四象限变频绞车电控系统培训资料PPT格式课件下载.ppt
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3严禁对变频器进行耐压和绝缘测试。
4严禁对现场调试好的设备的电气参数和软件私自随意修改。
5严禁擅自改变设备使用电压等级,更换使用对象和使用功率。
6设备安装时,应严格按照厂方提供的图纸施工。
严禁在强磁场附近安放和使用。
变频器供电电源要求采用独立的变压器就近供电;
供电回路馈电开关,应尽量采用电控厂家所推荐的开关;
变频器的输入与输出电缆应采用屏蔽电缆,电缆屏蔽层尽可能多处接地,并且应尽量避免与通讯线,瓦斯检测装置和检测线及一些电子仪器仪表等在同一巷道,同一地方相邻。
三、设备安装1开装检查：
电控设备到达矿方后，应有专人按照验货清单核对设备数量、型号、证件和资料等；
检查外包装及内部箱体是否有缺损。
检验合格后，防爆设备应作好下井运输的准备。
若暂时不用，应存放在清洁干燥、无有害气体的地方妥善保管。
防爆设备下井前有必要进行开箱检查,主要检查经长途运输后箱体内元器件是否有损坏、脱落、缺件等情况。
2安装前准备工作电控设备安装前应作好如下准备工作：
1）、按照电控厂家或设计院提供的电缆表购买相应规格型号和耐压等级的电缆，如动力电缆，控制电缆等。
煤矿井下电缆要求全部采用阻燃电缆，控制电缆要求采用多股软铜线电缆。
动力电缆（如6kV，660V，1140V）要求采用带接地线和屏蔽层的铜芯电缆。
2）、安装人员必须熟悉“绞车电控系统电路图”和“绞车电控系统外部接线图”。
了解各个设备之间连接电缆的规格型号、耐压等级和长度。
3）、准备好电缆标牌，导线套管，写号笔和各种常用工具。
3设备布置与接地电控设备布置和接地如图2所示。
电控设备应安装在干燥、通风、无腐蚀性气体的室内。
最好能放在高出地面的水泥平台或钢支架上。
设备后面要距墙面保持大约0.5-1m的距离，设备之间也要保持大约1.5m以上的距离,这样便于散热和走线。
主回路设备和控制设备之间的距离应尽可能远一些，避免产生干扰。
电控设备应单独建立一个接地极，接地电阻要求小于1欧姆。
接地母线可以采用后度不小于4mm、截面积不小于100mm的镀锌钢板或扁铁。
各个电控设备可以通过接地螺钉用截面积不小于25mm裸铜线直接连到接地母线上。
接地母线应在与主回路设备相连的一端与接地极相连，再由接地极与整个接地网相连。
变频器要求采用单独一台变压器（T）和馈电开关（Q）供电,并要求与变频器按图所示的顺序排放在一起。
馈电开关应尽可能选择电控厂家指定的产品。
在安装变频器的场所不允许装设瓦斯检测仪，瓦斯探头和其它微电子仪器仪表及通讯设备。
4电缆敷设，接线敷设电缆时必须遵循以下原则：
1）变频器主回路电缆（变压器副边-馈电开关-输入电抗器-变频器-电机）应采用带接地线和屏蔽层的动力电缆，接地线应可靠接在所连设备的接地端子上，屏蔽层也应在每个连接处可靠接地。
2）变频器主回路电缆与系统中其它电缆平行敷设时应保持0.5m以上的距离。
严禁与通讯线，瓦斯检测装置和检测线及一些电子仪器仪表等在同一巷道，同一地方相邻。
3）系统中所有模拟量信号电缆均采用屏蔽电缆,电缆屏蔽层要求在信号接收端单端接地。
轴编码器的连接电缆要求采用屏蔽绞合电缆，电缆屏蔽层应两端接地，另外电缆从安装处到电缆沟或电缆架之间要求穿钢管过渡，防止电缆被损坏。
4）设备之间连接电缆的两端必须要挂电缆标牌，在标牌上要注明电缆编号、起点、终点、规格（总芯数和已用芯数）。
5）防爆设备电缆都是通过接线咀进入箱体的,一定要选择与电缆外径相匹配的胶圈和线咀走线。
接线时应注意以下几点:
