第3章 矿山提升运输设备电气控制（2）讲解

第二节直流提升机电气控制直流他励电动机具有良好的运行性能，机械特性好，可以实现无级启动和调速。通常用于调速性能要求较高的大功率提升机电气控制系统。一、V-M直流提升机电气控制系统V-M直流调速系统调速平滑稳定，调速范围宽，容易实现提升自动化，因而得到广泛的应用。它是一套相对独立的控制系统，由高压配电、低压配电、调速控制系统、保护装置、司机操作显示台、工控机监控设备以及其他设备等组成。（一）V-M直流提升可逆电气控制系统的主要电控设备高压配电设备提升机的高压供电系统通常是6.3kV的三相交流供电电网，由高压配电设备送给整流变压器、动力变压器等设备。它包括高压进线柜、高压馈电柜和检测保护柜等。(1)高压进线柜：一般情况下高压进线柜有2台，提供双回路高压进线，互相闭锁，将上级变电所高压电网引入提升机高压供电系统。(2)高压馈电柜：它为整流变压器、动力变压器提供电源。数量与提升机的传动方案有关。(3)检测保护柜：只设1台，内设避雷器、电压互感器，对提升机电网进行保护，并为高压系统的测量、保护回路提供电压信号。低压配电柜低压配电柜为提升机电控系统及其有关设备提供各种动力、操作控制、照明等电源。可编程控制器电源柜可编程控制器电源柜由高精度的稳压电源组成，为可编程控制器系统中的设备提供电源，如可编程控制器中的电源模块、数字量模板、模拟量模块等。可编程控制器柜可编程控制器柜参与提升机系统的速度给定、位置检测、行程控制、模拟量处理、状态综合、故障记忆、操作联锁及保护等。控制柜控制柜通常设2台。分别称为1#控制柜和2#控制柜。主要担负提升机电控系统的操作、控制、联锁、硬件安全回路以及故障保护作用。调节柜调节柜主要担负提升机传动系统的双闭环调节控制作用，有模拟系统和全数字系统两种。励磁柜励磁柜为直流电动机提供励磁。对于模拟系统，由1台变流器组成，其调节系统在调节柜内。对于有些全数字系统，其调节、变流部分都设在本柜内。变流柜变流柜具体数量与传动系统方案有关，由晶闸管装置组成，是传动系统的功率设备。切换柜当一组变流柜故障后可通过本柜切换，使系统在满载，1/2额定速度下继续运行。司机操作显示台操作司机正面为显示台，左右各一个操作台。显示台设有各种与提升机运行有关的指示仪表、状态、故障显示灯、数字式深度显示器和机械式深度指示器。左操作台和右操作台上设有转换开关、控制按钮及开车手柄机构。可以选择提升机的运行方式、提升种类、旁路故障、试验方式，以及启动、停止辅助设备，确认故障、复位事故信号、复位安全回路以及进行开车操作等。谐波抑制柜谐波抑制柜是为抑制提升机变流设备对电网的谐波干扰而设置的。可根据需要来定。工控机监控设备可通过工控机与可编程控制器进行点对点通信，并在工控机显示器上直观地显示提升机运行的各种状态、故障信号，然后通过打印机将这些信号打印出来。工控机中的组态画面显示主要有：系统控制原理简要说明、提升系统方框图、高低压配电系统图、井筒开关状态图、提升容器运行方向状态图、可编程控制器配置系统图、制动闸控制系统图等。在组态图中信号的状态变化是通过代表该信号图块颜色的变化来表现的。变量则是用数字直接显示的。同时，该系统不仅能显示当前的故障，而且还对过去发生的故障有记忆功能，可以定时打印生产报表。其他设备整流变压器、动力变压器、直流快速开关、直流电抗器、测速发电机、光电编码器和井筒开关等。（二）V-M直流提升机可逆调速系统的电路组成及工作原理V-M直流提升机可逆调速系统分为电枢换向的可逆调速系统和磁场换向可逆调速系统两种方案。电枢换向的可逆直流调速系统如图所示，在励磁恒定条件下，电动机转矩的大小和方向是通过改变电枢变流器输出电流的大小和方向实现的。电枢换向的可逆调速系统磁场换向的可逆直流调速系统如图所示，在电枢电流方向不变的条件下，转矩极性的改变是通过改变励磁电流的方向来实现的。磁场换向的可逆调速系统两种方案的特点及适用场合见表

下面分别介绍两种方案的电路组成及工作原理。方案12简称磁场换向电枢换向优缺点1．励磁回路为两套可逆变流器，所需容量小，电枢回路只用一套变流器；2．可方便实现四象限调速；3．控制系统较复杂；4．快速性差、换向时间长，须3～5倍强励磁1．电枢回路要用二套变流器，所需容量大；励磁绕组为一套硅整流器；2．可方便实现四象限调速；3．控制系统较简单；4．快速性好适用场合大功率中等功率1、电枢换向的直流提升机可逆调速系统的电路组成及工作原理电路组成电枢换向的直流提升机可逆调速系统的电枢回路设置两套晶闸管变流装置。其系统的组成如后图所示。电枢换向的直流提升机可逆调速系统组成交流电源开关设备交流电源开关设备应具有双回路进线，由电压、电流测量，失压、过流保护以及电动操作机构的成套开关柜组成。用来将变流设备接入交流电网。晶闸管变流设备晶闸管变流设备包括晶闸管变流装置以及配套的整流变压器、电抗器、直流快速开关以及其他的辅助装置。变流设备在V－M提升可逆调速系统中是进行能量传递的桥梁，也是实现对生产机械参量（如速度、转矩等）控制的一个功率放大器，是V－M提升可逆调速系统的主体，称为主回路。晶闸管变流装置包括触发装置、冷却装置及过电压、过电流保护电路。电枢整流装置根据功率及控制要求选择多个晶闸管变流柜构成一套完整的可逆变流装置，其输出电流可反向。磁场变流装置为恒流电源装置，仅用一个硅整流柜，其输出电流为单方向。控制系统V-M提升机可逆调速系统的控制系统是由自动调节系统、检测及反馈环节、操作及保护回路等控制单元所组成的一整套控制装置。该装置与变流设备组合在一起控制生产机械的某些参量（如速度、转矩等），以达到自动调节的预期效果。直流电动机在晶闸管变流器供电的传动系统中，直流电动机除满足一般传动电动机的基本要求外，还需适应晶闸管变流器供电所产生的不利影响。如直流电流中含有脉动成分，电枢电流在轻载时使特性变软、电动机换向火花增大、铜损加大以及产生噪声等。因此，用于晶闸管供电的直流电动机应进行特殊的设计或者采取相应的措施。工作原理直流提升机可逆调速系统的电路原理框图如图3‑21所示，它是由速度调节器ASR、电流调节器ACR、测速发电机TG、电流互感器TA、触发装置GT等构成的转速、电流双闭环调速系统。

双闭环调速系统的稳态结构图和静特性双闭环调速系统静特性V—M双闭环直流调速系统的稳态结构图和静特性如图所示。在正常运行时，电流调节器是不会达到饱和状态的，因此，对于静态特性来说，只有转速调节器有饱和与不饱和两种情况。

转速调节器饱和工作状态

当ASR输出达至限幅值

时，转速外环呈开环状态，转速的变化对系统不再产生影响。双闭环系统变成一个电流无静差的单闭环系统。稳态时得

（3‑4）

双闭环调速系统的动态特性动态数学模型调整系统的启、制动过程称为动态过程，在单闭环调速系统动态数学模型的基础上，绘出双闭环调速系统的动态结构图，如图所示。双闭环调速系统的动态结构图

启动过程分析

双闭环调速系统突加给定电压

，由静止状态启动时，转速和电流的过渡过程如图所示，分成三个阶段，分别标以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调整系统启动时的转速和电流

