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2015-03
一般變頻器常見故障及處理
目前人們所說的交流調(diào)速系統(tǒng)，主要指電子式電力變換器對交流的變頻調(diào)速系統(tǒng)。變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)越于直流傳動的特點，在很多場合中都被作為***的傳動方案，現(xiàn)代變頻調(diào)速基本都采用16位或32位單片機(jī)作為控制核心，從而實現(xiàn)全數(shù)字化控制，調(diào)速性能與直流調(diào)速基本相近，但使用變頻器時，其維作要比直流復(fù)雜，一旦發(fā)生故障，企業(yè)的普通電氣人員就很難處理，這里就變頻器常見的故障分析一下故障產(chǎn)生的原因及處理方法。一、參數(shù)設(shè)置類故障 常用變頻器在使用中，是否能滿足傳動系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會導(dǎo)致變頻器不能正常工作。 1、參數(shù)設(shè)置常用變頻器，一般出廠時，廠家對每一個參數(shù)都有一個默認(rèn)值，這些參數(shù)叫工廠值。 在這些參數(shù)值的情況下，用戶能以操作方式正常運(yùn)行的，但以面板操作并不滿足大多數(shù)傳動系統(tǒng)的要求。所以，用戶在正確使用變頻器之前，要對變頻器參數(shù)時從以下幾個方面進(jìn)行： (1)確認(rèn)電機(jī)參數(shù)，變頻器在參數(shù)中設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、***大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到。 (2)變頻器采取的控制方式，即速度控制、轉(zhuǎn)距控制、PID控制或其他方式。采取控制方式后，一般要根據(jù)控制精度，需要進(jìn)行靜態(tài)或動態(tài)辨識。 (3)設(shè)定變頻器的啟動方式，一般變頻器在出廠時設(shè)定從面板啟動，用戶可以根據(jù)實際情況選擇啟動方式，可以用面板、外部端子、通訊方式等幾種。 (4)給定信號的選擇，一般變頻器的頻率給定也可以有多種方式，面板給定、外部給定、外部電壓或電流給定、通訊方式給定，當(dāng)然對于變頻器的頻率給定也可以是這幾種方式的一種或幾種方式之和。正確設(shè)置以上參數(shù)之后，變頻器基本上能正常工作，如要獲得更好的控制效果則只能根據(jù)實際情況修改相關(guān)參數(shù)。 2、參數(shù)設(shè)置類故障的處理 一旦發(fā)生了參數(shù)設(shè)置類故障后，變頻器都不能正常運(yùn)行，一般可根據(jù)說明書進(jìn)行修改參數(shù)。如果以上不行，***好是能夠把所有參數(shù)恢復(fù)出廠值，然后按上述步驟重新設(shè)置，對于每一個公司的變頻器其參數(shù)恢復(fù)方式也不相同。二、過壓類故障 變頻器的過電壓集中表現(xiàn)在直流母線的支流電壓上。正常情況下，變頻器直流電為三相全波整流后的平均值。若以380V線電壓計算，則平均直流電壓Ud= 1.35U線=513V。在過電壓發(fā)生時，直流母線的儲能電容將被充電，當(dāng)電壓上至760V左右時，變頻器過電壓保護(hù)動作。因此，變頻器來說，都有一個正常的工作電壓范圍，當(dāng)電壓超過這個范圍時很可能損壞變頻器，常見的過電壓有兩類。 1、輸入交流電源過壓 這種情況是指輸入電壓超過正常范圍，一般發(fā)生在節(jié)假日負(fù)載較輕，電壓升高或降低而線路出現(xiàn)故障，此時***好斷開電源，檢查、處理。 2、發(fā)電類過電壓世界 這種情況出現(xiàn)的概率較高，主要是電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速比實際轉(zhuǎn)速還高，使電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器又沒有安裝制動單元，有兩起情況可以引起這一故障。 (1)當(dāng)變頻器拖動大慣性負(fù)載時，其減速時間設(shè)的比較小，在減速過程中，變頻器輸出的速度比較快，而負(fù)載靠本身阻力減速比較慢，使負(fù)載拖動電動機(jī)的轉(zhuǎn)速比變頻器輸出的頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速還要高，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，而變頻器沒有能量回饋單元，因而變頻器支流直流回路電壓升高，超出保護(hù)值，出現(xiàn)故障，而中經(jīng)常發(fā)生在干燥部分，處理這種故障可以增加再生制動單元，或者修改變頻器參數(shù)，把變頻器減速時間設(shè)的長一些。增加再生制動單元功能包括能量消耗型，并聯(lián)直流母線吸收型、能量回饋型。能量消耗型在變頻器直流回路中并聯(lián)一個制動電阻，通過檢測直流母線電壓來控制功率管的通斷。并聯(lián)直流母線吸收型使用在多電機(jī)傳動系統(tǒng)，這種系統(tǒng)往往有一臺或幾機(jī)經(jīng)常工作于發(fā)電狀態(tài)，產(chǎn)生再生能量，這些能量通過并聯(lián)母線被處于電動狀態(tài)的電機(jī)吸收。能量回饋型的變頻器網(wǎng)側(cè)變流器是可逆的，當(dāng)有再生能量產(chǎn)生時可逆變流器就將再生能量回饋給電網(wǎng)。 (2)多個電動施動同一個負(fù)載時，也可能出現(xiàn)這一故障，主要由于沒有負(fù)荷分配引起的。以兩臺電動機(jī)拖動一個負(fù)載為例，當(dāng)一臺電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速大于另一臺電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時，則轉(zhuǎn)速高的電動機(jī)相當(dāng)于原動機(jī)，轉(zhuǎn)速低的處于發(fā)電狀態(tài)，引起故障。在紙機(jī)經(jīng)常發(fā)生在榨部及網(wǎng)部，處理時需加負(fù)荷分配控制。可以把處于紙機(jī)傳動速度鏈分支的變頻器特性調(diào)節(jié)軟一些。 三、過流故障 過流故障可分為加速、減速、恒速過電流。其可能是由于變頻器的加減速時間太短、負(fù)載發(fā)生突變、負(fù)荷分配不均，輸出短路等原因引起的。這時一般可通過延長加減速時間、減少負(fù)荷的突變、外加制動元件、進(jìn)行負(fù)荷分配設(shè)計、對線路進(jìn)行檢查。如果斷開負(fù)載變頻器還是過流故障，說明變頻器逆變電路已環(huán)，需要更換變頻器。四、過載故障 過載故障包括變頻過載和電機(jī)器過載。其可能是加速時間太短，直流制動量過大、電網(wǎng)電壓太低、負(fù)載過重等原因引起的。一般可通過延長加速時間、延長制動時間、檢查電網(wǎng)電壓等。負(fù)載過重，所選的電機(jī)和變頻器不能拖動該負(fù)載，也可能是由于機(jī)械潤滑不好引起。如前者則必須更換大功率的電機(jī)和變頻器;如后者則要對生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行檢修。五、其他故障 1、欠壓;說明變頻器電源輸入部分有問題，需檢查后才可以運(yùn)行。 2、溫度過高;如電動機(jī)有溫度檢測裝置，檢查電動機(jī)的散熱情況;變頻器溫度過高，檢查變頻器的情況。 3、其他情況;如硬件故障，通訊故障等，可以同供應(yīng)商聯(lián)系! 六、常見變頻器故障原因分析 過電流跳閘的原因分析 (1)重新起動時，一升速就跳閘。這是過電流十分嚴(yán)重的表現(xiàn)。 主要原因有： 1)負(fù)載側(cè)短路 2)工作機(jī)械卡住 3)逆變管損壞 4)電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩過小，拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)不起來 (2)重新起動時并不立即跳閘，而是在運(yùn)行過程中跳閘 可能的原因有： 1)升速時間設(shè)定太短 2)降速時間設(shè)定太短 3)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償設(shè)定較大，引起低速時空載電流過大 4)電子熱繼電器整定不當(dāng)，動作電流設(shè)定得太小，引起誤動作七、電壓跳閘的原因分析 (1)過電壓跳閘，主要原因有： 1)電源電壓過高 2)降速時間設(shè)定太短 3)降速過程中，再生制動的放電單元工作不理想 a.來不及放電，應(yīng)增加外接制動電阻和制動單元 b.放電支路發(fā)生故障,實際并不放電 (2)欠電壓跳閘,可能的原因有: 1)電源電壓過低 2)電源斷相 3)整流橋故障八、電動機(jī)不轉(zhuǎn)的原因分析 (1)功能預(yù)置不當(dāng) 1)上限頻率與***高頻率或基本頻率和***高頻率設(shè)定矛盾 2)使用外接給定時,未對"給定/外接給定"的選擇進(jìn)行預(yù)置 3)其他的不合理預(yù)置 (2)在使用外接給定時,無"起動"信號 (3)其它原因 1)機(jī)械有卡住現(xiàn)象 2)電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩不夠 3)變頻器的電路故障