1）接动力电缆线时,剥裸的线头的长度与压线板的宽度应基本一致。
控制电缆的裸线头的长度应与所连端子板的宽度基本一致。
2）每个端子上最多只能压两条线，若多于两条时，应通过空余端子转接。
3）两条电缆接头时必须要经过防爆接线盒进行连接。
4）每个接线头上都要求套白色塑料套管,套管长度约2.5cm左右，套管上应同时标明本端和远端设备的端子号。
如有条线一端接+DS箱X1的12号端，另一端接+PAX2的18号端，则在+DS箱内应标为：
X1:
12/+PAX2:
18；
在+PA箱内应标为：
X2:
18/+DSX1:
12。
5轴编码器的安装位置及安装1）安装位置:
理想的安装位置是滚筒轴端一个，电机轴端一个。
但实际上由于所用机械设备不同，可能存在的安装位置有：
滚筒轴端,电机轴端,减速器高速轴端、低速轴端,机械式深度指示器轴端等。
不管装在哪个位置，应能基本满足1个脉冲对应0.5cm1cm即可。
2）安装:
轴编码器如果安装不同心，不仅容易损坏,而且给PLC的脉冲信号也可能不准确。
绞车上所用的轴编码器大部分都是在现场进行安装的，因而安装的同心度很难保证,所以必须采用软连接。
比较理想的软连接是用软的电缆胶皮连接，但轴编码器轴端与连接轴轴端必须绑扎结实，否则容易打滑,造成计数误差。
电缆胶皮时间长了易老化，应注意及时更换。
3）轴编码器接线:
轴编码器的连接电缆,应采用屏蔽电缆,且电缆两端屏蔽层应该可靠接地。
电缆线不允须与主回路电缆一同走线，若能单独穿钢管走线，可靠性更高。
对于欧姆龙的轴编码器,其接线为，棕色：
电源正；
蓝色：
电源负；
黑色：
A相；
白色：
B相；
橘红色：
Z相（不用接）；
屏蔽线。
轴编码器送电前，应检查其电源线是否正确。
四、变频器使用与维护,
（一）基础知识1异步电动机的转速:
异步电动机定子磁场的旋转速度被称为异步电动机的同步转速。
由于当转子的转速达到电动机的同步转速时其转子绕组将不再切割定子旋转磁场，因此转子绕组中不再产生感应电流，也不再产生转矩。
因此异步电动机的转速总是小于其同步转速。
异步电动机的同步转速由电动机的极对数和电源频率所决定。
同步转速：
ns=60f/p转差率：
s=ns-n/ns电动机的转速：
n=ns（1s）=60f/p（1s）其中：
n电动机转速，r/min；
ns同步转速，r/min；
f电源频率，Hz；
p电动机极对数；
s转差率。
2三相异步电动机调速方法：
根据异步电动机的转速表达式可知，异步电动机的调速通过改变极对数，改变转差率和改变频率三种方式。
现归纳如下：
变极调速-仅适用于笼型异步电动机变转差率调速a调节定子电压b转子串电阻-仅适用于绕线式电机c串级调速-仅适用于绕线式电机变频调速a交直交变频b交交变频电磁转差离合器调速3变频调速:
变频调速是通过改变电动机定子供电频率f来改变同步转速ns,从而实现交流电动机的调速。
4交直交电压型变频器:
先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可控频率的交流电。
由于中间直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，相当于内阻抗为零的恒压源，因此这种变频器属于交-直-交电压型变频器。
5IGBT（IsolatedGateBipolarTransistor，隔离门极双极型晶体管）：
是目前广泛应用于中小容量变频器中的一种半导体开关器件。
由于它集功率MOSFET和功率晶体管的优点于一身，具有输入阻抗高、开关速度快等特点。
6IPM（IntelligentPowerModule，智能功率模块）：