双闭环调速系统的启动过程有三个特点：①饱和非线性控制。②准时间最优控制。③转速超调。V－M可逆系统的制动过程可逆系统常采用两组晶闸管装置供电，正组VF和反组VR。两组装置有四种工作状态，实现电动机的四象限可逆运行，如图所示。图

3‑27反并联可逆系统四个象限运行状态图

图

3‑27反并联可逆系统四个象限运行状态图交流电能通过晶闸管装置VF变换为直流电能供给电动机，电动机将电能变换成机械能带动负载。

图

3‑27反并联可逆系统四个象限运行状态图

图

3‑27反并联可逆系统四个象限运行状态图

由以上分析可知，电动机从正转到停止，是由第一象限到第二象限；电动机从反转到停止，是由第三象限到第四象限。电动机从正转到反转是由第一象限经第二象限到第三象限；电动机从反转到正转是由第三象限经第四象限到第一象限。②动态抗干扰性能。包括抗负载扰动和抗电网电压扰动。抗负载扰动：负载扰动作用在电流环之后，只能靠转速调节器来产生抗扰作用。因此，在突加（减）负载时，必然会引起动态速降（升）。为了减少动态速降（升），要求系统具有较好的抗干扰性能指标。抗电网电压扰动：在如图3‑28(a)所示的单闭环调速系统中，电网电压扰动和负载电流扰动

都作用在被负反馈环包围的前向通道上，对静特性而言，系统对他们的抗扰效果是一样的。但从动态性能上看，由于扰动作用的位置不同，还存在着及时调节上的差别。负载扰动

作用在被调量n的前面，它的变化经积分后就可被转速检测出来，从而在调节器ASR上得到反映。电网电压扰动的作用点离被调量更远，它的波动反映到转速调节器上要滞后。在如图3‑28(b)所示的双闭环调速系统中，由于增设了电流内环，电网电压波动被包围在电流环之内。因此，在双闭环调速系统中，由电网电压波动引起的动态速降比单闭环系统小得多。动态性能：①动态跟随性能。双闭环调速系统在启动和升速过程中，在电流受电动机过载能力约束的条件下，有很快的动态跟随性能。在减速过程中，由于主电路电流的不可逆性，跟随性能变差。②动态抗干扰性能。包括抗负载扰动和抗电网电压扰动。抗负载扰动：负载扰动作用在电流环之后，只能靠转速调节器来产生抗扰作用。因此，在突加（减）负载时，必然会引起动态速降（升）。为了减少动态速降（升），要求系统具有较好的抗干扰性能指标。抗电网电压扰动：在如所示的单闭环调速系统中，电网电压扰动和负载电流扰动都作用在被负反馈环包围的前向通道上，对静特性而言，系统对他们的抗扰效果是一样的。动态性能存在着及时调节上的差别。负载扰动

作用在被调量n的前面，它的变化经积分后就可被转速检测出来，从而在调节器ASR上得到反映。电网电压扰动的作用点离被调量更远，它的波动反映到转速调节器上要滞后。在如图所示的双闭环调速系统中，由于增设了电流内环，电网电压波动被包围在电流环之内。因此，在双闭环调速系统中，由电网电压波动引起的动态速降比单闭环系统小得多。2、磁场换向的直流提升机电气控制系统电路组成与工作原理V－M直流提升机控制电路较多，但各类控制电路的基本工作原理相似。这里仅介绍磁场换向逻辑无环流直流提升电动机控制电路磁场换向逻辑无环流直流提升机电气控制系统提升电动机电枢回路及控制提升电动机电枢回路及其控制部分，由电枢主回路、变流装置、电流调节、速度调节及提升速度给定等部分组成。电枢主回路提升电动机电枢主回路由交流供电电路、变流电路、直流电枢电路组成。交流供电电路

高压6kV交流电源经隔离开关QS、油开关QF向2台变压器T1、T2供电，以满足大容量电动机功率的要求。2台变压器二次侧的星接绕组和角接绕组分别向四组全控桥提供相位互差π/6的交流电源，以构成12脉动接线方式；6kV高压侧的避雷器F1用于变流装置的雷击过电压保护；四组全控桥交流测所接的电流互感器1TA～4TA，用于向电流检测装置提供电动机电枢电流信号，以进行电流闭环控制。变流电路

电路中的四组全控桥接线形式完全相同。其中一组电路接线如图所示。电枢回路全控桥接线

直流侧的RC阻容吸收电路用于瞬时过电压保护；硒堆VD1、VD2和R2用于直流侧电感元件的过电压保护。当直流侧因电路通断使电感元件产生高电压时，硒堆被击穿导通，为电感元件释放能量提供通路，从而避免感应高电压对晶闸管的冲击；直流侧的电流继电器KA用于交流装置的过电流保护，当电路发生过电流故障时，KA动作，通过快速开关2SQ1或2SQ2切断直流主回路。另外每组全控桥还设置了相应的直流电压、电流显示仪表，以监视全控桥的工作情况。

直流电枢电路

变流装置直流侧所装设的2台直流快速开关2SQ1、2SQ2用于装置的过流保护和过电压保护，当系统发生过电流和过电压时，通过继电器控制电路使直流快速开关跳闸，从而起到保护作用。同时，当一侧的变流装置出现故障跳闸后，可使另一侧的全控桥在功率降低一半的条件下维持运行。主电动机直流回路的过电压继电器1KV和接地继电器KD1、KD2，分别用于主电动机的过电压保护和接地保护。当电动机电枢绕组电压超过规定值时，1KV动作可通过直流快速开关2SQ1、2SQ2切断电源回路。当电动机发生接地故障时，KD1、KD2动作，通过控制电路发出报警信号或切断电动机电源。同时控制回路相应的接触器动作，短接继电器KD1、KD2，以防止长时通过较大的接地电流而被烧毁。平衡电抗器L1用于平衡全控桥之间的瞬时电压差；平波电抗器L2用于电动机的直流滤波，并保证电流连续所需要的电感值。当所选平波电抗器电感量较大时，可并接避雷器F2作为电抗器的过电压保护。电枢主回路变流装置的触发控制电枢主回路的四组全控桥分别由四组触发装置控制。每组全控桥的触发装置需要输出六路触发脉冲，分别控制六个桥臂上的晶闸管组。本系统采用同步信号为锯齿波的触发电路，采用12脉动接线、顺序控制方式。故全控桥VC1、VC3和VC2、VC4分别平行控制，即四组触发装置TR1～TR4输出脉冲的控制角分别为α1=α3，α2＝α4，在全控桥VC1和VC2之间（及VC3和VC4之间）采用顺序控制。全控桥VC1和VC2的控制特性如图所示（桥VC3、VC4的控制特性与此完全相同）。本系统选变流器的最小控制角αmin和最小逆变角βmin均为π/6。图中特性曲线UdI为桥VC1的控制特性，曲线UdⅡ为桥VC2的控制特性，曲线Ud为两桥合成的控制特性。顺序控制电路的输出为了实现系统顺序控制的特性，在电动机启动加速时，要求桥VC1的触发装置输出脉冲控制角αl=αlmax=βlmin，输出最大逆变电压，并保持不变；桥VC2触发装置输出脉冲的控制角由α2max逐渐减小至α2min＝π/6，输出由最大逆变电压变化到最大整流电压UdⅡ；然后再使桥VC1触发装置的控制角由αlmax逐渐减小，其合成电压Ud=UdI+UdII由零逐渐增大(Ud>0)，以调节提升机的加速过程。当αl=αlmax=π/6时，Ud达到最大，对应提升机等速阶段的运行。提升机减速时，两桥触发装置的输出脉冲控制角依次由最小移至最大，即先由αlmin→αlmax=βlmin，再由α2min→α2max=β2min；待电动机励磁磁场换向后，调节桥VC2的触发装置控制角逐渐减小，以实现提升机提升制动电流的调节。当提升机进入爬行阶段时，两桥触发装置输出脉冲控制角的调节方法重复以上过程，但此时桥VC1触发装置输出脉冲的控制角应为爬行速度对应的某一角度，以便使变流装置输出的直流电压与爬行速度对应。当提升机运行到终点施闸停车后，两桥触发装置的控制角都拉向最大，即αl=αlmax，α2=α2max，VC1，VC2均处于最大逆变状态，以便下次开车。电枢主回路的电流调节电路电枢主回路的电流调节电路用于将前级的给定信号与电枢电流反馈信号比较、放大，并输出触发装置所需要的控制电压，以便按变流装置控制的方式对系统进行自动控制。以调节器ACR1为例介绍其工作原理。初始值整定器

