步進電機在礦井提升中的應用

摘要:本文闡述了步進電機在礦井提升中的控制與應用，利用步進電機的高速精確控制的特點．實現礦井提升的自動安全精確運行。
關鍵詞:安全 礦井 提升步進電機及控制
　　筆者在講授《礦山電力拖動與控制》～ 書時發現，礦井提升系統的工作圖多采用三、五、六階段或更多階段，無論階段數的多少．最后一個階段是爬行停車階段． 為了得到穩定的爬行速度． 多數礦井采用微電動機拖動爬行， 即將主電動機從電網斷開， 由一臺容量較小的電動機通過另一套減速裝置帶動提升機卷筒低速運行． 由于此時的小電動機功率一般為主電動機的5％一lO％ ，故稱微電動。所在的裝置稱為微拖。微拖控制比較復雜． 當罐籠進入曲軌爬行時要求必須準確無誤進行卸載停車。并為以后的工作做好準備． 由于多數采用人工控制，再加上礦井工作環境惡劣，手動控制反應速度慢、失誤等人為因素的原因， 微拖系統出現事故率在整個提升系統中是很高的，嚴重威脅煤礦安全生產。
　　為了解決以上問題．降低事故率，把微拖電動機換為步進電機來實現拖動， 由于步進電機獨特的優點，步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。作為一種把數字電脈沖信號轉換成機械角位移的機電元件，步進電機具有控制簡單．功率大，維護容易，定位精度高，可靠性好，體積小，驅動系統多達32種選擇，并且價格低，無累積位置誤差，可自鎖，控制成本低等特點而得到廣泛應用，再加上利用現在比較成熟的微機技術中單片機的應用控制。可以輕松實現自動控制， 以上特點完全符合微拖的要求，并且可以實現礦井提升系統的自動控制。實現無人值守提升系統。在煤礦上采用什么樣的步進電機較好呢?根據步進電機的控制原理與提高控制精度的要求， 一般采用細分驅動方式，由于步進電機的步距角已由電機結構所確定， 如果要求步進電機有更小的步距角，更高的分辨率，或者為了電機振動，噪聲等原因，可以在每次輸入脈沖切換時，只改變相應繞組中額定的一部分，則電機的合成磁勢也只旋轉步距角的一部分，轉子的每步運行也只有步距角的一部分，這里，繞組電流不是一個方波，而是階梯波，額定電流是臺階式的投入或切除，電流分成多少個臺階，則轉子就以同樣的次數轉過一個步距角，這種將一個步距角細分成若干步的驅動方法．為細分驅動：步進電機細分驅動電路大多數都采用單片機控制， 單片機根據要求的步距角計算出各相繞組中通過的電流值，并輸出到數模轉換器DPA中，由DPA 把數字量轉換為相應的模擬電壓，經過環形分配器加到各相的功放電路上，控制功放電路給各相繞組通以相應的電流，來實現步進電機的細分，這樣選好了步進電機。
　　礦井提升中步進電機的控制過程是這樣的． 首先提升機減速接近爬行階段。速度降至3m／s左右時，由自動控制系統自動接通電磁閥． 電磁閥桿在電磁力的作用下克服閥桿下端彈簧的彈力下移．使壓縮空氣由A腔進入B腔，通過減速器的空心軸進入氣囊離合器。使微拖裝置與主機連接起來。當速度繼續降至爬行速度時． 通過控制電路切斷主電動機動力制動電源．提升機改由步進電機拖動進行平穩的低速爬行。提升容器到達終點， 進行卸載時。控制電路使電磁閥斷電。步進電機與主機脫離，完成一次爬行過程，接下來進行下一周期的工作。
　　通過改進。大大提高卸載時事故的發生率。提高煤礦生產的安全．并且為煤礦后來進行自動化生產建立基礎。