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2015-05
西門子變頻器日常護(hù)理
西門子變頻器日常護(hù)理操作人員必須熟悉西門子變頻器的基本工作原理、功能特點，具有電工操作常識。在對變頻器日常維護(hù)之前，必須保證設(shè)備總電源全部切斷;并且在變頻器顯示完全消失的3-30分鐘(根據(jù)變頻器的功率)后再進(jìn)行。應(yīng)注意檢查電網(wǎng)電壓，改善變頻器、電機(jī)及線路的周邊環(huán)境，定期清除變頻器內(nèi)部灰塵，通過加強(qiáng)設(shè)備管理***大限度地降低變頻器的故障率。(1)冷卻風(fēng)扇 變頻器的功率模塊是發(fā)熱***嚴(yán)重的器件，其連續(xù)工作所產(chǎn)生的熱量必須要及時排出，一般風(fēng)扇的壽命大約為20kh～40kh。按變頻器連續(xù)運(yùn)行折算為3～5年就要更換一次風(fēng)扇，避免因散熱不良引發(fā)故障。(2)濾波電容 中間電路濾波電容：又稱電解電容，該電容的作用：濾除整流后的電壓紋波，還在整流與逆變器之間起去耦作用，以消除相互干擾，還為電動機(jī)提供必要的無功功率，要承受極大的脈沖電流，所以使用壽命短，因其要在工作中儲能，所以必須長期通電，它連續(xù)工作產(chǎn)生的熱量加上變頻器本身產(chǎn)生的熱量都會加速其電解液的干涸，直接影響其容量的大小。正常情況下電容的使用壽命為5年。建議每年定期檢查電容容量一次，一般其容量減少20%以上應(yīng)更換。 (3)防腐劑的使用 因一些公司的生產(chǎn)特性，各電氣mcc室的腐蝕氣體濃度過大，致使很多電氣設(shè)備因腐蝕損壞(包括變頻器)。 為了解決以上問題可安裝一套空調(diào)系統(tǒng)，用正壓新鮮風(fēng)來改善環(huán)境條件。為減少腐蝕性氣體對電路板上元器件的腐蝕，還可要求變頻器生產(chǎn)廠家對線路板進(jìn)行防腐加工，維修后也要噴涂防腐劑，有效地降低了變頻器的故障率，提高了使用效率。(4)給變頻器除塵 變頻器根據(jù)使用環(huán)境的不同，應(yīng)定期檢查散熱通道、及電路板中有無積累灰塵，一般每半年清理一次，至少也要一年清理一次，以確保變頻器散熱良好，使其避免因散熱不良而引發(fā)故障。 在保養(yǎng)的同時要仔細(xì)檢查變頻器，定期送電，帶電機(jī)工作在2hz 的低頻約10分鐘，以確保變頻器工作正常。
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2015-04
電機(jī)異常判斷方法
電動機(jī)異常判斷攻略 —— 看，聽，聞，摸四種方法能及時預(yù)防和排除故障，保證電動機(jī)的安全運(yùn)行。 一、 看 觀察電動機(jī)運(yùn)行過程中有無異常，主要表現(xiàn)為一下幾種情況 1. 定子繞組短路時，可能看到電動機(jī)冒煙; 2. 電動機(jī)嚴(yán)重過載或缺相運(yùn)行時，轉(zhuǎn)速會變慢而且有較沉重的“嗡嗡”聲; 3. 電動機(jī)正常運(yùn)行時，但突然停止時，會看到接線松脫處冒火花;保險絲熔斷或某部件被卡住的現(xiàn)象; 4. 若電動機(jī)劇烈振動，則可能是傳動裝置被卡住或電動機(jī)固定不良; 5. 若電動機(jī)內(nèi)接觸點和連接處有變色、燒痕和煙跡等，則說明可能有局部過熱、導(dǎo)體連接處接觸不良或繞組燒毀等; 二、 聽 電動機(jī)正常運(yùn)行時應(yīng)發(fā)出均勻且較輕的“嗡嗡”聲，無雜音和特別的聲音。若發(fā)出的噪聲太大，包括電磁噪聲，軸承雜音，通風(fēng)噪聲，機(jī)械摩擦聲扽個，均可能是故障先兆或故障現(xiàn)象。 1. 對于電磁噪聲，如果電動機(jī)發(fā)出忽高忽低且沉重的聲音，則原因可能是一下幾種： (1) 定子和轉(zhuǎn)子間氣隙不均勻，此聲音忽高忽低且高低音間隙時間不變，這是軸承磨損從而使定子與轉(zhuǎn)子不同心所致; (2) 三項電流不平衡。這是三相繞組存在誤接地，短路和接觸不良等原因，若聲音很沉悶則說明電動機(jī)嚴(yán)重過載或缺相運(yùn)行; (3) 鐵芯松動。電動機(jī)在運(yùn)行中因振動使鐵芯固定螺栓松松造成鐵芯硅鋼片松松，發(fā)出噪聲。 2. 對于軸承雜聲，應(yīng)在電動機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常監(jiān)聽。監(jiān)聽方法是：將螺絲刀一端頂在軸承安裝部位，另一端貼近耳朵，便可聽到軸承運(yùn)轉(zhuǎn)聲。若聲音為連續(xù)而細(xì)小的“沙沙”聲，不會有忽高忽低的變化及金屬摩擦聲，則軸承是正常運(yùn)行，若出現(xiàn)一下幾種聲音則為不正常現(xiàn)象： (1)軸承運(yùn)行時有“吱吱”聲，這事金屬摩擦聲，一般為軸承缺油所致，應(yīng)拆開軸承加注適量潤滑脂; (2)若出現(xiàn)“唧哩”聲，這是滾珠轉(zhuǎn)動時發(fā)出的聲音，一般為潤滑脂干涸或缺油引起，可加注適量油脂; (3)若出現(xiàn)“喀喀”聲，或“喀吱”聲，則為軸承內(nèi)滾珠不規(guī)則運(yùn)動而產(chǎn)生的聲音，這是軸承內(nèi)滾珠損壞或電動機(jī)長期不用，潤滑脂干涸所致。 3. 若傳動機(jī)構(gòu)和被傳動機(jī)構(gòu)發(fā)出連續(xù)而忽高忽低的聲音，可以分為一下幾種情況處理： (1)周期性“啪啪”聲，為皮帶接頭不平滑引起; (2)周期性“咚咚”聲，為聯(lián)軸器或皮帶輪與軸間松動以及鍵或鍵槽磨損引起; (3)不均勻的碰撞聲，為風(fēng)葉碰撞風(fēng)扇罩引起。 三、 聞 通過聞電動機(jī)的氣味也能判斷及預(yù)防電動機(jī)的故障。若發(fā)現(xiàn)有人、特殊的油漆味，說明電動機(jī)內(nèi)部溫度過高，若發(fā)現(xiàn)有很重的糊味或焦臭味，則可能是絕緣層被擊穿或繞組已燒毀。 四、 摸 摸電動機(jī)一些部位的溫度也可以判斷電動機(jī)故障原因。為確保安全，用手模時應(yīng)用手背去碰觸電機(jī)外殼、軸承周圍部分，若發(fā)現(xiàn)溫度異常，其原因可能是一下幾種： 1. 通風(fēng)不良。如風(fēng)扇脫落。通風(fēng)道堵塞等; 2. 過載。致使電流過大而使定子繞組過熱; 3. 定子繞組匝間短路或三相電流不平衡; 4. 頻繁啟動或制動; 5. 若軸承周圍溫度過高，則可能好似軸承損壞或缺油所致;
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2015-07
礦井提升機(jī)緊急停車的三種常見故障情況
礦井提升機(jī)緊急停車 礦井提升機(jī)緊急停車簡稱I類故障，此類故障一旦發(fā)生，則斷開交、直流回路并立即制動停車。此類故障包括： (1)兩終端過卷揚(yáng); (2)制動系統(tǒng)液壓站電動機(jī)故障; (3)礦井提升機(jī)錯向運(yùn)行; (4)礦井提升機(jī)運(yùn)行過程中各水平搖臺穩(wěn)罐器動作; (5)兩終端超速; (6)主電動機(jī)失勵磁; (7)保護(hù)回路失電; (8)直流主回路過電流; (9)直流主回路過電壓; 礦井提升機(jī)事故停車 礦井提升機(jī)事故停車簡稱為Ⅱ類故障，此類故障一旦發(fā)生，提升機(jī)將按照速度圖自動減速，在達(dá)到低于2m/s時自動制動而停車。此類故障包括： (1)礦井提升機(jī)制動輪變形; (2)尾繩故障; (3)緊停后未調(diào)零; (4)操作限位開關(guān)失靈; (5)開車時安全門打開; (6)礦井提升機(jī)調(diào)零電機(jī)故障; (7)兩終端之間超速。 礦井提升機(jī)信號預(yù)報 礦井提升機(jī)信號預(yù)報簡稱為Ⅲ類故障，此類故障發(fā)生時，不制動停車，只發(fā)生聲、光故障信號預(yù)報。此類故障包括： (1)礦井提升機(jī)直流主電機(jī)軸承過熱; (2)直流操作電流接地; (3)制動閘瓦磨損; (4)潤滑油壓異常; (5)礦井提升機(jī)通風(fēng)故障; (6)直流主回路接地。
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2012-10