是一种将功率开关器件及其驱动电路，保护电路和部份检测电路等集成在同一封装内的集成模块。
目前的IPM一般采用IGBT作为功率开关器件，通过接口电路对IGBT进行驱动，并同时具有过流、短路保护，过温保护等保护功能。
其功率损耗小，发热低，为解决防爆变频调速装置的散热问题提供了有利的条件。
7PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）控制：
在逆变器中对半导体开关元器件按一定规律控制其导通与关断，使输出端获得一系列宽度不等的矩行脉冲电压波形。
改变脉冲宽度可以控制逆变器输出交流基波电压的幅值，改变调制周期，可以控制其输出频率。
如果所获得的矩行脉冲电压是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩行脉冲波形就叫做正弦脉宽调制波形（SPWM）。
8矢量控制：
矢量控制的基本思想就是按照交流电动机产生与直流电动机磁场等效的原则，将交流电动机的定子电流分为产生磁场的励磁电流分量和与其相垂直的产生转矩的转矩电流分量并分别加以控制。
由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，故这种控制方式被称为矢量控制方式。
采用矢量控制方式后使交流电动机调速性能可以与直流电动机一样好。
9发电运行状态：
绞车在重物下放或重物上提的减速段，电机的同步转速小于实际转速，这时电机中电磁转矩方向和转子的旋转方向相反，电机是处于发电制动状态。
10动力制动（直流制动）：
在电机定子上施加直流电源，在定子内形成一固定磁场，当转子旋转时在转子内生成的感应电流所产生的转矩方向与转速方向相反，形成制动转矩。
11能耗制动：
对于二象限交-直-交电压型变频器，电机处于发电状态时的再生能量通过逆变器进入直流回路，使直流母线电压升高，制动单元实时采样直流母线电压值，当其值升到某一阈值时，制动单元接通制动电组将这部份能量消耗在电组上。
12回馈制动：
对于四象限交-直-交电压型变频器，电机的再生能量通过逆变器进入直流回路后，可通过可控整流器回馈到电网中。
可控整流器可采用整流/回馈单元和AFE回馈单元两种形式。
a整流/回馈单元：
整流/回馈单元是由两组晶闸管三相全控桥反并联构成的，逆变桥是通过一台自耦变压器接到电网上。
当电机产生再生能量使直流母线电压升高时，逆变桥可将这部份能量通过自耦变压器回馈电网。
bAFE回馈单元:
整流器与逆变器具有相同的主回路结构，是由IGBT模块组成。
其显著特点是电源侧电流波形为正弦波；
功率因数可调；
可工作在电动或发电状态；
有电压提升功能可补偿电网电压降低的影响；
在发电状态时，当电网电压消失时不会造成逆变失败。
（二）ZJT-200四象限隔爆型变频器,ZJT-200隔爆兼本安智能变频调速装置是我公司在引进国外先进的变频调速技术和主要元器件的基础上开发的适用于煤矿井下有防爆要求的四象限变频调速装置。
1主要特点：
1）采用全数字无速度传感器矢量控制，使系统调速范围宽，调速精度高，变频器在低频运行时也保证有100%额定转矩输出。
最大转矩为额定转矩的2倍，0.5Hz可达到1.7倍的起动转矩。
2）采用AFE自换相技术，在绞车减速或重物下放时，能自动将电动机的再生能量反馈至电网，实现回馈制动，节能效果明显。
3）网侧变频器采用单独的CPU实行PID控制，对网侧交流电流的大小和相位进行实时检测和控制，使网侧功率因数接近于1。
网侧变频器采用了PWM控制，使输入电流波型为正弦波，大大减少了对电网的谐波污染，总谐波电流含量小于0.5%。