根据系统的控制特点，电流调节器的输出特性如图(a)所示。如果利用两个初始值整定器将电流调节器输出的控制电压Uk分别偏移一定程度，使初始值整定器形成如图(b)所示的特性，即可实现顺序控制的要求。由图(b)所示的特性可见，当电流调节器输出的控制电压Uk=－Ukm时，两初始值整定器输出的控制电压均为正限幅，即+Uklm=+Uk2m。将使两组触发装置输出脉冲的控制角均为最大，即α1=αlmax=β1min，α2=α2rnax=β2min，对应两全控桥VC1、VC2的最大逆变状态；当电流调节器输出的控制电压上升为零时，两初始值整定器输出的控制电压仍为：Ukl=－Uklm，Uk2=+Uk2m，则两组触发装置输出脉冲的控制角分别为：αl＝αlmin，α2＝α2max=β2rnin，使桥VC2仍为最大逆变状态，桥VC1变为最大整流状态；当电流调节器输出的控制电压继续上升为正限幅值时，将使两触发装置输出脉冲的控制角移至最小，即αl＝α1min，α2=α2min，保证了桥VC1工作状态不变，并使桥VC2也工作在最大整流状态。当电流调节器输出的控制电压以相反的过程变化时，通过两触发装置可使两组全控桥VC1、VC2顺序自然地变为逆变状态，从而实现顺序控制的要求。电流自适应环节

电流自适应环节由电流状态鉴别电路和自适应调节电路组成。它的输入端接电枢电流检测信号。其电路原理如图所示电流调节电路当电枢电流连续时，电流检测信号通过频率变压器Tf耦合，感应至由变压器次级绕组和电容Cl组成的谐振回路，其谐振频率为50Hz～70Hz。当电流连续时，电流检测信号中50Hz～70Hz的交流分量较大，可在谐振回路形成很强的电压信号，该电压经整流桥VR1整流，电阻R2、R3和电容C2组成的T型滤波器滤波，可将稳压管VZ1击穿，使截止桥VR2导通，则A点与B点变为等电位而接“0”，电流自适应调节电路输出为零而自动退出系统控制。当电枢电流断续时，电流检测信号中50Hz～70Hz的交流分量极小，不能引起谐振回路共振而输出很小电压，不能击穿稳压管VZ1，故桥VR2处于截止状态，使A点与B点断开，电流自适应电路自动投入工作。其输出加在电流调节器的输入端，从而使电流调节器的输出电压比电流自适应电路投入前增大，这表明电流调节器在电枢电流断续时提高了放大倍数，改善了系统运行特性，使系统在电枢电流断续时具有与电流连续时基本相同的调节性能。电流调节器

电流调节器是直流提升控制系统中作为电流反馈控制的内环调节元件，由比例－积分运算放大器构成。其作用是将给定信号与电枢电流的反馈信号进行综合后，向初始值整定器输出控制电压，以便使系统获得快速的电流响应，加快提升系统的启动和制动过程，同时可使变流装置和电动机免受尖峰电流的冲击。

电流调节电路在提升机正常运行过程中，当电流反馈信号小于给定信号时，电流调节器输出正值控制电压，对应变流装置输出的直流电压增大，提升机加速，电枢电流上升；当电流反馈信号大于给定信号时，电流调节器输出的控制电压降低，对应变流装置输出直流电压降低，提升机减速，电枢电流下降，从而实现电枢电流的自动调节；当反馈信号与给定信号相等时，电流调节器输入电压变为零，此时，由于调节器的积分作用，其输出电压将取决于电路中积分电容上所储存的电压UC。变流装置在这一控制电压作用下输出相应的直流电压，使提升机按此时给定速度匀速运行。当电枢电流很大时，将会使电流调节器输出的控制电压接近或达到负限幅，触发电路输出脉冲控制角迅速增大，变流电路进入逆变状态，从而使直流输出电压陡降，起到截止电枢电流作用。当给定信号为零时，由于各种原因会使变流电路交流侧仍存在微弱的交流电流，其电流将通过电流检测装置加在电流调节器的输入端，影响系统的正常工作。为此在电流调节器输入端设置了电流补偿电路，保证电流调节器在给定信号为零时，输出控制电压亦为零。电流补偿电路由二极管VD、稳压管VZ及电位器RP等构成。通过电位器RP可使电流调节器输入端增加一个负值信号，调节RP可抵消检测电流对电路的影响。电路中的稳压管VZ及R组成稳压电路，保证补偿信号的稳定；二极管VD用于电路的单向补偿，不致使正值电压加在电流调节器输入端。当电枢主回路的快速开关2SQ1因故障跳闸时，通过控制电路使继电器3K断电，电流调节器输出端所接的继电器动断触点3K闭合，将电流调节器锁零。此时，可利用另一套电流调节器在功率降低1/2时维持提升机继续运行。速度给定及速度调节环节

