矿山电工学3煤矿机械设备的电气控制[1]

矿山电工学第一章矿山供电系统与电气设备1、概述一、基本概念：1、矿山供电——矿山所需电能的供应和分配问题。

任务：如何安全可靠的将电能运送到用户手中。

为什么要用电能作为主要力：易转换、运输和分配方便、控制和测量简单、成本低2、电力系统——电能由各种形式的发电厂产生，经过输送、变换和分配，到达分散的电能用户，这些生产——变换——传输——分配——消费的环节,组成的一个有机整体，叫做电力系统。

（为什么建立大型电力系统？有利于一次能源（煤油）的利用、减小电能损耗，降低发电成本、保证了供电质量（电压、频率）、提高了供电的可靠性、有利于今后的发展）3、发电厂：是将一次能源转换为电能的工厂。

4、变、配电所：变电所是<汇集电能、变换电压、分配电能>的中间环节，它由各种电力变压器和配电设备组成。

<不含电力变压器>的变电所称为配电所。

(作用、区别、分类)二、电力系统的额定电压：1、用电设备额定电压：能使用电设备正常运行并获得最佳经济效果的电压。

2、具体规定：见下图1、用电设备（受电设备）与同级电网的额定电压相同；2、发电机（供电设备）高于同级电网的额定电压5%；3、电力变压器（有几种）：⑴一次线圈（有两种情况） a、当变压器一次直接与发电机相连时，如图所示，T1，其额定电压与发电机相同，即高于同级电网额定电压的 5%。

b、当变压器一次与线路相连时，如图所示T2，其额定电压与同级电网的额定电压相同。

⑵二次线路（也有两种情况） a、当二次与输电线路相连时（一般为高压6KV以上），一要考虑变压器内部损耗 5%，同时又要考虑线路上损耗5%，所以其电压要比同级电网的额定电压高10%，如图T1所示。

b、当二次与用电设备相连时（一般为低压），则其电压高出同级电网的额定电压5%，如图T2所示。

例题:P79 30三、电力负荷及对供电的要求： 1、电力负荷： 是指设备或线路正常运行时消耗和损耗的功率之和。

2、电力负荷的分级： ⑴ 一级负荷：当中断供电时，将造成人身伤亡者，或在政治、经济上造成重大损失者，为一级负荷。

矿山机电学在现代化的矿井建设中，凡是要求较高的场合，都离不开自动控制。

矿山机械的自动控制主要包括其电力拖动电动机的启动、调速、制动、停止、反转等过程的控制。

不同分类不同类型的矿山机械设备（图1）对自动控制要求不一，同时兼顾设备的经济性，可维修性及工作安全性等。

矿山机械固定机械移动机械通风、压气、排水、提升设备等电机车、综采机组、链板及胶带输送机、装载机等图1 矿山机械分类一. 矿井提升设备电气控制从电力拖动及其控制系统的复杂性来说，提升设备的要求最高。

其提升机的启动、停止及稳定运行需要严格按照提升速度图运行，需要应用自动控制原理的各种原则和方法。

提升设备的拖动电机大多采用交流绕线式异步电动机或直流他励电动机。

故此，矿井提升设备又有交流拖动电气控制和直流拖动电气控制之分。

而对矿井提升设备来说，最好的自动控制系统应考虑限制加速度和初加速度，其行程调节系统应保证实现需要的速度，而不受负载变化影响，同时速度偏差不应达到使保护装置动作的数值。

1.矿井提升设备的交流拖动电气控制1)以时间为函数进行加速的控制电路以小型绞车控制来说，以时间为函数进行加速控制是指绞车电动机通电开始，按照预先设计的规律，每隔某一特定时限切除转子回路某段对应的电阻，使电动机逐渐加速，直至将转子各段电阻切除完毕。

2）TKD电气控制系统TKD电气控制系统即交流绕线式电动机拖动的单绳交流提升机电气控制系统，该系统主要组成部分——高压开关柜、高压换向接触器、电磁控制站、制动电源装置、磁放大器和自整角机等。

国产用于单绳交流提升机电控系统主要有：TKD-A、TKDG、JTKD-PC系列等，多绳系统主要有：JKMK/J-A、JKMK/J-NT等系列。

TKD-A型提升机控制线路是一种典型的半自动控制系统提升过程灵活，可由提升司机随时参与控制或退出控制，简单、方便、安全等优点。

该系统按照给定的提升工作图可实现正力加速——等速运行——负力减速、正力加速——等速运行——正力减速、正力加速——发电制动运行——负力减速、脚踏动力制动、低速电动运行（验绳）等几种运行方式，控制功能较为完善的电控系统，实现提升机的加速、减速、爬行等工作过程。