4）变频器采用交-直-交电压型主回路，整流器与逆变器结构相同，功率器件采用SKiiP模块（一种IPM模块），散热器采用高效能的热管散热器，因而使整个变频器结构紧凑，体积小，节省了安装面积。
5）变频器具有过流，短路，过压，欠压，过温，缺相等保护，安全可靠性高。
2设备组成：
ZJT-200型变频调速装置是由输入电抗器箱（+VFD1）和变频器箱（+VFD2）组成。
变频调速系统是由主回路和控制回路组成。
主回路是由旁路接触器，充电电阻，输入电抗器，滤波电容器和6组SKiiP模块组成。
由6组SKiiP模块组成二组三相全控整流电路，其中一组为整流器，另一组为逆变器。
控制回路是由隔离变压器，控制电源板，主控板（整流器和逆变器各一块），PIB板（整流器和逆变器各一块），显示屏（整流器和逆变器各一块），PID板（只装在逆变器上）组成。
充电接触器，充电电阻，输入电抗器等装在输入电抗器箱内，其它器件装在变频器箱内。
3设备功能：
1）输入电抗器箱:
箱体内主要元器件及其功能如下:
输入电抗器:
输入电抗器的电感量是按通入变频器额定电流时其阻抗压降为电源相电压的15%计算的。
其主要功能为：
*作为储能元件，使电感上的电压与电源电压的相量和高于电源电压，从而可以提高变频器直流母线电压，为能量回馈制动作好准备。
*拟制由电源回路流入的浪涌电压和电流；
*衰减由变频器产生的或外电路流入的谐波电流；
充电电阻:
用来限制电容器的充电电流。
旁路接触器:
当直流母线电压上升到一定值时,自动旁路充电电阻。
变频器控制回路变压器:
800VA,660V（1140V）/380V,为变频器箱电源板提供三相380V电源。
PLC控制回路变压器:
1200VA,660V（1140V）/110V,24V,为PLC控制箱提供电源。
熔断器RU1、RU2:
用来保护PLC控制回路变压器。
制动油泵控制回路:
由断路器Q1,接触器K1,热继电器KH1,油泵选择接触器K2、K3组成。
为液压站制动油泵提供电源。
润滑油泵控制回路:
由断路器Q2,接触器K4,热继电器KH2,油泵选择接触器K5、K6组成。
为润滑站油泵提供电源。
2）变频器箱:
变频器所采用的功率器件和控制板件均为进口产品,其主要功能如下:
可控整流器:
由三组SKiiP模块组成三相全控桥。
由MSC2控制板通过接口板（PIB）对三相全控桥实行PWM控制，可实现能量在电源侧和直流侧的双向传输，同时系统可将电源侧的功率因数调整到任何希望的数值，且电源侧的电流为近乎完美的正弦波。
SKiiP模块是一种集功率半导体器件，驱动电路，检测电路，保护电路等为一体的智能功率模块（即IPM模块）。
可控整流器的参数设置和运行参数及故障参数显示均在整流器上的显示屏上完成。
可控整流器的主要功能如下：
*能将电动机的发电制动能量回馈到电网，实现回馈制动；
*内置的PID控制器动态调整输入电流，使直流母线电压稳定在设定值上，不受电网电压的波动而变化；
*电源侧功率因数为1；
*电源侧电流接近正弦波，谐波含量小于5%；
*具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。
滤波电容器:
主要作为直流回路滤波和储能用,能为电机提供所需的无功功率。
由于用作滤波的电解电容器的电容量有较大的离散性，使它们承受的电压不相等，通过在每个电容器上并联阻值相等的均压电阻来均压。
逆变器:
由MSC3控制板通过接口板（PIB）对三相全控桥实行PWM控制，可实现能量在电机侧和直流侧的双向传输。
由于采用了矢量控制技术，使交流异步电动机的调速性能与直流电动机的几乎相同。
逆变器的参数设置和运行参数及故障参数显示均在逆变器上的显示屏上完成。