速度给定除受主令信号控制外，还同时受行程给定装置和时间给定装置的双重控制。速度调节环节的作用是将提升机速度给定信号与提升机实际速度信号比较放大后，向电流调节器输出控制信号。速度调节环节由速度调节器、反相器及控制门等部分组成。其控制框图如图所示。速度调节控制框图①速度给定控制提升机速度给定控制由主控指令自整角机B、时间给定装置和行程给定装置三部分组成。其电路原理如图所示。速度给定控制电路原理图提升机运行的主控指令由主控自整角机B发出。主控自整角机转子装有操作手柄，通过控制操作手柄的旋转角度，使自整角机转子绕组输出相应的控制电压以对应不同的给定速度。转换开关SA用以决定运行方式：提升机检修运行时，触点SA1闭合，主控自整角机输出的控制电压经触点SA1加在整流桥VR1、VR2的交流侧。提升机正向运行时，方向继电器触点1KC1闭合，lKC打开，整流桥VR1输出的主控电压经电阻R2在电位器RP1的A点形成正值给定电压；提升机反向运行时，方向继电器触点1KC2闭合，1KCl断开，由整流桥VR2将主控电压经电阻R1加在电位器RP1上，使A点形成负值给定电压。当提升机自动运行或手动运行时，触点SA2闭合，主控自整角机B的输出电压经触点SA2送至自整角机Bf、Br的励磁绕组。Bf、Br，分别是由速度给定凸轮盘控制的正、反向行程给定自整角机。提升机正向运行时，方向继电器接点1KC1闭合，lKC2断开，主控自整角机的输出电压加在正向行程给定自整角机Bf上，其输出电压经整流桥VR3在电位器RP1的A点形成正值给定电压。提升机反向运行时，通过方向继电器的控制，主控自整角机的输出电压将加在反向行程给定自整角机Br上，通过整流桥VR4在A点形成负值给定电压。时间给定装置的给定积分电路如图3‑35所示。电路中的第一级运算放大器A1作为限幅环节，调节电位器RP3、RP4可改变其正负限幅值；第二级运算放大器A2与电容C构成积分环节。速度给定控制电路原理图两级间采用直接负反馈，故积分器输出电压的限幅值由行程给定装置输出端A点电压决定。由于该电路中的中间放大级包括在运算放大器A1中，故改变A1输出电压的限幅值，即可改变给定积分电路输出电压变化的速率，从而获得不同加、减速度的给定信号。电路中的继电器触点2K用于提升机初加速段与主加速段的转换。提升机启动时，触点2K为断开状态，电阻R3、R4分别串入正负限幅回路（对应提升机的正反向运行），使A1输出电压限幅值降低，积分器输出特性斜率变小（即输出电压变化速率较小），对应提升机的初加速度；经一定延时后，触点2K闭合，短接电阻R3、R4，使A1输出电压的限幅值增大，从而使积分器输出特性变陡。此时，给定信号对应提升机的主加速度。当U0上升到等于给定电压时，提升机按照给定速度稳定运行。因此，在提升系统中采用这种串联的速度给定方式，可保证提升系统的给定值在任何时候既不超过行程给定装置的给定速度，又不超过时间给定装置的给定速度，从而提高提升机运行的平稳性和安全可靠性。②速度调节电路速度调节电路由速度调节器、反相器及测速反馈电路构成。其电路原理及特性如图所示。速度调节器由比例－积分运算放大器构成。电路中的二极管VD1～VD4和小电容Cl、电阻R1组成速度调节器的微分负反馈，当速度调节器输出电压的变化速率超过一定数值时，可通过微分负反馈作用降低输出电压的变化率，从而保证提升机的速度变化不致过猛。图中的继电器触点K用于提升机启动时短接电阻R3，以减小速度调节器的比例放大倍数，使提升机启动过程快速、平稳。反相器是为控制门电路或有关电路提供与速度调节器输出电压反相的控制信号，以便实现各种不同的控制。其特性如图所示。③控制门电路控制门电路由电平检测电路和逻辑控制电路两部分构成。其工作原理如图所示。控制门电路中的二极管VD1、VD2构成钳位电路，用于改变速度调节器输出电压的极性，使其满足电流调节器输入信号恒为负的控制要求，以实现输入信号的绝对值转换。速度调节器输出信号和经反相器变换后的信号同时加在控制门的两个输入端，向控制门提供大小相等、方向相反的输入电压Uil、Ui2。当速度调节器输出正值信号时，该信号经电阻R2将使二极管VD2导通，并将B点钳位在零电位，故此时的正值信号不能被传送到控制门输出端；但经反相器反相的负值信号经电阻R1使二极管VD1截止，并通过R3由控制门输出。当速度调节器输出负值信号时，VD1导通，VD2截止，可使负值信号由控制门输出。可见，在二极管VD1、VD2的钳位作用下，控制门只能输出变化规律与速度调节器输出电压相同的负值信号，从而实现了对输入信号的绝对值转换。其特性如图所示。图中的其余部分构成控制门电路“开门”、“关门”控制，以实现提升电动机励磁磁场的可靠换向。电动机正、反向励磁电流经电流检测装置反送到控制门输入端。当电动机励磁磁场由正向励磁向反向励磁转换时，由于励磁电流下降较慢，电平检测器N1输出为高电位“1”。当正向励磁电流下降到额定励磁电流的30%时，N1输出低电位“0”。但反向励磁绕组还未投入工作，N2输出零电位，经或非门D输出高电位，二极管VD3导通将控制门输出端钳至高电位，从而关闭了速度调节器经变换后的负值信号，并通过后级的电流调节器使变流装置处于逆变状态等待；当正向励磁电流降为零时，Nl输出仍为低电位“0”。但由于反向磁场的建立需要一定时间，故N2输出仍为低电位“0”，所以控制门输出状态不变仍为高电位；当励磁电流上升到额定值的30%以上时，电平检测器N2输出高电位“1”，或非门D输出低电位，二极管VD3截止，控制门开放，将速度调节器相应的负值信号送至电流调节器，变流装置解锁，并在给定信号的作用下，使提升机转换为新的工作状态。当正常停车或事故停车时，通过控制电路使继电器4K动作，触点4K闭合，+12V直流电源经电阻R5使控制门输出高电位，通过电流调节器使变流装置处在最大逆变状态。电动机励磁回路提升电动机励磁回路由励磁主回路、变流装置、励磁电流调节器、无环流逻辑转换器等部分组成。励磁主回路本系统中的电动机采用磁场换向，故电动机励磁绕组由两组三相全控桥1VC、2VC组成的无环流反并联变流电路供电。其中一组用于正向励磁，一组用于反向磁励。磁场换向逻辑无环流直流提升机电气控制系统高压6kV三相交流电源经隔离开关QS、油开关QF向变压器T3供电，避雷器F3用于变流装置的防雷过电压保护。变压器二次输出的两路电源分别向两组全控桥1VC、2VC供电。每组全控桥中交流侧和直流侧及晶闸管采用的各种过压、过流保护电路，与电枢回路的全控桥VC1～VC4相同。在反并联的两组全控桥环路中设置4个均衡电抗器，用以抑制回路环流。变流回路中的两只电流继电器1KA、2KA用于过流保护。两组励磁电流检测装置的交流信号，分别由两组全控桥交流侧的电流互感器5TA、6TA二次引出。励磁主回路中的继电器KD3、KD4作为电动机励磁绕组的接地保护。两组全控桥触发装置1TR、2TR的控制电压，由励磁电流调节器输出。根据变流电路反并联接线方式的控制特点，两组触发装置的工作状态由无环流逻辑电路控制，保证两组全控桥只能有一组工作输出直流励磁电压，另一组被封锁而处于关断状态。励磁电流调节及换向控制磁场换向是用改变励磁电流方向的方法，实现电动机转矩的换向。在无环流控制方式中，利用逻辑转换装置对反并联的两组全控桥进行逻辑转换，以保证励磁方向的正确控制。电动机换向时，变流装置将产生10倍额定值的励磁电压，以加快磁场换向过程；电动机正常运行时，交流装置维持励磁电流的额定值。励磁电流的调节控制框图如图所示，经速度反馈调节后的给定信号经反相器反相后，分别送至励磁电流给定器和无环流逻辑转换装置的输入端。励磁电流的控制框图励磁电流给定器将速度给定信号按励磁电流的控制要求转换为励磁电流给定信号。励磁电流调节器将给定信号与励磁电流反馈信号进行综合放大后输出的电压信号，分别作为正组全控桥触发装置和反组全控桥触发装置的控制电压。由于两组全控桥为反并联接线，故在其中一组触发装置前加入反相器励磁电流给定器在磁场换向时，主电动机电枢电流Ia将要下降，其变化曲线如图(a)所示。(a)励磁电流换向过程为了缩短换向时间，在电枢电流Ia下降到一定数值（一般为0.3IaN）时，励磁电流I1由额定值I1N开始减小；当电枢电流降为零时，励磁电流Il也降为零（或接近零），并开始反向励磁；当反向励磁电流增大到0.3I1N左右时，电枢电流开始上升；当电枢电流上升到0.3IaN时，励磁电流达到额定值。这就是给定励磁电流信号的变化规律。由于在磁场换向过程中，速度调节器输出电压信号与给定励磁电流具有相同的变化规律，仅是两信号变化的速度（即特性曲线斜率）和最大值（限幅值）不同：电动机电枢电流下降时，对应的提升速度下降，电枢电流上升时，对应的提升速度升高，采用比例运算放大器作为励磁电流给定信号转换装置，将速度调节器的输出电压信号ui转换为励磁电流给定信号u0，其电路如图所示。调节电路中的电位器RP3，可改变运算放大器的比例系数，实现输出特性曲线斜率的调整；调节电位器RP1、RP2，可改变输出电压的限幅值，从而可获得理想的励磁电流给定特性。励磁电流调节电路

励磁电流调节电路由励磁电流调节器及反相器组成。其电路原理如图所示。励磁电流调节电路励磁电流调节器由比例－积分运算放大器构成。其工作原理与电枢电流调节器完全相同，主要用于电动机正常运行时励磁电流的稳定，并能在磁场换向时通过变流装置向电动机励磁绕组提供强励电压，以加快磁场换向。