项目一：继电器-接触器控制电路任务四：电气控制电路设计的一般原则和程序学习目标：1. 掌握电气控制电路图的相关知识2. 掌握三相异步电动机的基本控制电路环节学时分配：2学时教学内容：一概述1 电气图：用电气图形符号绘制的图。

是电工领域中最主要的提供信息方式，它提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。

2 电气图的类型：系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。

根据其所表达信息的类型和表达方式而确定。

3 电气控制系统图：根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制，表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求的工程图。

4电气控制系统图种类：电路图（电气原理图）、电气接线图、电器元件布置图。

二电气图形符号与文字符号1 电气图形符号：由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况组合而成。

2 电气文字符号：分为基本文字符号和辅助文字符号。

基本文字符号有单字母符号和双字母符号。

单字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类；双字母符号由一个表示大类的单字母与另一表示器件某些特性的字母组成。

辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元器件的功能、状态和特征。

3 常用电气图形符号与文字符号示例。

三电气原理图1 形式与作用：根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的。

不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上，用于分析研究系统的组成和工作原理，并为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。

2 组成：主电路：设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。

控制电路：由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。

辅助信号指示电路。

保护电路。

第一章矿山机械电气控制基础在现代化矿井建设中，凡要求较高的场合，都离不开自动控制。

矿山机械的自动控制主要包括其电力拖动电动机的起动、调速、制动、停止、反转等过程的控制。

本章概括地叙述了矿山机械的自动控制原理、自动控制的基本原则、自动控制系统的线路图和线路图的绘制与阅读方法。

第一节矿山机械的自动控制原理一、自动控制的基本概念（一）矿山机械的分类及其对自动控制的要求1．矿山机械的分类矿山机械设备的种类很多，按工作性质可分为固定机械设备和移动机械设备两大类。

固定机械设备包括通风、压气、排水和提升设备。

移动机械设备包括电机车、综采机组、链板及胶带输送机、装载机等。

从拖动电动机的容量和用电量方面来看，矿山固定机械所占比重较大。

其中提升机拖动电动机和压气、通风机拖动电动机的容量多超过1000kW，国外提升拖动电动机和压气拖动电动机的容量达到10000kW以上，国内提升拖动电动机的容量也达到4000～5000kW。

从耗电量分析，有的矿井以通风设备耗电为主，但有的矿则以排水设备耗电为主，视当地地质条件和矿井情况而异。

在国外，压风设备电耗占全矿电耗的25％；金属矿可达75％。

从机械的功能来说，通风机是为矿井通风安全服务的，特别在沼气矿井中，风量不足会引起沼气积聚乃至发生沼气爆炸；排水是为了防止矿井水淹，保证安全生产条件和设备安全；而压气机的作用，则是为风动工具的提供动力，其重要性视矿井瓦斯条件和采用的掘进、回采工艺而定。

移动机械设备是为采掘和运输服务。

综采机组开采出来的煤炭或矿石，通过链板输送机、胶带输送机和电机车运送到井底车场，再通过提升机或大胶带输送机提升到地面。

从电力拖动及控制系统的复杂性来说，提升设备的要求最高；因为提升机的起动、停止及稳定运行需要严格按照提升速度图运行。

因此需要应用自动控制原理的各项原则和方法。

由于提升高度、提升机和提升容器（箕斗或罐笼）的类型、工作水平的数目及其相互的距离变化使提升机的工作方式的复杂性很突出，因而设计提升机的自动控制系统也比较困难。

浅谈煤矿机械的电气控制系统【摘要】目前，采煤机械大部分已经实现电气化控制。

文章分别对煤矿生产中的主要机械设备——采煤机、胶带输送机、提升机以及掘进机的电气控制系统的特点进行了介绍，对于读者掌握采煤机械的电气控制的特点具有一定的指导意义。

【关键词】采煤机械；电气控制；采煤机；胶带输送机；提升机；掘进机0 引言煤炭是国民经济和社会发展的基础。

煤炭在我国一次能源生产和消费结构中始终占70％左右，在今后相当长的时期内仍将是我国的主要能源。

为此，必须确保煤炭工业持续、稳定、健康地发展。

机械设备是煤矿生产中最重要的设备，机械设备的现代化水平直接影响到整个矿井生产的现代化水平。

目前，采煤机械大部分已经实现电气化控制。

下面，本文就介绍一下主要采煤机械设备的电控系统的特点，以便读者能更好地应用和操作煤矿机械设备。

1 采煤机的电控系统当前，我国国内生产的电牵引采煤机，总体结构为多电机横向布置，牵引方式为机载式交流变频无级调速销轨式无链牵引，电源电压为3300 V，以计算机操作、控制并能中文显示运行状态、故障检测。