全數(shù)字交流變頻電控調(diào)試報告模板
全數(shù)字交流變頻電控調(diào)試報告模板 （點擊下載）
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2012-11
行星齒輪減速器外形尺寸圖
序號 型號規(guī)格 外形及中心高（mm) 軸伸（mm) 地角尺寸(mm) L B H H1 H0 L1 L2 L3 L4 L5 B1 B2 1 XL-560 1360 1100 990 70 450 130 280 500 383 660 900 1060 2 XL-630 1580 1260 1095 80 500 130 330 560 448 740 1040 1200 3 XL-710 1945 1366 1177 75 560 140 280 570 560 720 1150 1300 4 XL-30 1940 1642 1408 100 710 190 370 870 590 1030 1380 1570 5 XL-800 2193 2120 1880 115 800 185 400 950 641 1140 1570 1760 6 XP-1000 2253 2097 1644 110 800 180 320 810 623 1050 1640 1930 8 XL-1120 2772 2160 1896 125 900 180 400 930 727 1130 1870 2120 9 XL-1250 3004 2470 2060 165 1000 240 485 1020 841 1330 2120 2430 10 ZZDP-1400 3287 2940 2267 150 1100 260 670 1120 1042 1430 2300 2700
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2013-12
KHT100-JY煤礦地面提升機(jī)綜合后備
KHT100-JY煤礦地面提升機(jī)綜合后備保護(hù)裝置 說明書 KHT100-JY煤礦地面提升機(jī)綜合后備保護(hù)裝置是嚴(yán)格按照煤礦安全規(guī)程的要求而研制生產(chǎn)的后備保護(hù)裝置，本裝置主要作用于礦山地面提升機(jī)安全后備保護(hù)，它采用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，具有運(yùn)行準(zhǔn)確，操作簡單，抗干擾能力強(qiáng)，功能完備等特點，外接高速光電編碼器進(jìn)行速度和深度信號采集，顯示更精確，保護(hù)更可靠。 主要功能： 1 、超速保護(hù)：等速段速度連續(xù)超過 15% 時的制動保護(hù)； 2 、自動減速：達(dá)到減速點時的控制 3 、限速控制：近井口時的 2m/s 保護(hù)； 4 、深度指示器失效保護(hù)； 5 、過卷保護(hù)：超過正常停車位置 0.5 米時自動保護(hù)； 6 、卡箕斗（罐）保護(hù)； 7 、松繩保護(hù)； 8 、滿倉保護(hù)； 9 、閘間隙保護(hù)； 10 、方向（信號）閉鎖； 11 、位置（深度）顯示； 12 、瞬時速度顯示； 13 、當(dāng)次信號顯示； 14 、上次信號顯示； 15 、絞車運(yùn)行方向指示 16 、聲光顯示； 17 、自檢功能； 18 、復(fù)位功能； 19 、清零功能； 20 、緊急制動報警聲解除功能； 21 、制動時寄存顯示當(dāng)時的有關(guān)數(shù)值。 技術(shù)指標(biāo)： 1 、電源： AC220V ± 22V 2 、信號電壓： AC220V/127V 24VDC 3 、深度顯示范圍： 0 ～ 9999.99m 精度± 0.01m 4 、速度顯示范圍： 0 ～ 19.99m/s ，精度為± 0.01m/s KHT100-JY煤礦地面提升機(jī)綜合后備保護(hù)裝置安裝示意圖: 接線圖: 界面圖: 實物圖 洛陽九億重工有限公司 2013年元月
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2012-10
SINAMICS S120 !!!!SIMPLE_HTML_DOM__VOKU__AMP!!!!
SINAMICS S120 & 伺服電機(jī)選型手冊 <點擊瀏覽> <點擊下載>
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2012-10
轉(zhuǎn)子串電阻電控調(diào)試報告模板
轉(zhuǎn)子串電阻電控調(diào)試報告模板(下載) <點擊瀏覽> <點擊下載>
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2012-10
煤礦安全規(guī)程之提升裝置
第四節(jié) 提升裝置 第四百一十六條 除移動式的或輔助性的絞車外，提升裝置的天輪、滾筒、摩擦輪、導(dǎo)向輪和導(dǎo)向滾等的***小直徑與鋼絲繩直徑之比值，應(yīng)符合下列要求： （一）落地式及有導(dǎo)向輪的塔式摩擦提升裝置的摩擦輪及導(dǎo)向輪（包括天輪），井上不得小于90，井下不得小于80；無導(dǎo)向輪的塔式摩擦提升裝置的摩擦輪，井上不得小于80，井下不得小于70。 （二）井上提升裝置的滾筒和圍抱角大于90°的天輪，不得小于80；圍抱角小于90°的天輪，不得小于60。 （三）井下提升絞車和鑿井提升絞車的滾筒、井下架空乘人裝置的主導(dǎo)輪和尾導(dǎo)輪、圍抱角大于90°的天輪，不得小于60；圍抱角小于90°的天輪不得小于40。 （四）矸石山絞車的滾筒和導(dǎo)向輪，不得小于50。 （五）在以上提升裝置中，如使用密封式提升鋼絲繩，應(yīng)將各相應(yīng)的比值增加20%。 （六）懸掛水泵、吊盤、管子用的滾筒和天輪，鑿井時運(yùn)輸物料的絞車滾筒和天輪，傾斜井巷提升絞車的游動輪，矸石山絞車的壓繩輪以及無極繩運(yùn)輸?shù)膶?dǎo)向滾等，不得小于20。 第四百一十七條 立井的天輪、主動摩擦輪、導(dǎo)向輪的直徑或滾筒上繞繩部分的***小直徑與鋼絲繩中***粗鋼絲的直徑之比值，必須符合下列要求： （一）井上的提升裝置，不小于1200。 （二）井下和鑿井用的提升裝置，不小于900。 （三）鑿井期間升降物料的絞車和懸掛水泵、吊盤用的提升裝置，不小于300。 第四百一十八條 天輪到滾筒上的鋼絲繩的***大內(nèi)、外偏角都不得超過1°30′。單層纏繞時，內(nèi)偏角應(yīng)保證不咬繩。 第四百一十九條 各種提升裝置的滾筒上纏繞的鋼絲繩層數(shù)嚴(yán)禁超過下列規(guī)定： （一）立井中升降人員或升降人員和升降物料的，1層；專為升降物料的，2層。 （二）傾斜井巷中升降人員或升降人員和物料的，2層；升降物料的，3層。 （三）建井期間升降人員和物料的，2層。 （四）現(xiàn)有生產(chǎn)礦井在用的絞車，如果在滾筒上裝設(shè)過渡繩楔，滾筒強(qiáng)度滿足要求且滾筒邊緣高度符合本規(guī)程第四百二十條規(guī)定，可按本條***款第（一）項、第（二）項所規(guī)定的層數(shù)增加1層。 移動式的或輔助性的專為升降物料的（包括矸石山和向天橋上提升等）以及鑿井時期專為升降物料的，準(zhǔn)許多層纏繞。 第四百二十條 滾筒上纏繞2層或2層以上鋼絲繩時，必須符合下列要求： （一）滾筒邊緣高出***外1層鋼絲繩的高度，至少為鋼絲繩直徑的2.5倍。 （二）滾筒上必須設(shè)有帶繩槽的襯墊。 （三）鋼絲繩由下層轉(zhuǎn)到上層的臨界段（相當(dāng)于繩圈1/4長的部分）必須經(jīng)常檢查，并應(yīng)在每季度將鋼絲繩移動1/4繩圈的位置。 對現(xiàn)有不帶繩槽襯墊的在用絞車，只要在滾筒板上刻有繩槽或用1層鋼絲繩作底繩，可繼續(xù)使用。 第四百二十一條 鋼絲繩繩頭固定在滾筒上時，應(yīng)符合下列要求： （一）必須有特備的容繩或卡繩裝置，嚴(yán)禁系在滾筒軸上。 （二）繩孔不得有銳利的邊緣，鋼絲繩的彎曲不得形成銳角。 （三）滾筒上應(yīng)經(jīng)常纏留3圈繩，用以減輕固定處的張力，還必須留有作定期檢驗用的補(bǔ)充繩。 第四百二十二條 通過天輪的鋼絲繩必須低于天輪的邊緣，其高差：提升用天輪不得小于鋼絲繩直徑的1.5倍；懸吊用天輪不得小于鋼絲繩直徑的1倍。天輪的各段襯墊磨損達(dá)到1根鋼絲繩直徑的深度時，或沿側(cè)面磨損達(dá)到鋼絲繩直徑的1/2時，必須更換。 第四百二十三條 摩擦提升裝置的繩槽襯墊磨損剩余厚度不得小于鋼絲繩直徑，繩槽磨損深度不得超過70mm，任一根提升鋼絲繩的張力與平均張力之差不得超過±10%。更換鋼絲繩時，必須同時更換全部鋼絲繩。 第四百二十四條 立井中用罐籠升降人員時的加速度和減速度，都不得超過0.75m/s2，其***大速度，不得超過用下列公式所求得的數(shù)值，且***大不得超過12m/s。 式中 v--***大提升速度，m/s； H--提升高度，m。 立井中用吊桶升降人員時的***大速度：在使用鋼絲繩罐道時，不得超過上述公式求得數(shù)值的1/2；無罐道時，不得超過1m/s。 