了、连接方便，可控性非常好。
1. 卷扬机变频操控系统组成 宝山铅锌银矿副井选用电机115KW绕线式异步电动机，考虑卷扬机负载的特殊性，以及对原系统性能分析，故选用160KW通用变频器（型号为F1000-1600T3），附件为能耗制动单元，包括泄放控制单元（型号：BU01-0405）及泄放电阻（阻值约6Ω，功率为30KW），主要作用是消耗空放重物时产生的再生能量，另外液压系统、抱闸制动系统选用原系统，设计新的操控台，操控台沿用操作者传统习惯布局。 卷扬机变频操控系统接线示意图变频器RSTPNUVWABC泄放电阻泄放单元电机图3－1 卷扬机操控系统框图 采用变频器控制后，整个电控系统连线十分简单，系统包括一个变频柜、一台泄放控制单元柜、一个泄放电阻柜和一个操控台，与原系统相比，体积和重量大幅度减小，而且接线非常简单，如图3－1所示。 图3－2位操控台外形，右手为调速手柄，左手柄为制动手柄。面板设置有电锁、“紧急制动”按钮、“非常制动”按钮、控制键盘等，操作使用简单直观。 图3－2 操控台
变频柜、制动单元柜、泄放电阻柜等按照IP40标准设计，考虑了防腐防
潮等不良环境。泄放单元面板上的调节按钮可用来调节泄放速度，指示灯分别指示电源和工作状态。上述三个柜子都为立式结构，其功能完全按照工作需要设计。
2. 使用变频器控制的卷扬机系统方案
通过对原卷扬机系统的分析和采用变频器控制卷扬机的模拟试验，我们提出如图3－4所示的实用性方案。
该方案尤其在安全性方面采取了多重保护，在软制动（泄放制动）基础上将原系统使用的液压抱闸装置作为主要制动手段，并对其进行自动抱闸、适度抱闸和完全抱闸等操作，使系统在工作的全过程均有安全保障。 3. 4. 方案简介 图3－4中液压系统和机械抱闸装置（包括油泵站、电动阀、管道、抱闸机构及控制电路等）均为原系统所用，这样做主要是为保证卷扬机系统的安全性。泄放单元采用与变频器逆变单元功率模块同规格的开关件，以保证系统有足够的泄放容量；而泄放电阻则采用6Ω/30KW无感电阻，以保证系统有足够的泄放速度。操纵台做了操纵台WBXCM变频器V1V2V3BXCMB220V变频器保护变频器输出为零输出小于2HZ紧急制动紧急制动J4&T1非常制动RJ4J3RCMBXL抱闸指示RSTPNUVWABC泄放电阻泄放单元电磁阀电机油压 站J3泄放阻尼&T2机械抱闸L泄放信号泄放指示泄放装置采用变频器控制的卷扬机系统方案图3－4 变频操控系统方案及原理框图 重新设计，操作习惯仍旧保持原来风格。主令开关手柄改为无级调速手柄，用于动注态调速，另加设了紧急制动按钮；当变频器发生故障1时，系统自动输出异常信号，控制系统完全抱闸，如果自动抱闸线路出现故障而不能准确执行功能时，操作该按钮可以紧急制动；如果紧急制动也失效时，还有一级保护，即“非常制动”。按下“非常制动”按钮即断开接触器线圈供电，从而切断机械抱闸系统的电源，达到最可靠的制动。同时接触器辅助常闭触点短接BX、CM，变频器自由停车无输出。此处，刀闸“B”只是功能表征，实际采用接触器实现。 注1：主要指变频器内部的过压、过载、过流、过热、缺相等正常保护。 自动抱闸和紧急制动抱闸时，操纵台面板上的“抱闸指示”灯亮，给出灯光信号。此时，若系统未确实制动，可进行“非常制动”。