其整机为多电机驱动，电机横向布置。

主机架为整体框架式焊接结构。

摇臂、破碎装置与主机架用销轴铰接，结构简化，各部件中的电机均可方便单独装入或拆出，部件间无动力传递和联接，更换容易、维修方便。

现在新型采煤机的电控系统一般包括PLC 单元、电源单元、本安电源、遥控接收器、端子板。

由先导回路、主回路、主控制系统和调速系统四大部分组成。

主控系统主要由主控器、操作显示站和本安电源组成。

主控器采用PLC 控制系统。

其功能就是把操作显示站传送过来的操作指令以及采集到的各传感器的控制信号按预先编制好的程序进行处理，处理结果经过驱动电路输送给各执行机构，以实现对采煤机的控制。

操作显示站也是一个计算机系统。

它的传输和显示功能：一是把采煤机的操作变成对应的指令编码，通过通信电缆输给主控器；二是将主控器输出的显示信息处理后，通过屏幕以汉字和数字字符的形式定量的显示出来。

煤矿机电中职生《矿山机械设备电气控制》的教学浅析[摘要]目前我国的煤炭开采机械化程度越来越高，需要大量的高素质的机电设备使用、维护及维修设备技术工人，中职学校煤矿机电专业要适应煤矿开采技术的转变，要力争使培养的学生与矿山生产中各机电技术岗位的要求对接。

[关键词]煤矿机电职业工种；中职生；矿山机械设备电气控制；教学【中图分类号】g7101我国煤矿机械电气控制的现状我国煤炭开采作业大多应用综采技术，实行高效高产的机械化开采方式，设备的自动化和数字化水平一直在提高。

如矿山交流提升系统已经渐渐由交流电机与由变频器实现的调速系统取代，三相交流异步电动机拖动的通风机，变为用变频器及plc起动控制的方式；矿井的高压及低压的隔爆自动开关，低压磁力起动器及分路开关等很多电气设备逐渐迈向智能化；新的采煤机的电气控制，有的已应用了plc技术及自动化远程控制等新技术，综采面的自动化程度越来越高等。

新技术的应用，使采矿业进入了大量需求具有设备操作、维修等技术的岗位工人新阶段。

2 中职《矿山机械设备电气控制》课程教学的现状矿山电气控制课程是煤矿机电专业中职学生最有实用价值的一门课，该课程涉及面广，内容多，把煤矿中地面和井下很多电气设备的原理、操作和使用都概括其中；但目前的很多教材的重理论分析，轻技能，且与实际情况相差较大。

中职生电气原理及电气控制方面的分析能力较弱，学习难度比较大，更主要的是教材介绍的课程设置滞后，新技术跟不上，新的设备见不多，此外动手和实训介绍不足，技能训练用的设备老旧，将影响了学生技能的提高，使学生进入矿山后不能对接职业工种，要重新培训，很长时间才能发挥作用。

3针对煤矿机电工作的特点优化该课程教学与技能的实训中职生的矿山机械设备电气控制部分的学习应重操作、重检修，要与现代煤矿的生产的一线工人看齐，对接煤矿生产机电方面的各个工种、各个岗位。