第四百二十五條 立井升降物料時，提升容器的***大速度，不得超過用下列公式所求得的數(shù)值： 式中 v--***大提升速度，m/s； H--提升高度，m。 立井中用吊桶升降物料時的***大速度：在使用鋼絲繩罐道時，不得超過用上述公式求得數(shù)值的2/3；無罐道時，不得超過2m/s。 第四百二十六條 斜井提升容器的***大速度和***大加、減速度應(yīng)符合下列要求： （一）升降人員時的速度，不得超過5m/s，并不得超過人車設(shè)計的***大允許速度。升降人員時的加速度和減速度，不得超過0.5m/s2。 （二）用礦車升降物料時，速度不得超過5m/s。 （三）用箕斗升降物料時，速度不得超過7m/s；當(dāng)鋪設(shè)固定道床并采用大于或等于38kg/m鋼軌時，速度不得超過9m/s。 第四百二十七條 提升裝置必須裝設(shè)下列保險裝置，并符合下列要求： （一）防止過卷裝置：當(dāng)提升容器超過正常終端停止位置（或出車平臺）0.5m時，必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生制動作用。 （二）防止過速裝置：當(dāng)提升速度超過***大速度15％時，必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生作用。 （三）過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置。 （四）限速裝置：提升速度超過3m/s的提升絞車必須裝設(shè)限速裝置，以保證提升容器（或平衡錘）到達(dá)終端位置時的速度不超過2m/s。如果限速裝置為凸輪板，其在1個提升行程內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)不小于270°。 （五）深度指示器失效保護(hù)裝置：當(dāng)指示器失效時，能自動斷電并使保險閘發(fā)生作用。 （六）閘間隙保護(hù)裝置：當(dāng)閘間隙超過規(guī)定值時，能自動報警或自動斷電。 （七）松繩保護(hù)裝置：纏繞式提升絞車必須設(shè)置松繩保護(hù)裝置并接入安全回路和報警回路，在鋼絲繩松弛時能自動斷電并報警。箕斗提升時，松繩保護(hù)裝置動作后，嚴(yán)禁受煤倉放煤。 （八）滿倉保護(hù)裝置：箕斗提升的井口煤倉倉滿時能報警和自動斷電。 （九）減速功能保護(hù)裝置：當(dāng)提升容器（或平衡錘）到達(dá)設(shè)計減速位置時，能示警并開始減速。 防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置和減速功能保護(hù)裝置應(yīng)設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線型式。 立井、斜井纏繞式提升絞車應(yīng)加設(shè)定車裝置。 第四百二十八條 提升絞車必須裝設(shè)深度指示器、開始減速時能自動示警的警鈴與不離開座位即能操縱的常用閘和保險閘，保險閘必須能自動發(fā)生制動作用。 常用閘和保險閘共同使用1套閘瓦制動時，操縱和控制機(jī)構(gòu)必須分開。雙滾筒提升絞車的2套閘瓦的傳動裝置必須分開。 對具有2套閘瓦只有1套傳動裝置的雙滾筒絞車，應(yīng)改為每個滾筒各自有其控制機(jī)構(gòu)的彈簧閘。 提升絞車除設(shè)有機(jī)械制動閘外，還應(yīng)設(shè)有電氣制動裝置。 嚴(yán)禁司機(jī)離開工作崗位、擅自調(diào)整制動閘。 第四百二十九條 保險閘必須采用配重式或彈簧式的制動裝置，除可由司機(jī)操縱外，還必須能自動抱閘，并同時自動切斷提升裝置電源。 常用閘必須采用可調(diào)節(jié)的機(jī)械制動裝置。 對現(xiàn)用的使用手動式常用閘的絞車，如設(shè)有可靠的保險閘時，可繼續(xù)使用。 用于輔助物料運(yùn)輸?shù)臐L筒直徑在0.8m及其以下的絞車或提升重量在8t以下的鑿井用穩(wěn)車，可用手動閘。 第四百三十條 開鑿立井時，懸掛吊盤、水泵和其他設(shè)備的穩(wěn)車，必須裝設(shè)可靠的制動裝置和防逆轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)有電氣閉鎖。 第四百三十一條 保險閘或保險閘***級由保護(hù)回路斷電時起至閘瓦接觸到閘輪上的空動時間：壓縮空氣驅(qū)動閘瓦式制動閘不得超過0.5s，儲能液壓驅(qū)動閘瓦式制動閘不得超過0.6s，盤式制動閘不得超過0.3s。對斜井提升，為保證上提緊急制動不發(fā)生松繩而必須延時制動時，上提空動時間不受此限。盤式制動閘的閘瓦與制動盤之間的間隙應(yīng)不大于2mm。保險閘施閘時，杠桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動。 第四百三十二條 提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的力矩與實際提升***大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不得小于3。對質(zhì)量模數(shù)較小的絞車，上提重載保險閘的制動減速度超過本規(guī)程第四百三十三條所規(guī)定的限值時，可將保險閘的K值適當(dāng)降低，但不得小于2。鑿井時期，升降物料用的絞車K值不得小于2。 在調(diào)整雙滾筒絞車滾筒旋轉(zhuǎn)的相對位置時，制動裝置在各滾筒閘輪上所發(fā)生的力矩，不得小于該滾筒所懸重量（鋼絲繩重量與提升容器重量之和）形成的旋轉(zhuǎn)力矩的1.2倍。 計算制動力矩時，閘輪和閘瓦摩擦系數(shù)應(yīng)根據(jù)實測確定，一般采用0.30～0.35；常用閘和保險閘的力矩應(yīng)分別計算。 第四百三十三條 立井和傾斜井巷中使用的提升絞車的保險閘發(fā)生作用時，全部機(jī)械的減速度必須符合表9的要求。 表9 全部機(jī)械的減速度規(guī)定值 * Ac = g(sinθ fcosθ) 式中 Ac—自然減速度，m/s2； g—重力加速度，m/s2； θ—井巷傾角，(°)； f—繩端載荷的運(yùn)行阻力系數(shù)，一般取0.010～0.015。 對摩擦輪式提升絞車常用閘和保險閘的制動，除必須符合本規(guī)程第四百三十一條和第四百三十二條的規(guī)定外，還必須滿足以下防滑要求： （一）各種載荷（滿載或空載）和各種提升狀態(tài)（上提或下放重物）下，保險閘所能產(chǎn)生的制動減速度的計算值，不能超過滑動極限。鋼絲繩與摩擦輪間摩擦系數(shù)的取值不得大于0.25。由鋼絲繩自重所引起的不平衡重必須計入。 （二）在各種載荷及提升狀態(tài)下，保險閘發(fā)生作用時，鋼絲繩都不出現(xiàn)滑動。 嚴(yán)禁用常用閘進(jìn)行緊急制動。 計算或驗算，以本條第二款第（一）項為準(zhǔn)；在用設(shè)備，以本條第二款第（二）項為準(zhǔn)。 第四百三十四條 主要提升裝置必須配有正、副司機(jī)，在交***升降人員的時間內(nèi)，必須正司機(jī)操作，副司機(jī)監(jiān)護(hù)。 每班升降人員前，應(yīng)先開１次空車，檢查絞車動作情況；但連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時，不受此限。 發(fā)生故障，必須立即向礦調(diào)度室報告。 第四百三十五條 新安裝的礦井主要提升裝置，必須經(jīng)驗收合格后方可投入使用。投入運(yùn)行后的設(shè)備，必須每年進(jìn)行１次檢查，每３年進(jìn)行１次測試，認(rèn)定合格后方可繼續(xù)使用。 檢查驗收和測試內(nèi)容，應(yīng)包括下列項目： （一）本規(guī)程第四百二十七條所規(guī)定的各保險裝置。 （二）天輪的垂直和水平程度、有無輪緣變形和輪輻彎曲現(xiàn)象。 （三）電氣、機(jī)械傳動裝置和控制系統(tǒng)的情況。 （四）各種調(diào)整和自動記錄裝置以及深度指示器的動作狀況和精密程度。 （五）檢查常用閘和保險閘的各部間隙及連接、固定情況，并驗算其制動力矩和防滑條件。 （六）測試保險閘空動時間和制動減速度。對于摩擦輪式絞車，要檢驗在制動過程中鋼絲繩是否打滑。 （七）測試盤形閘的貼閘壓力。 （八）井架的變形、損壞、銹蝕和震動情況。 （九）井筒罐道的垂直度及固定情況。 檢查和測試結(jié)果必須寫成報告書，針對發(fā)現(xiàn)的缺陷，必須提出改進(jìn)措施，并限期解決。 第四百三十六條 主要提升裝置必須具備下列資料，并妥善保管： （一）絞車說明書。 （二）絞車總裝配圖。 （三）制動裝置結(jié)構(gòu)圖和制動系統(tǒng)圖。 （四）電氣系統(tǒng)圖。 （五）提升裝置（絞車、鋼絲繩、天輪、提升容器、防墜器和罐道等）的檢查記錄簿。 （六）鋼絲繩的檢驗和更換記錄簿。 （七）安全保護(hù)裝置試驗記錄簿。 （八）事故記錄簿。 （九）崗位責(zé)任制和設(shè)備完好標(biāo)準(zhǔn)。 （十）司機(jī)交***記錄簿。 （十一）操作規(guī)程。 制動系統(tǒng)圖、電氣系統(tǒng)圖、提升裝置的技術(shù)特征和崗位責(zé)任制等必須懸掛在絞車房內(nèi)。