加装在逆变器主板上的两块PID板分别用来输出电机的电流和频率。
逆变器的主要功能如下：
*最大输出转矩可达到变频器额定输出转矩的2倍，并能持续一分钟；
*低频运行时输出转距能达到100%变频器额定输出转矩；
*调速平滑，调速范围广（1：
10），精度高（0.5%）；
4使用与维护：
使用时应注意：
1）变频器隔爆外壳及本安控制盒的结构和非本安及本安电路的电气参数，在出厂前均已装配调试合格，用户严禁改动变频调速装置壳体的结构和电气参数，以确保本产品的防爆性能、电气性能和本安性能。
2）设备在带电情况下，严禁松动隔爆壳紧固件，在检修或处理故障时，请注意“断电源后开盖”。
（注：
本安接线腔不受此限制）3）外壳应可靠接地。
4）变频器主回路输入输出线切忌接反。
5）在防爆主腔内进行操作时，手上必须带接地导线或静电环。
6）装置电源R、S、T停电以后5分钟内禁止对变频器隔爆主腔内的任意电路进行操作，且必须用仪表确认机内电容已放电完毕，方可实施机内作业。
停电以后1分钟内禁止再次给电。
7）负载运行过程中尽量减少瞬时停电次数。
8）禁止对变频器主回路及控制回路进行耐压试验，如对与变频有电路联系的相关设备进行耐压试验之前应将与变频相关的电路切断。
9）测量变频器输出电压时必须使用整流式交流电压表，使用其它非整流式电压表测量高频脉冲电压时，容易产生误操作或显示不准确。
10）变频器安装应远离大容量变压器及电动机（容量为变频器的10倍以上）。
11）该系统输出端不允许加装电容器或阻容吸收装置。
12）该系统变频器箱与电抗器箱连接必须完全按照相关图纸进行，以保证电源电压相序一致。
13）未经唐山开诚电器有限责任公司许可，用户不得随意改动本系统安装调试后设置的ZJT-MSC参数及ZJT-MSC2参数（尤其是不允许通过操作防爆主腔内部的键盘更改ZJT-MSC2参数）。
维护与保养1）检查与保养变频器在正常使用时，除日常检查外尚需定期（如机器大修时或按规定且最多6个月）检查，请参照下表实施，以防患于未然。
在检查时，不可无故拆卸或摇动器件，更不能随意拔掉接插件，否则将不能正常运行或进入故障显示状态及导致元器件的故障甚至主开关器件模块损坏。
在需要测量时，应注意各种不同的仪表可能得出差别较大的测量结果。
推荐用指针电压表测量输入电压，用整流式电压表测量输出电压，用钳式电流表测量输入输出电流，用电动式瓦特表测量功率。
2）必需定期更换的器件为保证变频器可靠运行，除定期保养、维护外，尚应对机内长期承受机械磨损的器件-所有冷却用的风扇和用于能量缓存与交换的主回路滤波电容器以及印刷电路板等进行定期更换。
一般连续使用时，可按下表之规定更换，尚应视使用环境、负荷情况及变频器现状等具体情况而定。
3）储存与保管变频器购入后不立即使用，需暂时保管或长期储存时，应做到下述各项：
应放于标准规范所规定温度范围内且无潮、无灰尘及无金属粉尘，通风良好的场所。
如果超过一年仍未使用，则应进行充电试验，以使机内主回路滤波电容器的特性得以恢复。
充电时，可使用调压器慢慢升高变频器的输入电压，直至额定输入电压，通电时间要在1-2小时以上。
上述试验至少每年一次。
不可随意实施耐压试验，它将导致变频器寿命降低。
4）测量与判断使用一般勾表测量电流时，在输入端的电流会有不平衡的现象，一般差异在30%以内属於正常，若差异在50%时应通知原厂更换整流桥，或检查输入三相电压是否偏差超过5V。
输出三相电压若采用一般万用表测量时，因载波频率的干扰，所读的数据均不准确，只作参考。
输出的电压不会高于输入端电压的有效值，若有超过表示电表被干扰，而非输出不正常。
5，常见故障处理：