励磁电流调节电路励磁电流调节器输入端的电流反馈信号分别取自正组和反组全控桥的工作电流，故反馈信号有正负之分，所以励磁电流给定信号的极性将与反馈信号极性对应。励磁电流调节器输出的负值控制信号对应正组全控桥的整流状态，经反相器反向后对应反组全控桥的逆变状态。在励磁磁场换向时，由于励磁电流开始上升较慢，电流反馈信号极小，此时加在励磁电流调节器输入端的两信号差值很大，故调节器输出很快达到限幅值，并将相应全桥的控制角拉至最小，从而使全控桥输出很高的励磁电压，加快励磁。随着励磁电流的上升，反馈信号增大，通过电流调节器的综合比较使其输出的控制电压降低，从而使励磁电流为额定值。为了防止强励电流变化太快而造成换向冲击，故在电路中反馈电阻R2上反并联两只稳压二极管VZ1、VZ2，抑制调节器输出电压的较大变化，从而限制励磁电流的上升率。在励磁电流反馈支路中，电阻R3～R6及电容C4、C5分别组成两个π型滤波电路，防止干扰信号影响电流调节器的正常工作；继电器触点SK，用于励磁变压器高压开关跳闸时将调节器锁零。无环流逻辑转换器无环流逻辑转换装置将速度给定信号与正、反向励磁电流反馈信号进行逻辑运算后，分别控制正组和反组全控桥的触发装置，保证两组全控桥一组工作，另一组被封锁，实现无环流控制。无环流逻辑转换装置工作原理如图所示。它由电平检测装置NA、NB、NC、ND和N1、N2或非门组合电路及两级带延时的RS触发电路D1、D2组成。无环流逻辑转换装置工作原理电路逻辑转换装置的输入信号分别取自提升机速度调节后的信号和励磁电流反馈信号。当区度调节器经反相器反相后的信号为正值信号时，要求反向励磁全控桥工作，该信号经电平险测器NC输出高电平“1”；为负值信号时，要求正向励磁全控桥工作，该信号经电平检测器NC输出低电平“0”。励磁电流反馈信号分别取自正组和反组全控桥电流检测装置的零信号险测输出端，当正组或反组全控桥工作时，有信号输出，对应的电平检测器输出高电平“1”；不工作时，输出低电平“0”。逻辑转换装置的输出信号，分别控制正组和反组全控桥的触发装置。当逻辑转换装置输出高电平“1”时，相应的触发装置有脉冲信号输出；当逻辑转换装置输出低电平“0”时，封锁相应的触发装置，不能输出脉冲信号。当逻辑转换装置根据提升机运行情况输入不同信号时，可得到逻辑电路各点的状态，见表（此表的状态是以正向运行结束，反向切换运行为例）。

状态2中，由于反向组全控桥开始工作，其磁场电流已建立，通过电平检测装置输出高电平“1”，经组合门电路N1、N2，使RS触发器D2输入端均为“0”状态，以维持其输出状态不变。同时由于R'端由“1”变为“0”，为触发电路翻转做准备，以便磁场换向。此状态可对应提升机反向运行。在状态3中，速度调节电路输出信号由正变负，对应提升机的减速阶段，故要求电动机磁场换向，以便进行发电制动。但由于励磁电流变化较慢，电流检测装置仍有反馈信号输出，故两组全控桥状态不变。在速度调节器经反相器输出信号变负时，励磁电流给定信号做相应变化，通过电流调节器和反相器将反向组全控桥的笔制角增大，使全控桥输出电压很快减小，并进入逆变状态，励磁电流迅速降低。在状态4中，反向励磁电流降为零，使电平检测器NA输出由“1””变“0”，经组合门N1（此时N1三个输入端均为“0”态）使S′端由“0”变“1”，RS触发电路状态翻转，输出状态变为