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基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計
1 引言 目前， 我國絕大部分礦井提升機(jī)（超過70% ）采用傳統(tǒng)的交流提升機(jī)電控系統(tǒng)（tkd-a為代表）。tkd控制系統(tǒng)是由繼電器邏輯電路、大型空氣接觸器、測速發(fā)電機(jī)等組成的有觸點控制系統(tǒng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，tkd-a系列提升機(jī)電控系統(tǒng)雖然已經(jīng)形成了自己的特點，然而其不足之處也顯而易見，它的電氣線路過于復(fù)雜化，系統(tǒng)中間繼電器、電氣接點、電氣聯(lián)線多，造成提升機(jī)因電氣故障停車事故不斷發(fā)生。采用 plc技術(shù)的新型電控系統(tǒng)都已較成功的應(yīng)用于礦井提升實踐，并取得了較好的運(yùn)行經(jīng)驗，克服了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的缺陷，代表著交流礦井提升機(jī)電控技術(shù)發(fā)展的趨勢。 2 總體設(shè)計方案 基于plc技術(shù)的礦井交流提升機(jī)電控系統(tǒng)控制電路組成結(jié)構(gòu)如圖1所示， 要由以下5部分組成：高壓主電路（包括高壓換向器、電動機(jī)、啟動柜、動力制動電源）、主控plc電路、提升行程檢測與顯示電路、提升速度檢測、提升信號電路，其中高壓主電路部分仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路。 圖1 礦井交流提升機(jī)電控系統(tǒng)框圖 工作過程：當(dāng)井口或井底通過信號通信電路發(fā)出開車信號后，開車條件具備。司機(jī)將制動手柄向前推離緊閘位置，主電動機(jī)松閘。司機(jī)將主令控制器的操作手柄推向正向（或反向） 極端位置，主控plc通過程序控制高壓換向器首先得電，使高壓信號送入主電動機(jī)定子繞組，主電動機(jī)接入全部轉(zhuǎn)子電阻啟動，然后依次切除8段電阻，實現(xiàn)自動加速， ***后運(yùn)行在自然機(jī)械特性上。交流提升機(jī)運(yùn)行時， 旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電動機(jī)轉(zhuǎn)動，輸出2列a/b相脈沖，分別接到主控plc的高速計數(shù)器hsc0的a/b相脈沖輸入端，由主控plc根據(jù)a/b脈沖的相位關(guān)系，自動確定hsc0的加、減計數(shù)方式。根據(jù)hsc0的計數(shù)值，就可以計算出提升行程并顯示。同時只根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的a相脈沖，主控plc進(jìn)行加計數(shù)。根據(jù)hsc1在恒定間隔時間內(nèi)的計數(shù)值，就可以計算出提升速度。 3 硬件設(shè)計 3.1 提升機(jī)主回路部分設(shè)計 主回路用于供給提升電動機(jī)電源，實現(xiàn)失壓、過流保護(hù)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。主回路由高壓開關(guān)柜、高壓換向器的常開觸頭、動力制動接觸器的常開主觸頭、動力制動電源裝置、提升電動機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻、加速接觸器的常開主觸頭（1jc～8jc）和裝在司機(jī)操作臺上的指示電流表和電壓表等組成。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。 圖2 提升機(jī)主回路系統(tǒng)原理圖 主拖動電機(jī)選擇：鼠籠式異步電動機(jī)盡管結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維護(hù)方便，但很難滿足提升機(jī)啟動和調(diào)速性能的要求，因此，礦井提升機(jī)交流拖動系統(tǒng)均選用繞線式異步電動機(jī)作為主拖動電動機(jī)，繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后能***啟動電流和提高啟動轉(zhuǎn)矩，并能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速。地面變電所送來的二路6kv電源，一路工作，一路備用，經(jīng)tgg-6型高壓開關(guān)柜的隔離開關(guān)glk1、油開關(guān)gyd、高壓換向器線路接觸器xlc的主觸頭、正向（或反向）接觸器zc（或fc）后到主電機(jī)的定子。在高壓開關(guān)柜內(nèi)還設(shè)有電壓互感器yh，失壓服扣線圈syq，電流互感器lh和過流脫扣線圈glq，用于失壓或過流保護(hù)。在syq線圈回路中還串聯(lián)接有緊急停車開關(guān)jtk1和換向器室欄柵門閉鎖開關(guān)lsk。 3.2 制動回路設(shè)計 礦井提升機(jī)大多數(shù)采用繞線式異步電動機(jī)來拖動，且多數(shù)場合下采用有級切換轉(zhuǎn)子回路電阻來實現(xiàn)調(diào)速。其制動系統(tǒng)多采用可控硅動力制動和可調(diào)閘制動系統(tǒng)。前者為電氣制動，后者為機(jī)械制動。提升機(jī)在減速段運(yùn)行中，當(dāng)速度在0～5%范圍內(nèi)，電氣制動起作用，可調(diào)閘不起作用；當(dāng)超速在5%～10%范圍內(nèi)，電氣制動限幅，并維持***大制動功率，同時可調(diào)閘起作用，總制動力矩增大；當(dāng)超速10%時，過速繼電器gsj1作用于安全回路，可調(diào)閘將提升機(jī)滾筒閘住。 晶閘管動力電源裝置主要有兩部分組成，一部分為主回路，另一部分為觸發(fā)回路。本文設(shè)計中采用kzg型三相可控硅動力制動系統(tǒng)。此系統(tǒng)為單閉環(huán)動力制動系統(tǒng)，系統(tǒng)方框圖如圖3所示，從圖中可以看出速度偏差控制和腳踏控制是“或”的關(guān)系，哪個信號大，就允許哪個信號通過，亦即相應(yīng)的控制方式發(fā)揮作用。因此，單閉環(huán)控制時司機(jī)可以腳踏制動進(jìn)行控制，而在腳踏控制時，如提升機(jī)超速，閉環(huán)系統(tǒng)又可起監(jiān)視保護(hù)作用。 圖3 單閉環(huán)動制動系統(tǒng)方框圖 3.3 速度給定回路 速度給定方式就是按行程原則產(chǎn)生速度給定信號。在礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中，通常是采用凸輪板給定方法，即由凸輪板控制自整角機(jī)的輸出電壓。由于自整角機(jī)沒有可滑動的觸點，因此電壓變化較平穩(wěn)，工作較可靠，維護(hù)量較小。原理圖如圖4所示。 圖4 速度給定電路 自整角機(jī)作為給定裝置應(yīng)用時是將激磁繞組通以單相110伏交流電，在三相同步繞組中任取兩相的輸出作為給定電壓的輸出。其輸出電壓為交流，如需要直流則應(yīng)通過橋式整流輸出。 .4 動力制動回路 晶閘管整流器及其觸發(fā)裝置成套地裝在電源柜中，動力制動電源裝置輸出電壓的大小與觸發(fā)裝置輸入的控制信號電壓的高低有關(guān)。 圖5 動力制動電壓形成回路 控制信號電壓由兩個回路組成一個或門電路，如圖5所示。只要其中之一達(dá)到觸發(fā)要求時，即可使晶閘管觸發(fā)起制動作用。這兩個回路，一個是由實際速度與給定速度形成的速度偏差值，自動控制cf3磁放大器的輸出和動力制動輸出，另一條回路由司機(jī)控制自整角機(jī)cd2的輸出以實現(xiàn)人工調(diào)節(jié)。 在人工控制動力制動系統(tǒng)時，由司機(jī)控制腳踏板帶動自整角機(jī)cd2發(fā)生控制電壓。調(diào)整時應(yīng)使其與磁放大器cf3的輸出相配合。當(dāng)腳跟剛剛踩下，腳尖尚未下踏時，相當(dāng)于控制開關(guān)閉和，使dzc得電吸合，晶閘管動力制動投入，但此時自整角機(jī)cd2輸出很小，動力制動電流***小。當(dāng)司機(jī)腳尖踏下后，自整角機(jī)cd2輸出***大。 在腳踏動力制動與cf3輸出回路中，分別由z1和z2兩個二極管組成一個或門電路，此兩種控制信號成并聯(lián)關(guān)系，互不影響。 