常开触点J4为控制抱闸回路的总开关，所画变压器实际上是自整角控制电机，旋转制动手柄改变两轴之间相位角，次级输出电压从0V到最大电压之间发生变化，经整流、限流电阻限流后加到电磁阀上，从而改变抱闸力的大小。当电机处于发电状态下，当泄放制动单元开始工作时J3继电器闭合，经电阻串联分压后加到电磁阀上，使系统适度抱闸，增加一定的阻力减缓下降速度，这只用于“空罐下配重”期间以及变频器减速时间短时减速。当然，泄放阻尼开关置于“关”位置可取消该功能。
“&1”只表示一种逻辑关系，其输出用来控制继电器J4的线圈，起到自动制123动的作用。“&2”的输出用来启动弱阻尼电路，即控制J3继电器的线圈。 为避免对变频器、泄放制动单元造成干扰，有关信号控制线均采用光电隔离器件隔离。操控台电源加装高性能电源滤波器，控制板采用高电压（12V）电源同D样是为了提高系统抗干扰能力。启动时当变频器输出小于某一频率F0（例如2HZ，此频率值可调），抱闸系统继续抱紧。因为变频器在启动时输出转矩较小，不足以克服重力，否则就会遭成罐体下掉。操控台配有电锁，当操作者离岗时锁定的同时切断电源，避免其它非操作人员误操作。 调速手柄实际上控制着电位器“W”中间抽头位置，C手柄在不同位置输出不同电压，假设在中间位置时表示“0”位置，即VW＝2.5V时电机不运行，实际留有±0.2V死区。2.5V~5V对应变频器正转0~50HZ运行频率，输出频率随电压升高而增大，2.5V~0V对应变频器反转0~50HZ运行频率，输出频率随电压减小而增大。CPU应作不同处理。 变频器跳保护、变频器停车时，CPU立即停止发B5vPort正转w反转 图3－5 操作手柄电路原理 送PWM波，切断了变频器对电机能量继续传送，停车过程只有动能转换为热能，能实现T＝6S左右迅速停车。
123ATitleSizeA4Date:File:6C1. 泄放阻尼控制电路
泄放制动单元部分电路如下图所示，P、N是变频器直流母线电压，取自变频器外接端子，当电机处于发电状态，P、N两端之间电压必定升高，当高于某一设定值时，IC1B输出低电平，控制泄放单元工作；VR3设置电压比VR2设置电压高一档次，当PN端电压特别高（有可能泄放单元消耗能量不足于抵消发电能量，PN端电压继续升高），高于某一值时，IC1A的1脚输出低电平，光耦PC2关断，泄放单元不再工作，从而保护泄放单元（此种情况下变频器跳“OE”保护）。也就是说：V1≤Vi≤V2时，T1的E脚为低电平，PC1、T1导通。在原来回路中串入光耦PC5、PC6，PC5、PC6导通，分别控制操控台泄放指示灯和液压系统自动适
1度抱闸。PC1导通时，U1A（4093）的XF信号变为高电平，与“555”产生的振23荡信号“与非”后驱动功率模块间歇导通，以避免泄放模块因连续工作发热而烧毁。 PC3C1 C3 PC4 C2 LED1P R16 C4 CN212LED2 VREFWC6R13 N567IC1B R9B+15VI PC1AK CECPVCCR11CN1124LED1-A LED1-KVR2 R101221CNT1 U1A 3R7 AK2VREFR12 IC1A 1+15VICER8 PC2 EXFVR3 32184N图4－3 泄放单元原理图 TitleSizeA4Date:File:236-Nov-2002 D:\\PFWSCH\\SCH\\SCH_1.SCHSheet of Drawn By:4NumberRevision 1
四、 变频改造后效果分析
我们在该矿安装调试卷扬机变频操控系统后，对现场各环节包括“对罐堵转”、“紧急制动”、“载重运行”、“吊配重”、“空罐下配重”。可以达到以下效果。
1. 对罐、堵转