，Q=0，开放正向组全控桥触发脉冲，封锁反向组全控桥，正向励磁电流开始升高。在状态5中，正向组全控桥开始工作，磁场电流建立，反馈电流信号通过电平检测装置NB和组合门电路使S′端状态由“0”变“1”，为磁场再次换向做准备。此时对应电动机电枢回路全控桥的逆变状态，提升机进行发电反馈制动。在状态6中，速度调节电路输出信号由负变正，对应提升机减速至爬行速度，故要求磁场换向进行电动运行，但由于正向励磁电流没有降至零，逻辑电路状态不能改变，故不允许换向。此时，励磁电流调节器根据给定电流装置输出信号的变化，将正向组全控桥的触发脉冲控制角增大，使正向励磁电流迅速减小。当励磁电流降为零时，逻辑转换电路4个输入端变为状态1。当提升机正向运行时，提升机的启动、减速制动、爬行停止等阶段的磁场换向过程，分别对应表中的状态4、5、6、1、2、3。逻辑转换电路中的电阻R1、R2、电容C1、C2及稳压管VZ1、V22分别组成延时封锁电路，用于延时封锁正在工作的全控桥。由于零电流检测装置有时会出现虚假过零现象，或励磁回路因各种原因造成电流瞬时过零，这将会使逻辑电路因此而出现误判断，故利用延时电路在检测电流信号过零后延时一定时间(约2ms～3ms)，确认励磁电流为零再发出封锁信号。逻辑电路中的电阻R3、R4、电容C3、C4二极管VD1、VD2和与门N3、N4分别组成延时开放电路，用于延时开放处在被封锁状态的全控桥。由于正在工作的全控桥触发脉冲被封锁后，变流电路中的晶闸管将继续导通，直到晶闸管上的电压反向和电流过零时才能关断，并考虑到各晶闸管元件的关断时间等因素的影响，必须等工作的全控桥触发脉冲被封锁后，延迟一段时间(约6ms～10ms)才能使另一组全控桥触发装置输出脉冲，以防造成全控桥短路事故。（三）V-M直流提升机控制电路工作过程本系统在提升过程中若采用自动运行方式，将按如图所示的六阶段工作图运行。提升工作图当提升机正向运行时，电动机工作在机械特性曲线的第一、第二象限。其中电动机在启动阶段（工作图的ABC段）、等速阶段（CD段）和爬行阶段（EF段）运行在第一象限的电动状态；减速阶段（DE段），运行在第二象限的发电制动状态。当负载较重或需要低速制动时，也可工作在第一象限进行正力减速。提升机反向运行时，通过励磁磁场换向，电动机工作在第三、第四象限，并按工作图的要求进行加速、等速、减速、爬行，从而实现电动机的四象限运行。将提升系统控制电路简化为如图所示的结构简图，并以自动方式正向运行为例分析控制电路的工作过程。提升系统结构简图1、正向启动加速提升系统高、低压电源送电后，通过继电器控制回路使正向继电器有电吸合，其在速度给定电路中的触点1KC1闭合[教材图3‑35(a)]；工作方式转换开关打至自动运行位置，并将主控自整角机B的操作手柄推向最大位置，使其输出最高电压，该电压通过行程给定自整角机Bf，并经整流桥VR3将正值给定电压加在积分给定装置输入端，积分器开始工作，并按提升工作图要求输出负值速度给定电压信号，前图中圆圈内的符号。此时提升机为静止状态，测速发电机TG反馈信号为零，速度调节器ASR1输出正值信号，反相器A1输出负值信号。无环流逻辑装置LG三个输入端的状态分别为：正、反向励磁全控桥不工作，速度调节电路输出信号为负。对应表3‑6的状态4，无环流逻辑装置LG输出的正值信号（高电位）开放触发装置1TR，正向全控桥1VC工作。无环流逻辑装置LG输出的低电位“0”封锁触发装置2TR及反向全控桥2VC，为正确励磁选择了方向。同时，速度调节电路输出的负值信号，使励磁电流给定器A3输出正值信号。由于此时励磁电流尚未建立，其反馈的负值信号为零，故较大的正向差值信号使励磁电流调节器ACR2很快达到负限幅输出，并通过触发装置1TR立即将正向组全控桥1VC的控制角拉向αmin，使1VC工作在最大整流状态，输出较高的正向励磁电压。电动机励磁绕组在强励电压作用下，很快建立起正向磁场。励磁电流经电流检测装置1BA的14端反馈到电流调节器ACR2输入端6，与A3输出的给定电流信号进行比较。电流调节器ACR2将两信号综合放大后，输出控制电压逐渐降低。励磁电压上升速率随之降低。当励磁电流达到额定值时，电流调节器输出电压和励磁电压便稳定下来。在励磁电流建立过程中，其反馈信号同时送到主控门GM，当励磁电流上升到额定值的30%左右（由电平检测装置控制）时，主控门开放，并将速度调节电路的输出信号变换后，向电枢电流调节器ACR1提供负值给定信号。电枢电流反馈BA输出端9的正值信号为零，电流调节器ACR1输出较高的正值控制电压，经初始值整定器A0和触发装置TR，将电枢回路的四组全控桥VC按顺序控制的要求由逆变状态依次向整流状态过渡，直流电压逐渐升高，电动机启动运行进入初加速阶段。同时，电枢电流反馈信号与给定信号进行比较后，电流调节器输出的控制电压按提升机工作图的要求变化。当提升速度达到工作图的B点速度时，通过继电器控制系统使积分给定装置中的触点2K闭合（教材图3‑35），积分器输入电压的限幅值提高，其输出电压变化速率增大，经速度调节电路及电枢电流调节电路使电枢回路直流电压上升速率提高，提升机进入主加速阶段，由于双闭环的控制作用，使提升机按工作图的给定速度稳定加速。2、等速运行当提升速度上升至工作图的C点时，速度给定值保持不变。若提升机速度继续上升，则通过速度反馈使调节器ASR1输出信号减小，通过电流调节器ACR1使电枢回路变流装置控制角增大，输出电压下降，转速回落，维持C点的速度稳定运行。提升机在运行过程中，若在电流环内出现扰动，将由电流调节器ACR1进行快速调节；若在电流环外、速度环之内出现扰动，由速度调节器调节。这种内环引起的波动由内环调节器调节，而不需要通过外环调节，这是采用双闭环控制的优点之一。若负载波动使提升机转速下降时，将通过速度负反馈使速度调节器ASR1输出信号增大，经主控门GM、电流调节器ACR1、触发装置TR、变流电路VC使输出电压升高，电枢电流增大，电磁转矩增大，电动机转速回升。可见，外环调节比内环调节的反应慢。3、减速制动当提升机运行到减速点时图3‑42(a)中的D点，由行程给定装置上的凸轮盘通过正向给定自整角机Bf[图3‑35(a)]，使输出电压按工作图的要求开始降低。因转速惯性，速度反馈的正值信号大于提升速度给定装置输出的负信号，速度调节器ASR1的输出很快降低并变为负值信号，并经反相器A，反相后输出正值信号。电枢电流调节器ACR1输入的给定信号降为零，在电枢电流反馈的正值信号作用下，其输出控制电压很快下降，经初始值整定器A0触发装置TR使变流装置VC的输出电压迅速降低，电枢电流随之下降。在反相器A1输出的正值信号作用下，无环流逻辑装置LG做磁场换向的准备，对应表3‑6中由状态5变为状态6；励磁电流给定器A3输出信号随速度调节电路信号的变化做相应变化，使励磁电流调节器ACR2输出电压很快降低，正向组变流装置1VC控制角迅速增大，将全控桥由整流状态推向逆变状态，励磁电流随之减小。当励磁电流减小到额定值的30%时，励磁电流反馈信号将主控门GM关闭并向电枢电流调节器ACR1输出正值信号，将电枢回路全控桥VC置于最大逆变状态进行封锁等待。当正向组励磁电流降为零时，逻辑转换装置LG的状态对应表3‑6的状态1，其输出信号关闭正向组变流装置1VC，并延时开放反向组变流装置2VC，使反向励磁电流很快增大。当励磁电流上升到额定值的30%左右时，其反馈信号开放主控门GM，将速度调节电路的负值信号送至电流调节器ACR1，电枢回路变流装置VC解锁。此时电动机电动势EM方向已改变，在电流调节器输出控制电压作用下，变流装置控制角开始减小，输出反向直流逆变电压降低，电枢绕组流过的反向制动电流I随之变化，电动机进入发电制动状态，并将电能反送电网。在提升机发电反馈制动过程中，随着给定信号的减小，输出逆变电压降低，制动电流增大，制动转矩增大，提升速度降低。当提升机的减速度与给定信号的变化速率一致时，电动机制动电流保持不变，提升机将在恒转矩下按提升工作图的要求减速运行。当某种原因引起提升减速度发生变化时，系统将通过双闭环进行自动调节，以维持稳定的减速过程。当提升机因负载过重或需要较低的速度减速时，可采用手动控制进行正力减速。正力减速时，将主控自整角机操作手柄由最大位置逐渐拉回零位，使其输出的给定电压以较小的速度降低。此时由于速度调节器的给定信号与速度反馈信号的差值较小，只能使其输出信号减小，而不会改变极性，故电动机励磁磁场也不会换向。所以电枢电流调节器在给定信号的作用下，使电枢主回路变流装置的控制角逐渐增大，输出直流电压不断降低，提升电动机在电动状态下进行正力减速。4、爬行运行当提升机速度降至工作图的E点时，由行程给定自整角机凸轮盘控制，使速度给定信号固定为某一对应数值。当提升机的速度反馈信号低于此时的给定值时，速度调节器输出的负值信号又变为正值信号，经反相器反相后输出负值信号。此时电路状态又对应于提升机启动时的状态，故电路又经过主控门GM封锁、励磁磁场换向、主回路解锁等一系列控制过程后，电枢回路输出相应的直流电压，使提升机以较低速度爬行。当提升容器到达停车位置时，通过可调闸控制系统施闸停车，将主控自整角机拉回零位；同时控制电路的继电器4K动作，使主控门电路中的触点4K闭合（图3‑37），输出正值信号将电枢回路变流电路置于最大逆变状态，以备下次启动，从而完成提升机正向运行的控制过程。提升机反向运行时，电动机工作在第三、第四象限，控制电路的工作过程与正向运行相似，但提升机的速度给定信号、速度调节器输出信号的极性均作相应变化。（四）V-M直流提升机电气控制系统的调试与维修调试的基本任务(1)按有关技术文件和图纸对电控设备进行外观检查；检查安装、配线是否合理；检查设备有无损坏、差错或其他隐患。(2)核对电控设备中电源装置的极性、相序以及各单元之间的正确连接关系。(3)按设计要求整定保护装置。(4)优化每一单元的特性为最佳状态。(5)调试使系统获得理想的静态特性和动态指挢。(6)验证各种保护装置的可靠性。2.调试前的检查(1)电控设备的安装检查。要求电控设备的安装应符合有关的规定或标准。(2)线路检查。线路中所有的接线头都应接触良好。(3)绝缘检查。要进行绝缘电阻检查和耐压试验。3.调试的顺序先查线，后通电；先保护，后操作；先逻辑，后调节；先静态，后动态；先触发，后变流；先模拟，后真实；先单桥，后可逆；先磁场，后电枢；先开环，后闭环；先内环，后外环；先低压，后高压；先轻载，后重载；先低速，后高速；先手动，后自动；先正常，后事故。4.系统调试1）保护整定原则(1)快速开关短路保护动作值按大于电动机允许过载电流整定。(2)电枢主回路电流截止值按系统最大工作电流105%～115%的整定。(3)电枢回路过电压保护按电动机在发电运行状态时的最高反电动势的120%整定。(4)磁场主回路过电流保护按额定励磁电流的120%整定。(5)恒磁系统的欠电流保护按额定励磁的30%～40%整定。2）可逆励磁系统的调试励磁系统的调试实质上是一个逻辑无环流系统的调试，首先需调试好触发单元、逻辑控制单元等特性，然后确定主回路相序、定相、确认电流反馈极性，最后优化励磁电流闭环。系统允许励磁电流从正向额定值到反向额定值的时间t0-般为0.6s～1.2s。调整有关参数最终使励磁电流环在两个方向上有如下结果即可：(1)整流电压波形变化连续、整齐、均匀。(2)动态响应较为理想，超调小、起调时间短。(3)励磁电流建立时间满足≤t0/2的要求。(4)电流给定在正负最大值之间变化时，励磁电流在正负额定值之间的变化时间应≤t0。3）系统主通道的调试(1)电流环的调试。模拟系统：先确定主回路相序、调试触发单元等有关的辅助单元，然后在直流回路加“假负载”（如灯炮、电炉等），观察整流电压波形，以波形变化连续、整齐、均匀为原则。去掉“假负载”，并将电动机电枢短接进行电流环的静态调试，确定电流反馈强度、整定过流保护等。然后恢复电动机电枢回路，断开电动机励磁，并加闸制动进行电流环的动态调试。调整有关参数使电流环的动、静态特性良好。(2)转速环的调试。首先进行空载调试，调整有关参数使系统初步达到稳定；然后进行有载精调，调试时速度给定信号采用小阶跃信号直接加入速度调节器的输入端，使系统各环节在不饱和（工作在线性区域）下，调节比例系数、积分时间、微分反馈的强度等，直到在各种载荷下速度环的特性都满意为止。4）提升机中可编程控制器系统的调试可编程控制器(简称PLC)系统的最终调试是软件，但对各模板工作电源及其信号的电压、电流等级的测定是十分重要的。通常情况下都是先将模板的连接器拔下，对有关信号的电压、电流等级确认正确后才可断电插入连接器，以免损坏模板，然后依次投入软件使其正常运行。5.直流提升电控系统的维护检修1）基本日常维护(1)定期检查各设备上仪表，指示灯的显示状态是否正常。(2)定期检查各柜内外接线是否可靠接触，仔细检查接线端子（尤其是动力线）有无烧伤迹象。(3)变流柜因长期工作在震动状态下，应定期仔细检查触发线、控制线有无隐患。(4)定期清除各设备及柜内各元件上的尘埃。(5)对于没有风压监视的风冷设备应注意供电正常而通风机不工作的现象，尤其在多台通风机并行运行时，更要注意通风机运行情况。(6)定期清扫通风机上的滤尘网。(7)按规定时间更换PLC中电源模板上的电池。(8)系统出现故障后应及时分析原因并处理，切忌随意复位故障后继续开车。(9)严禁带电插拔元器件和模板。(10)检查插件时操作者应先放掉身上静电后再操作。(11)备件的更换应先确认其型号硬件设置、参数正确后方可进行。(12)仔细阅读理解各设备的使用维护说明书，弄清其需要特别注意的地方。2）重点维护对象(1)超速保护的维护

