组的八极或十二极的定子和一个
无绕组的转子构成。当沿着直径方向相对的两个定
子绕组通以直流电, 形成一个磁场, 使相对的一对转
子受力旋转与定子磁极中心线重合, 这样连续给定
3 采用 SRD 设计无极绳牵引车
( 1) 无极绳牵引车性能参数
无极绳牵引车属于绳牵引轨道运输系统设备,
主要由无极绳牵引绞车、张紧装置、梭车、尾轮及导
向轮组组成。通过钢丝绳组合成一套完整的轨道运
输系统, 绞车滚筒与钢丝绳产生摩擦力, 通过钢丝绳
实现重物牵引。系统动力为无极绳牵引绞车, 采用
机械传动方式, 抛物线型绳衬。绞车由开关磁阻电
2003 ( 6) 作者简介: 王吴宜 ( 1967- ) , 女, 高级 工程 师。 1990 年毕业 于河北 理工大学电气自动化专业, 现在开滦集 团公司技 术中心电 气工程研 究所从事工业控制与电气自动化方面的开发及应用, 发表论文数篇。
( 收稿日期: 2005- 05- 08; 责任编辑: 姚克 )
2 系统组成及控制原理
( 1) 系统基本组成 从整机和产品结构来看, 主要由电机和控制器 两部分组成。从功能部件上分, 由开关磁阻电机、角 位移传感器、功率电路和控制电路四部分组成, 其中
2
煤矿 机电
2005年第 4期
电机部分包括角位移传感器; 控制器部分含功率电 路和控制电路。煤矿用电机电压有 660 V 和 1140 V 两种, 功率主要有 22 kW、37 kW、110 kW 和 132 kW 几种。系统组成如图 1所示。
2005年第 4期
煤矿机电
3
SRD 电机 、漏 泄通 讯系 统 、电 液 制 动 闸、就 地 操 作台 均单独具有隔爆功能, 其它部件均安装在专用隔爆
箱内。
1) 牵引电机单元 采用开关磁阻电机调速系统 ( SRD ), 结合井下
实际特点进行专门设计, 符合电压要求等级、防爆、
冷却方式等要求; 开关磁阻电机为风冷式隔爆型, 由
一个四相 8极 定子、6 极转子组 成, 特点 是相极适
中、转矩脉动小、启动较平稳、经济性较好。其主要
电气参数为:
额定功率
110 kW
额定转速
1000 r/m in
额定转矩
1050 Nm
过载倍数
1. 2
调速范围
0~ 1000~ 2500 r /m in
(额定转速以下为恒转矩, 额定转速 以上为恒功率 )
WANG M ei-lin ( School of M echan ica l& E lectric Eng ineering, Ch ina Un iversity of
M in ing and T echno logy, Xuzhou 221008, China) Ab stract: T his paper introduces the system atic structure and speed regu lating principle of speed regu lating system for the sw itched reluctance m o tor, emphatically exp la ins the design o f speed regu lating system, structure of the electric system, perform ance detection and pract ica l applied c ircum stance for end less- rope tow ing vehic le. Keyw ords: speed regulat ing system of sw itched re luctance m oto r; endless- rope tow ing veh icle; design
子极绕组通电, 使转子连续旋转。在转子上设置转
子传感器用于确定定子绕组何时需要通电和断电, 转子的速度是由连续开闭定子磁极绕组的速度来决
定。
( 3) 调速原理
根据机电能量转换原理, 忽略磁路饱和及边缘 效应, 电动机转子上产生的电磁转矩 T 为:
T ( , i) =
1 2
i2
dL ( d
)
[ 1]
式中: i 绕组电流;
的隔爆箱内。
输出转距由通过绕组的电流来决定。其控制过
程为: 660 V 三相电源进入, 经整流变成直流; 直流
滤波器使直流更平稳; 平直的直流送进开关磁阻控
制器控制电机定子绕组的直流端; 开关磁阻控制器
控制变频器的开关频率, 以改变开关磁阻电机的速
度、输出转矩, 达到调速的目的。其控制系统框图如
图 3所示。
机、电液控制闸、手闸、减速器、滚筒及底座等组成。
主要性能参数为:
额定功率
110 kW
额定牵引力
90 kN
梭车速度
0~ 2. 5 m / s
适用倾角
0 ~ 15
滚筒直径
1400 mm
轨距
600, 900 mm
最大运距
3000 m
( 2) 电气系统设计
电气系统由电机驱动控制、PLC 系统控制及通 讯传输三大部分组成。电机驱动控制部分是以开关
磁阻电机控制技术为中心系统控制; 监控中心是以
PLC可编程控制器完成系统的控制、监控, 运行参数
监测, 故障显示等功能; 通讯传输、发射、接收部分采
用泄漏电缆通信传输 讯号, 实 现对讲及急停功 能。
其电气系统结构框图如图 2所示。
图 2 电气系统结构框图
( 3) 电气系统组成 该系统包括牵引电机单元、控制中心单元、漏泄 通讯系统、就 地操作台及其他 一些辅助电器元 件。
中图分类号: TM 352; TP273