3.5 行程檢測與顯示 利用旋轉(zhuǎn)編碼器將提升機(jī)的運(yùn)行位置轉(zhuǎn)化為脈沖，plc對此脈沖進(jìn)行高速計數(shù)，通過相應(yīng)的計算自動生成提升機(jī)位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，傳送到plc內(nèi)部高速計數(shù)器的存儲單元。為了提高計數(shù)器的脈沖精度，選用日本omron公司的e6c-cwsc型可逆旋轉(zhuǎn)編碼器，其脈沖準(zhǔn)確精度高，在低速時不會丟失脈沖。 為了便于提升機(jī)司機(jī)操作，提升機(jī)電控系統(tǒng)需設(shè)置可靠的行程顯示裝置（又稱深度指示器）用于顯示提升容器在井筒中的位置。本文設(shè)計根據(jù)編碼器所測的運(yùn)行距離（0～570m），采用3個led七段顯示器作為提升機(jī)位置的顯示。 圖6 plc數(shù)字顯示電路 圖6所示電路中，用具有鎖存，譯碼，驅(qū)動功能的芯片cd4513驅(qū)動共陰極led七段顯示器，三只cd45 -13的數(shù)據(jù)輸入端a～d共用可編程控制器的4個輸出端，其中a為***低位，d為***高位。le是鎖存使能輸入端，在le信號的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端輸入的bcd數(shù)鎖存在片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)譯碼后顯示出來。如果輸入的不是十進(jìn)制數(shù)，顯示器熄滅。le為高電平時，顯示的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號的影響。顯然，n個顯示器占用的輸出點數(shù)為：4 n。 3.6 輔助回路設(shè)計 輔助回路是用于對輔助設(shè)備進(jìn)行供電和控制的。輔助回路的電源電壓為交流380v，兩回路供電。輔助回路所帶負(fù)荷有：晶閘管動力制動電源裝置、制動油泵電動機(jī)、潤滑油泵電動機(jī)等。 4 提升機(jī)主電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻計算 電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的計算，對提升設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著重要的作用。進(jìn)行啟動電阻計算時，首先應(yīng)確定預(yù)備級級數(shù)和加速級級數(shù)。因為所選的級數(shù)直接影響到***大切換力矩的增大或減小及平均啟動加速度的提高或降低，甚至由于過載能力不夠而需加大電動機(jī)容量，故應(yīng)***考慮，選出經(jīng)濟(jì)合理的級數(shù)。一般情況下，預(yù)備級級數(shù)和加速級級數(shù)的選擇見附表所示。 三相平衡啟動電阻的計算方法很多，但基本上可分為兩種類型：一類是按給定加速度來計算啟動電阻，另一類是以充分利用電動機(jī)的過載能力為出發(fā)點來計算。因***類方法計算簡便準(zhǔn)確，故本文中采用此方法計算。 5 plc控制系統(tǒng)設(shè)計 5.1 主控plc控制電路設(shè)計 根據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行方式和煤礦企業(yè)的固有特點，國產(chǎn)礦井提升機(jī)電控制系統(tǒng)中應(yīng)用plc也發(fā)展很快。但從現(xiàn)場使用情況來看，目前，在國產(chǎn)煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)中，plc主要用于處理開關(guān)量，以替代老式提升機(jī)控制系統(tǒng)中眾多的繼電器、接觸器、復(fù)雜的連線以及信號顯示系統(tǒng)，而涉及到提升機(jī)安全運(yùn)行的制動系統(tǒng)中的模擬量和自動調(diào)節(jié)過程，大多還是通過用半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器等可調(diào)閘和可控硅動力制動的普通電子模式來處理。使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)零點漂移、電子元件損壞，并且存在維修及重新調(diào)試難、可靠性差等缺點，因而使提升機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性降低。針對上述問題，深入研究用plc控制煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)是非常必要的。 本文中主控單元可編程序控制器（plc）設(shè)計，由一個cpu226主機(jī)和兩片i/o擴(kuò)展模塊em223和em222組成，設(shè)計含有40個輸入點40個輸出點， 則具體i/o接線如圖7所示。 圖7 主控plc電路及擴(kuò)展i/o接線 5.2 plc控制軟件設(shè)計 圖8 主程序控制流程圖 plc控制軟件主程序流程圖如圖8所示。 （1） 初始化子程序用于對高速計數(shù)器hsc0和hsc1進(jìn)行以下操作：寫控制字， 定義工作模式，清零， 寫設(shè)定值， 設(shè)置定時中斷， 連接中斷， 啟動計數(shù)。 （2） 制動油泵、潤滑油泵、動力制動電源、五通閥電磁鐵、四通閥電磁鐵和安全閥電磁鐵等的控制屬于交流提升機(jī)安全運(yùn)行所需輔助設(shè)備的控制。 （3） 制動油過壓信號、制動油過熱信號和潤滑油過壓信號的顯示控制用于交流提升機(jī)工作狀態(tài)的顯示控制。 （4） 調(diào)繩閉鎖回路是在調(diào)繩過程中起安全保護(hù)作用。雙卷簡提升機(jī)換水平調(diào)繩時，調(diào)繩轉(zhuǎn)換開關(guān)1hk-3斷開，使調(diào)繩連鎖環(huán)節(jié)串入安全回路。正常運(yùn)行時，lhk-3接通，調(diào)繩連鎖不起作用。 （5） 提升信號回路用于對交流提升電動機(jī)啟動或減速作好準(zhǔn)備。 （6） 位置測量子程序用于測量提升機(jī)在礦井中的位置。 （7） 行程顯示子程序根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖個數(shù)來顯示當(dāng)前的行程位置。 （8） 減速信號回路和減速信號鈴用于減速控制并且發(fā)出鈴聲提示信號。 （9） 自動換向工作回路和手動正反轉(zhuǎn)工作回路分別用于自動和手動方式下對交 流提升電動機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。 （10） 安全回路用于防止和避免交流提升機(jī)發(fā)生意外事故。 （11） 定時器控制回路和轉(zhuǎn)子電阻通斷控制用于交流提升電動機(jī)啟動或減速時的轉(zhuǎn)子電阻切換控制。 （12） 動力制動回路用于動力制動電源的投入與切除控制。 （13） 腳踏制動聯(lián)鎖和工作閘繼電器用于交流提升電動機(jī)制動控制。 結(jié)束語 提升機(jī)的控制系統(tǒng)采用plc控制與tkd-a控制系統(tǒng)結(jié)合的方式， 具有可靠、安全、實現(xiàn)方便等優(yōu)點。采用plc實現(xiàn)提升機(jī)主要控制邏輯， 增加控制功能，實現(xiàn)***自動化生產(chǎn)。其關(guān)鍵是充分發(fā)揮plc的優(yōu)勢， 利用其綜合測控機(jī)制， 解決好測速、保護(hù)等問題， 實現(xiàn)與原系統(tǒng)的良好銜接， 提高系統(tǒng)的綜合性能， 達(dá)到低投入高產(chǎn)出。從系統(tǒng)的應(yīng)用情況看仍存在一些需進(jìn)一步完善的問題如：網(wǎng)絡(luò)通信功能和先進(jìn)控制技術(shù)及策略如智能控制等，在現(xiàn)有plc技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行功能擴(kuò)充，將會進(jìn)一步提高我國礦井提升電控系統(tǒng)的現(xiàn)代化水平。
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2012-10
中壓變頻高低高技術(shù)方案