通常提升机系统的超速保护有三个来源：一个来自机械式离心开关，一个来自电子线路，一个来自PLC软件。应定期模拟检查其动作是否灵敏可靠。(2)减速点

提升机系统减速点设置通常有三个：一个是井筒开关，一个是水平监控器，一个是PLC软件。应保证其动作灵活可靠。(3)减速段超速保护

提升机系统减速段的超速保护有两种方式：一种是连续速度保护，另一种是定点速度超速保护，两种方式是并存的。应保证其动作可靠。(4)过卷保护的维护

提升机系统的过卷保护设置点有两个：一个是井架过卷开关，一个是水平监控器，应保证它们动作正确、灵活可靠。(5)制动系统的维护

提升机系统最为可怕的是高速运行下一级制动或制动时制动器不回油以及回油不迅速。高速运行下一级制动必然会导致钢丝绳严重的打滑，制动时制动器不回油或回油不迅速将导致提升机严重失控，两种后果都不堪设想。(6)液压站维护

液压站的使用维护应派专人来管理，严格按照厂家的使用维护说明书来操作维护，严禁乱动各闸的整定状态，定期检查各电磁阀的工作状态是否正确。另外，至少每班应模拟一次安全制动的状态，观察制动器的油压变化情况是否符合二级制动或一级制动时的状态，如状态不正常，应停止运行来检修制动系统。

二、全数字直流提升机电气控制系统

（一）全数字直流提升机电气控制系统的特点目前，我国现场使用的全数字调速系统产品主要有西门子6RA23系列、6RA24系列和6RA70系列等。矿井直流提升机全数字调速电控系统有如下特点：硬件结构简单，故障点少，可靠性高可控精度高，工作稳定性好容易实现先进的控制算法故障自诊断能力强，降低使用维护成本具有较高的可构置性，扩展方便，运行灵活性高可与其他系统联网，实现现代化管理性价比高（二）全数字直流提升机电控系统的组成全数字直流提升机电控系统（以ASCS全数字调速电控系统为例）主要由供电主回路、全数字调速系统、操作保护、上位机监控、装卸载控制系统及操作台监视器等六部分组成，如图所示。励磁变压器全数字直流电控系统的组成1、供电主回路供电主回路是由高压配电系统、整流变压器、晶闸管整流装置、快速开关、电抗器等构采用电枢电流换向（电枢可逆）、磁场电流单向的方式；也可采用电枢电流单向、磁场电流换的方式。为减少电网的无功冲击的高次谐波的干扰，电枢回路配置成串联12脉动顺序控制2、全数字调速系统全数字调速系统主要由全数字调速装置和晶闸管整流装置组成。通常有两种配置方式，一种是调速装置和晶闸管装置全部采用进口件；另一种是采用进口的小型全数字调速装置，配置国产的晶闸管功率单元。晶闸管装置可以配置成6脉动、串联12脉动或并联12脉动。对于12脉动，当一组晶闸装置发生故障情况下，可以切换成6脉动运行。一般情况下，功率在1500kW以下主回路采用电枢可逆，1500kW以上采用磁场可逆。随着单只晶闸管容量的增大，功率大于1500kW的场合，有将主回路设计成电枢可逆的趋势。全数字调速系统具有以下功能：(1)主回路过压、过流保护；(2)冷却风机故障保护；(3)主回路接地、晶闸管缺相保护；(4)励磁欠流、过流保护；(5)测速反馈故障保护；(6)手动、半自动、全自动速度给定控制；(7)启动过程防冲击的S化曲线控制；(8)速度、电流双闭环控制；(9)参数的显示和调整通过菜单指示设定；(10)具有转矩、电流限幅功能；(11)根据电流给定值、电机反电动势、电流断续／连续等情况，对电流调节回路进行预控制，从而改善系统动态性能；(12)自优化电流调节器、速度调节器；(13)装置本身故障自诊断并有报警功能；(14)对于串联12脉动，进行顺序控制以减少无功冲击及无功功率。3、操作保护操作保护主要采用一台PLC完成，其主要功能是执行操作程序，并实现各种故障保护及闭锁。来自系统各部分的保护信号直接引入到PLC中，PLC将其处理后分为立即施闸、井口施闸、电气控制和报警四类，送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸。系统的安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路。4、上位机监控由一台PLC完成、两个轴编码器（一个装在传动控制器上，另一个装在导向轮上）和井筒开关构成，两台轴编码器将提升机钢丝绳在线速度和行程位置转换成脉冲信号送入PLC，经PLC中的软件处理成罐笼在井筒中的位置和线速度，送到操作台监视器显示。晶闸管变流装置(a)并联12脉动电枢反向(b)并联12脉动磁场反向(c)串联12脉动电枢反向(d)串联12脉动磁场反向(e)6脉动电枢反向PLC还将部分操作信号、轴编码器信号、部分保护信号以及设定的行程参数结合起来进行逻辑运算处理，自动产生提升机所需的速度给定信号。速度给定信号的加速、减速段为“S”形曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度，以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。5、装、卸载系统由提升机车房PLC监控站、井口PLC卸载控制站和井底PLC装载控制站三部分构成，各部分PLC之间的信息传输采用RS485数据通信与I/O传输并用的方式。I/O传输用于闭锁、控制、保护、信号的信息传输，RS485数据通信只用于模拟信号、状态、故障信息的传输，不参与闭锁、控制、保护、信号的传输。6、操作台和监视器操作台由左操作台、右操作台和指示台三部分构成。左操作台上有制动手柄、高压送电按钮、磁场送电按钮、快开控制按钮、安全复位按钮、紧停按钮、灯试验按钮、闸试验按钮、过卷复位按钮等；右操作台上有主令操作手柄、工作方式选择开关、控制方式选择开关和信号联络按钮等；指示台左侧为监视器，指示台上有深度指示器（发光管柱状图）、重要操作信号和故障信号指示灯以及运行参数（如：电压、电枢电流、磁场电流、速度等）显示仪表。监视器可实现人－机对话，它可显示主回路、低压配电回路、提升系统、液压制动系统、装卸载系统和故障信息等画面，反映提升机所有的运行参数和运行状态以及故障类型和故障发生时间，监视器能使司机对提升机的运行状态一目了然，若发生故障，司机能及时从监视器上了解到故障的类型及位置，能及时通知维修人员排除故障，从而缩短排除故障时间，提高劳动生产率。（三）全数字直流提升机电控系统的控制原理