ZJT-200变频器内部的故障信号是通过逆变侧主板上的一个DO端子输出到一个继电器上与外电路进行闭锁的。
变频器整流侧与逆变侧是通过整流器的“运行信号”进行闭锁的，如果整流侧不运行，逆变侧不能工作。
变频器出现故障时，司机台上“变频器故障”指示灯就会亮，具体的故障信息在逆变侧显示屏上可以看到，如果显示的的信息是“RLYOPEN”，说明故障发生在整流侧，需要再看整流侧显示屏。
整流侧与逆变侧常见故障处理分别见下表:
整流侧常见故障处理,逆变侧常见故障处理,五、PLC控制系统使用与维护,
（一）主要特点：
1双线制:
PLC控制系统主要由两套PLC系统组成。
PLC1作为主控系统，PLC2作为监控系统。
每套PLC系统都带有各自独立的位置检测元件（轴编码器）。
正常工作时，两套PLC系统同时投入运行，实现了绞车的“双线制”控制与保护。
为了确保两套PLC系统能同步工作,在PLC1内对两套PLC系统的位置信号和速度信号进行实时比较，一但偏差过大，就会立即报警。
两套PLC系统主要是以通讯的方式进行数据交换2应急方式:
如果有一套PLC出现故障或其位置检测元件出现故障，则可在“应急1”或“应急2”方式下，由单套PLC继续工作。
绞车在应急方式下工作时，应有的保护并没有缺少，只是没有了“双线制”。
但为了保证绞车运行的安全可靠性，将运行速度降为半速。
如果两套位置检测元件出现故障，绞车只能以不超过0.5m/s的速度运行。
3双路速度源：
控制系统中的实际速度来自变频器和轴编码器两个不同的速度源,参与控制和超速保护的实际速度取自两者的最大值。
4位置控制:
PLC自动产生以行程为自变量的速度给定v（s），对等速段以后的速度给定实行v（t）与v（s）双重给定，在两者不一致时，以行程给定v（s）为主。
5试验方式:
可以在静态时对系统的一些关键故障进行模拟测试。
6半自动操作方式:
与传统意义上的半自动操作方式不同,是利用司机台上的“速度选择开关”来同时控制绞车的运行速度与工作闸的开闭,特别适用于斜井绞车的运行情况。
（二）设备组成与说明：
PLC控制系统主要由PLC控制箱（+DS）,司机台（+PA）和附件等组成。
1PLC控制箱（+DS）主要由两套PLC、供电电源、继电器和接触器、深度信号转换板等组成。
PLC选用的是日本三菱公司的FX2N系列产品,PLC1（-A1）作为主控系,PLC2（-A2）作为监控系统。
1）PLC系统PLC1由基本单元-A10（128MT），模拟量输入单元-A11（4AD），模拟量输出单元-A12（4DA）组成；
PLC2由基本单元-A20（64MT），模拟量输入单元-A21（4AD），模拟量输出单元-A22（4DA）组成。
（1）PLC基本单元主要由电源、CPU、锂电池、RS485通讯、数字量输入（其中:
X0-X7为高速计数器输入端）、数字量输出（晶体管输出）等部分组成。
A电源：
额定输入电压:
AC100240V。
电压允许范围:
AC85264V。
本系统输入的电源电压为AC110V。
BCPU单元：
CPU是PLC的核心，含有编程接口等。
绞车的控制程序储存在CPU内部的RAM存储器中，电源中断后，可由锂电池保持。
PLC上有内置的RUN/STOP”开关，由人工进行操作。
CPU工作方式:
“STOP”方式不扫描程序禁止输出（信号状态为“0”）可对PLC编程或修改程序。
“RUN”方式循环进行输入刷新、执行程序和输出刷新面板LED指示灯主要有：
电源指示（POWER）:
亮时电源正常运行指示（RUN）:
亮时P
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