中壓變頻高低高技術(shù)方案 1. 前言 交流變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代化電氣傳動的主要發(fā)展方向之一，它不僅調(diào)速性能優(yōu)越，而且節(jié)能效果良好。實踐證明，驅(qū)動風(fēng)機(jī)、水泵的大、中型籠型感應(yīng)電動機(jī)，采用交流變頻調(diào)速技術(shù)，節(jié)能效果顯著，控制水平也大為提高。 在中壓變頻傳動產(chǎn)品中，ABB公司在小功率和高壓（6KV、10KV）應(yīng)用場合現(xiàn)階段以采用高－低－高方式為主。 高－低－高中壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作原理是采用降壓變壓器將電網(wǎng)電壓降低，經(jīng)由低壓變頻器，再經(jīng)過升壓變頻器控制中壓電機(jī)。 l 優(yōu)點： 1、 價格便宜，約為直接高壓變頻器的70%左右； 2、 可靠性高，由于ABB低壓（380，690V）變頻器技術(shù)已十分成熟，可靠性很高，而與它配套的變壓器等設(shè)備都是高可靠性設(shè)備，所以整個系統(tǒng)的可靠性就很高； 3、 對電機(jī)的絕緣要求低，原有的老電機(jī)、電纜不須更換； 4、 不受供電電壓和電機(jī)電壓等級的***，電壓等級從2～13.8KV AC均可。 l 容量范圍： 現(xiàn)在的ABB低壓（如690v）變頻器雖可做到3000kw以上，但用于高低高系統(tǒng)，考慮到接線方面的問題，用于600kw以下較為適合。 2. 高低高系統(tǒng)方案說明 在高低高方案中，交流傳動系統(tǒng)采用ABB公司的ACS800 Step-up/Sine Filter 交流變 頻器裝置以及配套的降壓變壓器、升壓變壓器、電機(jī)、電纜組成。 本方案提供的ACS800 Step-up/Sine Filter交流變頻器裝置具有正弦波濾波器，且可以通過設(shè)置參數(shù)來選擇不同的操作方式和各種功能。PLC和工業(yè)PC機(jī)與變頻控制器之間可以通過現(xiàn)場總線適配器進(jìn)行通訊，也可以用端子點對點的方式進(jìn)行控制，這需要用戶根據(jù)實際的工藝控制要求和現(xiàn)場的情況來決定。 2.1 ACS800 Step-up的構(gòu)成及功能 ACS800 Step-up/Sine Filter Drive 是ABB公司ACS800系列中的一員。ACS800 Step-up 的主要概念是用低壓變頻器控制中壓電機(jī)，Step-up應(yīng)用系統(tǒng)包括變頻器、正弦波濾波器、 變壓器、電纜和電機(jī)，它的靈活配置適應(yīng)于泵、風(fēng)機(jī)和潛水油泵等工業(yè)領(lǐng)域。ACS800 Step-up所包含的變頻器是ACS800標(biāo)準(zhǔn)變頻器模塊，從140KW至2500KW所有功率范圍都是IGBT功率模塊，并且在變頻器內(nèi)部設(shè)置了進(jìn)線電抗器，從而有效地抑制了高次諧波對電網(wǎng)的影響； ACS800 Step-up具有正弦波濾波器裝置，該濾波器能夠有效地濾掉高頻部分，使其輸出的正 弦波達(dá)到***無諧波，從而降低了升壓變壓器的制造費(fèi)用，并且提高了變壓器和電機(jī)的使用壽命；ACS800 Step-up與降壓變壓器和升壓變壓器配合使用去滿足各種電機(jī)電壓的要求(2-13KV)。ABB公司在Step-up傳動系統(tǒng)應(yīng)用中具有豐富的經(jīng)驗，自1981年以來已經(jīng)交付和運(yùn)行了上百套Step-up傳動系統(tǒng)。 2.1.1 ACS800 Step-up 傳動的特點 ACS800高低高系統(tǒng)的特點： · 對電機(jī)電壓的適應(yīng)性。用戶可以根據(jù)實際情況選擇電機(jī)電壓。 · 合理的費(fèi)用。變壓器容量比沒有正弦波濾波器傳動的要小。 · 不要求特殊的電機(jī)線圈絕緣。由于有正弦濾波器和變壓器的隔離作用不會產(chǎn)生軸承電流。 · 低電機(jī)噪音。輸出的電壓和電流為正弦波形。 · 允許長的電機(jī)電纜。 · 安裝在浮地電網(wǎng)中。 · 通過輸出變壓器補(bǔ)償因濾波器引起的10%的壓降。 · 先進(jìn)的控制模式。 在工業(yè)風(fēng)機(jī)和泵應(yīng)用中其特點： · ***經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用方案，由于采用了高科技的正弦濾波器和標(biāo)準(zhǔn)的輸出變壓器。 · ***的改造方式，因為正弦波的電壓輸出。 · 啟動轉(zhuǎn)矩為50%的額定轉(zhuǎn)矩。 · 一般電纜***長為300米。 · 在要求高的啟動轉(zhuǎn)矩和更長的電機(jī)電纜時，需用特殊的變壓器。 在潛水泵應(yīng)用中其特點： · 提高了泵的使用壽命。 · 通過使用升壓變壓器可以得到100%的啟動轉(zhuǎn)矩。 · 電機(jī)電纜可以長達(dá)幾千米,電纜上的壓降可以通過輸出變壓器來補(bǔ)償。 2.1.2 ACS800 Step-up 傳動的優(yōu)越性能 · 電源斷電時的運(yùn)行—ACS800將利用正在旋轉(zhuǎn)著的電機(jī)的動能繼續(xù)運(yùn)行，只要電機(jī)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生能量供給 ACS800，使其繼續(xù)運(yùn)行。 · IR補(bǔ)償功能—用于滿足高的起動轉(zhuǎn)矩。電壓提升補(bǔ)償在電纜、升壓變壓器和電機(jī)上的電阻損失。由于在0Hz時，電壓不能送至變壓器，故在ACS800 Step-up應(yīng)用中，必須使用特殊的IR 補(bǔ)償方法 。所有的IR補(bǔ)償是在滑差頻率下起動。 · 自動跟蹤起動功能-- ACS800的自動起動特性超過一般變頻器的飛升起動和積分起動的性能，它能在極短的時間內(nèi)檢測到電機(jī)的狀態(tài)并實施跟蹤起動。當(dāng)電機(jī)工作在5Hz以上時，ACS800 Step-up可以不帶編碼盤實施跟蹤起動。跟蹤起動功能通過軟件設(shè)置，不需要任何外圍硬件配置。 · 堵轉(zhuǎn)功能—當(dāng)轉(zhuǎn)矩低于設(shè)定的限幅，并且在一定的時間內(nèi)電流高于特定的限幅時，電機(jī)被認(rèn)為堵轉(zhuǎn)并發(fā)出故障或報警信號。 · 電機(jī)缺相保護(hù)功能—如果所濾波的三相相電流中的一相絕對值低于設(shè)定值，缺相保護(hù)功能就要發(fā)出故障或報警信號。 · 接地保護(hù)功能—當(dāng)變壓器原邊或變壓器電纜出現(xiàn)接地現(xiàn)象時，發(fā)出接地故障或報警信號。 · 過載保護(hù)和欠載保護(hù)。 · 短路保護(hù)。 2.1.3 ACS800 Step-up 柜體裝置 ACS800 Step-up Drives-MNS 柜體(IP22)安裝了一個鉸鏈連接的前門， 門上裝有主熔 斷隔離開關(guān)的操縱手柄，控制盤安裝組件，和其它一些可選件。冷卻空氣的通風(fēng)窗靠柵格擋著，防止異物進(jìn)入柜體。 ACS800 Step-up柜體內(nèi)配置了電源輸入熔斷隔離開關(guān)，含快速熔芯，具有電源開關(guān)和短路保護(hù)雙重功能，正弦波濾波器也裝于MNS柜體內(nèi)。同時輸入接觸器和急停保護(hù)回路作為可選項，用戶可以根據(jù)實際需要選擇。 2.2.3 可編程模擬輸出 ACS800提供了兩個可編程的電流輸出口。模擬輸出信號可以取反和濾波。***小電流可以是0mA或4mA。根據(jù)實際需要設(shè)置。 依靠參數(shù)選擇，模擬輸出信號可以與下列量成正比，電機(jī)轉(zhuǎn)速，過程轉(zhuǎn)速（成比例的電機(jī)轉(zhuǎn)速），輸出頻率，輸出電流，電機(jī)轉(zhuǎn)矩，輸出電壓，應(yīng)用塊輸出（PID調(diào)節(jié)器輸出），給定，或給定差值（在給定和PID調(diào)節(jié)器的實際值之間的差）。 還可以通過通訊模塊（例如現(xiàn)場總線模塊）控制模擬輸出信號。可編程系統(tǒng)控制輸入 可編程系統(tǒng)控制輸入包括： 運(yùn)行允許信號 故障復(fù)位信號 系統(tǒng)控制輸入信號可以通過數(shù)字輸入口輸入或控制盤輸入，而運(yùn)行允許信號不能從控制盤給出。 這些信號也可以通過總線接受上位機(jī)傳送的信號。 2.2.4 模擬輸入 ACS800有三個可編程模擬輸入口：一個電壓輸入口和兩個電流輸入口。每個模擬輸入口都可以通過調(diào)整信號的***大/***小極限，濾波時間常數(shù)，信號取反選擇來處理。 ***小/***大設(shè)定 可選的***小值是0V/mA,2V/4mA或輸入調(diào)節(jié)。輸入調(diào)節(jié)允許ACS800***大信號值。 濾波 模擬輸入信號濾波時間常數(shù)由用戶自己調(diào)整，從0.01s到10s。 取反功能：***小模擬輸入信號對應(yīng)***大給定，***大模擬輸入對應(yīng)***小給定。 這些信號也可以通過總線接受上位機(jī)傳送的信號。 2.2.5 保護(hù)功能 ACS800提供了幾種編程的故障保護(hù)功能和幾種非用戶調(diào)整的已編程的保護(hù)功能。 