1、电枢电流控制电枢电流单向、励磁电流换向的直流提升机双闭环可逆调速系统的原理框图如图所示。电枢电流控制电路是由电枢电流调节器及其输入、输出电路构成。电枢电流控制原理是：电流给定通常是由速度调节器的输出，电流反馈信号是由电枢回路的电流互感器二次侧引出并经A/D转换获得。电流调节器根据给定与反馈信号的差值对晶闸管的控制角进行调节，从而实现对电枢电流的控制。电枢电流单向、励磁电流换向的直流提升机调速系统原理框图2、转速控制转速控制由速度给定，转速反馈及速度调节器等构成。速度调节器根据速度给定与反馈的偏差，调节晶闸管装置的控制角α，改变电动机的电枢电压，达到转速控制和调节的目的。在进行转速控制时，要求转速控制运算具有非线性特性。在控制方式上一般都把大信号输入的恒流加速过程与稳定运行分开控制，采用双闭环结构的积分分离的PI调节算法。系统有电流闭环和转速闭环。由于转速环的过渡过程时间比电流环过渡过程时间长，所以转速环在启动的大部分时间内输出限幅值，相当于转速环开环，只有电流调节器起作用。3、磁场电流控制磁场电流控制电路由比例放大环节、无环流逻辑切换、励磁电流调节器和数字触发器构成。励磁电流调节器根据励磁电流给定信号与反馈信号的差值调节触发电路的控制脉冲，从而调节晶闸管输出的励磁电流。励磁给定信号是在电流给定斜率调节器输出为正极性情况下，其输出送入比例放大器放大4倍后得到。比例放大器的输出送入磁场无环流逻辑切换器，其极性为负极性。切换器输出送入磁场电流调节器，保证磁场电流给定值为负值，同时切换器的输出还分别送入磁场晶闸管装置脉冲触发通道，使一组桥导通，另一组桥处于封锁状态。在磁场电流调节器输入电流给定信号后，电流调节器的输出很快达到限幅值，使磁场电压很高，强迫磁场电流快速建立。提升系统采用磁场换向关键问题是要解决磁场电流建立的速度问题，建立的快慢决定了提升系统换向死区，即失控区的大小。4、逻辑无环流控制逻辑无环流控制电路是由无环流逻辑切换器－电流、转矩输入信号，脉冲控制输出电路构成。控制两组晶闸管装置触发脉冲的开放与封锁。(1)零电流检测控制

在切换系统时，磁场回路电流必须为零，这样才能保证无环流，磁场回路有无环流是通过磁场零电流检测元件实现的，只有在磁场电流真正为零的情况下才能切换。(2)转矩极性鉴别控制

根据速度调节器的输出极性可以判断拖动系统期望的转矩极性，根据这个极性确定开放哪一组的脉冲通道，若本次采样速度调节器的输出极性与上一次采样极性相同，且极性为正，应开放正组桥的脉冲通道，封锁反组桥脉冲通道。若本次采样极性与上次采样极性不同，且输出值｜UASR｜≥0.02UASRmax，则需进行逻辑切换。若本次采样极性虽与上次采样极性不同，但｜UASR｜<0.02UASRmax，则不需进行逻辑切换，仅需根据UASR极性确定开放哪一组脉冲通道。(3)延时封锁控制

若本次采样UASR极性与上次采样极性不同，且｜UASR｜≥0.02UASRmax，则需进行逻辑切换。逻辑切换控制的第一步是延时封锁。延时封锁的时间t1约为6ms左右，延时t1后封锁原工作桥的脉冲。在延时封锁期间，要封锁脉冲，同时令Ucst=0。tl由两次同步中段信号实现。(4)延时开放控制

tl之后开始第二级延时，延时开放时间t2约为3ms，亦由同步中断信号实现。延时t2后开放另一组的触发脉冲。（四）全数字直流电气控制系统的调试1、通电前的检查(1)检查绝缘情况采用摇表（即兆欧表）测量各整流柜直流母线、交流进线等的对地绝缘电阻，以检查设备的绝缘情况。(2)检查接地情况检查调节柜、PLC柜的脉冲输出及各模拟信号屏蔽电缆的屏蔽层接地是否良好，全部的电控柜接地是否良好。(3)检查接线情况依照电路图，用万用表或其他手段检查各柜及外部设备的连线是否正确。2、通电试验(1)断开调节柜的空气开关，拔下调节柜机笼上的所有电路板，同时将直流AC/DC电源板上的保险丝管全部拔下。(2)给调节柜送电，检查相应的进线电源接线端子和空气开关上口的电压是否正常。给调节柜送同步电源，检查相应接线端子和空气开关上口的电压是否正常。(3)合上空气开关，检查柜内有无异常，包括有无异味、发热、冒烟及异常声响等。如有异常应立即切断电源检查异常原因；如无异常则检查空气开关下口电压是否正常。检查变压器各个输入、输出端电压是否正常，AC/DC板各路输入交流电压是否正常。(4)各电压正常后断电，装上AC/DC板上的各路保险管，送电检查各路保险管有无熔断现象，否则要检查相应回路。(5)用万用表检查各直流输出电压是否正常。断开空气开关，将机笼上的AC/DC电源板插上，送电观察AC/DC电源面板上的指示灯是否亮。其中24V代表输入电压，+5V、+15V、-15V代表输出电压。用万用表检查+5V、+15V、-15V电压是否正常。(6)断电，将所有的电路板插上，通电，观察有无异常现象。3、同步调试同步调试是把调节柜的同步电源和整流柜动力电源，按调节系统要求的相位及相序调试合格。系统的相位及相序框图如图3‑46所示。(1)要求各路输入到脉冲板的同步电源相序要和相应各整流柜动力电源相序一致。(2)要求各路输入到脉冲板的同步电源相位要超前相应各整流柜动力电源相位30°。(3)要求各路输入到脉冲板的同步电源电压范围在15V～30V之间，且R、S、T三相电压要平衡。ASCS系统的相位及相序框图4、输入与输出逻辑的测试输入输出逻辑的测试是按照逻辑关系图确定输入量，通过观察指示灯判断其输出是否符合相应逻辑关系。在进行这项调试（包括以下各项的调试）时，首先要保证各电路工作板正常，在通电正常的情况下按CPU板上的复位按钮，CPU应该能正常复位。CPU板上的指示灯所代表的含义见表。

输入条件是指由外部设备或PLC等送来的开关量，通常采用短接端子的方法来满足输入条件。一般来说，输入为1时