因此，为便于学生对《矿山机械设备的电气控制》学习掌握，应按煤矿职业工种划分学习模块，重点应围绕这些矿山生产岗位中工作性质和要求组织教学和实训。

煤矿电工学–采区机械设备的电气控制1. 简介煤矿是一种资源密集型行业，其中机械设备的电气控制在整个采矿过程中起到至关重要的作用。

煤矿电工学主要研究煤矿采区机械设备的电气控制技术，包括电气设备的选型、电路设计、故障处理和安全管理等方面。

本文将介绍煤矿电工学中采区机械设备的电气控制的基本原理和应用技术。

2. 煤矿采区机械设备的电气控制系统结构煤矿采区机械设备的电气控制系统主要包括电源系统、控制系统和传感器系统三个部分。

电源系统负责为机械设备提供电能；控制系统负责对机械设备进行控制和操作；传感器系统负责感知机械设备的状态和环境参数。

这三个系统相互协作，实现对机械设备的精细控制。

2.1 电源系统煤矿采区机械设备的电源系统通常采用三相交流电供电。

电源系统的主要功能是为机械设备提供稳定可靠的电能。

在电源系统中，需要考虑电压的稳定性、电流的平衡和电能的传输效率等参数。

为了提高电源系统的稳定性和可靠性，可以采用双供电源、备用电源和电池组等措施。

2.2 控制系统控制系统是煤矿采区机械设备的核心部分，主要负责对机械设备的启停、速度调节、方向控制和保护等操作。

常见的控制系统包括开关控制系统、PLC控制系统和变频调速系统等。

开关控制系统是最简单的控制方式，适用于一些简单的机械设备。

PLC控制系统是一种通用控制方式，具有良好的灵活性和可编程性，适用于大部分煤矿机械设备。

变频调速系统是一种高级控制方式，可以实现机械设备的精准调速，适用于对速度要求较高的机械设备。

2.3 传感器系统传感器系统用于感知机械设备的状态和环境参数，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、振动传感器和位置传感器等。

传感器将感知到的信号转化为电信号，通过控制系统进行处理和分析，从而实现对机械设备的监测和控制。

传感器系统的精准度和可靠性对机械设备的电气控制至关重要。

3. 电气控制技术的应用3.1 启停控制煤矿采区机械设备的启停控制是最基本的控制功能。

通过合理的电气控制设计，可以实现对机械设备的远程启停控制，提高工作效率和安全性。

矿山机电专业课程教学标准辽源职业技术学院机电系二〇一三年五月《煤矿机械设备电气控制》课程教学标准一、课程基本信息课程名称：煤矿机械设备电气控制课程代码：0211G341适用专业：矿山机电专业总学时数：72学时先修课程：电力电子与变频技术、电工电子技术、煤矿电工、矿井运输与提升、后续课程：顶岗实习、毕业设计二、课程定位《煤矿机械设备电气控制》是矿山机电专业的一门重要的职业技术核心课，是以培养煤矿井下电工岗位群所需的高素质技能型人才为目标，基于典型工作任务开发的课程。

本课程以“煤矿电工”、“矿井运输与提升”等课程为前导，为后续的顶岗实习、毕业设计打下基础，对考取矿井维修电工、煤矿电气安装工职业资格证书打下理论基础。

学生通过本课程所规定的全部教学内容的学习，使学生具有矿山通风、压气、排水、提升、运输等设备的电气操作、运行、维修维护的基本理论、基本知识和基本技能。

同时促进学生职业发展能力和综合素质的提高，为毕业后从事煤矿企业的维修电工、机电区队技术员等岗位工作打下良好的基础。

三、课程设计思路本课程坚持突出能力目标、以项目及任务为载体、教学以学生为主体以教师为主导的原则，作为本课程设计的思路。

按照职业成长的规律和人的认识规律设置教学模式，以煤矿典型机械设备--通（通风）、压（压气）、排（排水）、提（提升机）、采（采煤机）、掘（掘进机）、运（运输机）的电控系统为载体，精选并序化课程内容，形成10个学习任务；运用项目教学、任务驱动、案例教学、模拟教学、情境教学、理实一体教学、讨论法等教学方法，采用多媒体、实验箱仿真等手段；达到自己能完成训练项目的教学目的。

四、课程教学目标1、能力目标：1）能安全操作与安全生产的能力；2）能有正确地进行电缆接线的能力；3）能对通用机电设备的电气安装、调试方法与步骤；4）能对矿山主要大型机电设备的安装、调试、故障诊断、检修维护的能力；5）能对矿山主要大型机电设备的技术改造及管理的能力；6）能够熟练利用专用检测仪器诊断矿山主要大型机电设备常见的机械、电气故障；7）具备新技术的推广应用能力；2、知识目标：1）熟悉《煤矿安全规程》的各项要求；2）掌握电气控制的基础知识；3）掌握电气图的视图、绘图知识；4）掌握电气接线规范、要求；5）理解鼠笼型异步电动机各种启动控制、制动控制以及调速控制的原理；6）理解绕线型异步电动机各种启动控制、制动控制以及调速控制的原理；7）掌握矿井提升机的提升速度图的含义；8）掌握交直流电气控制系统的用途、功能、主要电气设备及工作原理；9）熟悉隔爆知识，掌握常用隔爆电器的性能参数；10）理解同步电动机各种启动控制、制动控制以及调速控制的原理。