2.2.6 可編程故障保護(hù)功能 2.2.6.1 控制盤信號丟失 控制盤信號丟失功能定義了當(dāng)控制盤選作控制區(qū)時，在ACS800通訊中斷的情況下ACS800的動作。 2.2.6.2 外部故障功能 帶有外部故障功能，通過定義一個數(shù)字輸入口作為外部聯(lián)鎖信號輸入，可以監(jiān)視外部故障。 2.2.6.3 電機(jī)過熱保護(hù) 可以激活電機(jī)過熱保護(hù)功能并選擇一個電機(jī)過熱保護(hù)模式來保護(hù)電機(jī)防止過熱。 電機(jī)過熱保護(hù)模式一種是基于電機(jī)溫度熱模型，另一種基于電機(jī)溫度傳感器元件過溫指示。 電機(jī)溫度熱模型 ACS800使用下列假設(shè)來計算電機(jī)的溫度： 電機(jī)的環(huán)境溫度是30℃。 電機(jī)的溫度使用用戶自定義或自動計算電機(jī)過熱時間和電機(jī)負(fù)載曲線。當(dāng)環(huán)境溫度高于30℃，負(fù)載曲線應(yīng)有所調(diào)整。 注意：用戶自定義模型可用于ACS800-07-0490-6及以上功率等級的單元。 熱模型通過設(shè)置電機(jī)過熱時間為350，700，1050秒提供了等價于標(biāo)準(zhǔn)10級，20級，30級的過熱繼電保護(hù)。 2.2.6.4 堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能 ACS800在電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)時保護(hù)電機(jī)。可以調(diào)整監(jiān)視極限（頻率，時間），選擇傳動如何動作（警告顯示/故障顯示和停止傳動/不反應(yīng)）。 如果下列條件都滿足，堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能將被激活： 1）ACS800輸出頻率低于用戶設(shè)定的堵轉(zhuǎn)頻率極限。 2）電機(jī)轉(zhuǎn)矩上升到由ACS800軟件計算得到是***大允許值。這個極限不斷地變化，這是由于變頻器軟件計算的電機(jī)溫度不斷變化。 3）條件1和2已經(jīng)超過了用戶設(shè)置的時間（堵轉(zhuǎn)時間極限）。 2.2.6.5 欠載保護(hù)功能 欠載可以作為故障指示出來。ACS800提供了一個欠載功能來保護(hù)機(jī)械設(shè)備，在負(fù)載丟失時發(fā)出信號。可選擇為：報警/報故障&停止傳動/不反應(yīng)。 如果下列條件同時滿足，欠載保護(hù)功能將被激活： 1） 電機(jī)負(fù)載低于用戶選擇的欠載曲線（五個選項）。 2） 電機(jī)負(fù)載低于用戶選擇的欠載曲線的時間超過用戶設(shè)定時間（欠載時間）。 2.2.6.6 電機(jī)缺相保護(hù)功能 缺相功能監(jiān)視電機(jī)電纜的連接狀態(tài)。這個功能在電機(jī)起動時特別有用。ACS800檢測是否電機(jī)任意一相沒有連接或是不起動。缺相功能也在正常運(yùn)行下監(jiān)視電機(jī)連接狀態(tài)。 用戶可以定義在缺相時的傳動動作。選項是故障顯示，停止，或無反應(yīng)。 2.2.6.7 接地故障保護(hù) 接地故障保護(hù)監(jiān)視電機(jī)，電機(jī)電纜和變頻器的接地故障。接地故障判別是基于在變頻器的輸入端的電流互感器對接地保護(hù)泄漏電流的測量。發(fā)生接地故障時，該功能可以選擇為停止傳動，給出故障顯示，傳動繼續(xù)運(yùn)行或忽略接地故障。 2.2.6.8 通訊故障功能 通訊故障功能監(jiān)測ACS800與外部控制設(shè)備（例如現(xiàn)場總線適配器模塊）之間的通訊。 用戶可以定義當(dāng)通訊丟失時傳動的動作，以及設(shè)定動作的延時。用戶還可以定義ACS800繼電器或模擬輸出口指示通訊連接的是否處于故障狀態(tài)。 2.2.7 已編程的保護(hù)功能 不能由用戶改變的ACS800的已編程保護(hù)功能： 2.2.7.1 過流 過流跳閘極限是3.5*I2hd ( I2hd 為額定輸出電流，重載使用)。 2.2.7.2 直流過壓 2.2.7.3 直流欠壓 2.2.7.4 過溫 ACS800監(jiān)視逆變器模塊的溫度。如果逆變器模塊溫度超過115℃，給出警告。過溫跳閘極限是125℃。 2.2.7.5 短路 ACS800具有獨(dú)立監(jiān)視電機(jī)電纜和逆變器短路保護(hù)的功能。如果短路發(fā)生，傳動將不會起動，并顯示故障。 2.2.7.6 過頻 如果ACS800輸出頻率超過預(yù)設(shè)值，傳動停止，顯示故障。預(yù)設(shè)值是超過***大絕對轉(zhuǎn)速極限（在DTC模式下）或***大頻率極限。 2.2.7.7 I/O控制板內(nèi)部故障 如果應(yīng)用電機(jī)控制板（RAMC）不能與I/O控制板（RIOC）或擴(kuò)展I/O板（數(shù)字I/O擴(kuò)展板或模擬I/O擴(kuò)展板）通訊，傳動停止，并顯示故障。 2.2.7.8 內(nèi)部故障 如果ACS800檢測到內(nèi)部故障，傳動將停止，并顯示故障。 2.2.8 其它特性 有模擬和數(shù)字接口擴(kuò)展模板以及多種現(xiàn)場總線適配器可供選擇。內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器可以方便實現(xiàn)閉環(huán)控制。 2.2.9 極限 ACS800可以設(shè)定轉(zhuǎn)速，電流（***大），轉(zhuǎn)矩（***大）和直流電壓的極限。 2.2.10 功率極限 ***大允許電機(jī)功率是1.5*Phd。如果超過了這個極限，電機(jī)轉(zhuǎn)矩自動地受***。這個功能保護(hù)了ACS800的內(nèi)部整流橋防止過載。 2.2.11 自動復(fù)位 ACS800可以在過流，過壓，欠壓和AI口為手動復(fù)位。 2.2.12 參數(shù)鎖定 由參數(shù)16組完成參數(shù)鎖定設(shè)定工作。 2.3 降壓變壓器 降壓變壓器采用干式整流變壓器。考慮到系統(tǒng)的冷卻，變壓器與變頻器分開布置。 變壓器電壓根據(jù)用戶不同的電源參數(shù)（6KV、10KV）定制。 變壓器電壓調(diào)整范圍：±2x2.5% 變壓器一次側(cè)額定頻率：50±5%Hz 絕緣等級：H級 防護(hù)等級：IP20（帶罩） 冷卻方式：自冷 連接方式：電纜進(jìn)線（下進(jìn)下出） 色標(biāo)：RAL7032 2.4 升壓變壓器 升壓變壓器在高-低-高變頻應(yīng)用配置中占據(jù)主要的環(huán)節(jié)。大多數(shù)品牌的變頻器在高-低-高應(yīng)用中，其輸出側(cè)不含有正弦波濾波器，因此對升壓變壓器的制造和性能提出了很高的要求，必須特殊設(shè)計和生產(chǎn)，增加了投資成本。而ACS800 Step-up傳動裝置含有正弦波濾波器，提高了升壓變壓器和電機(jī)使用壽命，并且降低了投資。由于正弦波濾波器在工作時會造成輸出電壓的下降，此損失的電壓要由升壓變壓器來補(bǔ)償。同時考慮變壓器到電機(jī)電纜阻抗壓降和電機(jī)內(nèi)的阻抗壓降，變壓器副邊電壓也要適當(dāng)提高。 升壓變壓器采用干式變壓器。考慮到系統(tǒng)的冷卻，變壓器與變頻器分開布置。 變壓器電壓根據(jù)用戶不同的電機(jī)參數(shù)（6KV、10KV）定制。 變壓器電壓調(diào)整范圍：±2x2.5% , 變壓器一次側(cè)額定頻率：50±5%Hz 絕緣等級：H級 防護(hù)等級：IP20（帶罩） 冷卻方式：自冷 連接方式：電纜進(jìn)線（下進(jìn)下出） 色標(biāo)：RAL7032 3. 質(zhì)量保證及考核方法 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 以ABB公司提供的產(chǎn)品樣本中的技術(shù)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。 供方提供的ABB設(shè)備符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，外購件符合國標(biāo)要求. 考核方法： 以供方提供的調(diào)試軟件所記錄的有關(guān)現(xiàn)場調(diào)試的數(shù)據(jù)和有關(guān)圖形作為 考核依據(jù)， 需方進(jìn)行考核。 2.2 ACS800 Step-up變頻器技術(shù)參數(shù) 2.2.1 加速和減速積分 ACS800提供了兩個用戶選擇的加速和減速積分。可以調(diào)整加減速時間（0到1800S）和選擇積分類型。能夠通過控制一個數(shù)字輸入口，在兩個設(shè)定的積分時間之間進(jìn)行切換。 可選的積分類型是線性曲線和S形曲線： Linear