罐笼内部底面上铺设了轨道，必须与地面上或井下各个中断的轨道对接吻合良好，才能顺利将矿车推出罐笼。这就是说，在罐笼上升到各中断附近时电机必须迅速由高速变换到低速，到位时立即停车。这要求变频器减速时间短，大约6S时能够满足要求，此时有可能出现泄放，系统适度抱闸正好满足要求。调速手柄调到中间零位时或反向过零时变频器采用自由停车方式，不再输出功率，抱闸系统立即抱闸且对变频器没有任何冲击。空罐对罐、重罐对罐均工作正常。原系统工作时，主要靠机械制动减速运行，既损耗闸片注1，又消耗电能。
F1000-1600T3变频器具有较好的低速转矩性能，在各种负载下均可很好地超低速运行。在最大载重下注2，电机可在2HZ时均匀平稳地运行。如果在3HZ时启动抱闸，使电机堵转，此时电机的堵转电流应小于37A；这比原系统的堵转电流小许多倍。
2. 紧急制动、非常制动
紧急制动、非常制动一般发生在运行中突然停电、事故等非正常情况下，但这却是系统安全的最重要指标。试验中，将变频器全速运行，然后分别按“非常制动”、“紧急制动”按钮。这样可以模拟变频器发生故障或产生保护信号时的紧急制动，同时也模拟了运行中出现其他意想不到情况需要紧急刹车的特殊案例。
由于变频器的停车方式设置为自由停车，因此在自由停车后对高速运行的电机实施紧急制动丝毫不影响变频器，即变频器不会受到任何损坏。实际应用中，紧急制动、非常制动性能均可靠、效果良好。
3. 载重运行
在罐笼内装载额定重物，从井下向上吊运。在此过程中，通过变频器动态地任意改变电机运行速度，卷扬机工作状态良好，变速过程平稳、调速范围宽，并且操作简单、节省电能。
4. 吊配重
注1：机械抱闸装置中的摩擦片。
注2：此处最大载重是指配重重量，这比实际负载重量要大。
UO 220V电网滤波器变换器控制信号控制电路保护电路辅助电源 50Hz输入整流滤输出整流滤波 入压电出输流直吊配重是指将配重下到井底，空罐笼处于井上，然后将配重从井底吊到井上。无任何问题。
5. 空罐下配重
如果配重处于井上位置，位于井底的罐笼不装载任何重物，此时要将空罐笼提上，即将配重下到井下，则由于重力加速度的影响，电机会处于强发电状态注1。
原系统在这个过程中需要全额电功率输入，并配合机械抱闸制动，消耗电能同重载时几乎一样。采用变频器控制全速运行，在整个过程中可看到泄放指示灯出现闪亮，表明电动机发出电经模块续流二极管整流后加到直流母线上，造成母线电压升高，泄放单元开始工作。试验时分别将“泄放阻尼”开关置于“开”、“关”位置，系统工作均正常。“泄放阻尼”开关打开并出现泄放时，可明显看到运动速度放缓，表明阻尼在起作用。
6. 结果分析
从以上试验结果来看：（1）空罐上升（空罐下配重）期间变频器输入电流几乎为零，此期间系统不消耗电网能量；输出电流不为零，此电流为电机发电电流倒灌入变频器。（2）重罐下降期间变频器输入电流只有2~3A左右，此时重罐重量同配重重量相近，几乎不消耗能量。（3）在同一运行过程中，低频（低速）时变频器输入电流小，高频（高速）时变频器输入电流大。说明低速运行时可达到节电目的。
综合以上所述，采用卷扬机变频操控系统后，在电机处于发电状态时，系统反馈能量可通过泄放单元泄放掉。总之，在工作全过程，系统或者不消耗电能，或者节能运行，平均节电率实测可达30%以上。
注1：此时配重与罐笼自重的重量差（约0.6T）实为卷扬机系统承受的最大负载，该重量产生很大的势能，
通过卷扬机转化为动能，再通过电机转化为电能。