步进电机在矿井提升中的应用

摘要:本文阐述了步进电机在矿井提升中的控制与应用，利用步进电机的高速精确控制的特点．实现矿井提升的自动安全精确运行。
关键词:安全 矿井 提升步进电机及控制
　　笔者在讲授《矿山电力拖动与控制》～ 书时发现，矿井提升系统的工作图多采用三、五、六阶段或更多阶段，无论阶段数的多少．最后一个阶段是爬行停车阶段． 为了得到稳定的爬行速度． 多数矿井采用微电动机拖动爬行， 即将主电动机从电网断开， 由一台容量较小的电动机通过另一套减速装置带动提升机卷筒低速运行． 由于此时的小电动机功率一般为主电动机的5％一lO％ ，故称微电动。所在的装置称为微拖。微拖控制比较复杂． 当罐笼进入曲轨爬行时要求必须准确无误进行卸载停车。并为以后的工作做好准备． 由于多数采用人工控制，再加上矿井工作环境恶劣，手动控制反应速度慢、失误等人为因素的原因， 微拖系统出现事故率在整个提升系统中是很高的，严重威胁煤矿安全生产。
　　为了解决以上问题．降低事故率，把微拖电动机换为步进电机来实现拖动， 由于步进电机独特的优点，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。作为一种把数字电脉冲信号转换成机械角位移的机电元件，步进电机具有控制简单．功率大，维护容易，定位精度高，可靠性好，体积小，驱动系统多达32种选择，并且价格低，无累积位置误差，可自锁，控制成本低等特点而得到广泛应用，再加上利用现在比较成熟的微机技术中单片机的应用控制。可以轻松实现自动控制， 以上特点完全符合微拖的要求，并且可以实现矿井提升系统的自动控制。实现无人值守提升系统。在煤矿上采用什么样的步进电机较好呢?根据步进电机的控制原理与提高控制精度的要求， 一般采用细分驱动方式，由于步进电机的步距角已由电机结构所确定， 如果要求步进电机有更小的步距角，更高的分辨率，或者为了电机振动，噪声等原因，可以在每次输入脉冲切换时，只改变相应绕组中额定的一部分，则电机的合成磁势也只旋转步距角的一部分，转子的每步运行也只有步距角的一部分，这里，绕组电流不是一个方波，而是阶梯波，额定电流是台阶式的投入或切除，电流分成多少个台阶，则转子就以同样的次数转过一个步距角，这种将一个步距角细分成若干步的驱动方法．为细分驱动：步进电机细分驱动电路大多数都采用单片机控制， 单片机根据要求的步距角计算出各相绕组中通过的电流值，并输出到数模转换器DPA中，由DPA 把数字量转换为相应的模拟电压，经过环形分配器加到各相的功放电路上，控制功放电路给各相绕组通以相应的电流，来实现步进电机的细分，这样选好了步进电机。
　　矿井提升中步进电机的控制过程是这样的． 首先提升机减速接近爬行阶段。速度降至3m／s左右时，由自动控制系统自动接通电磁阀． 电磁阀杆在电磁力的作用下克服阀杆下端弹簧的弹力下移．使压缩空气由A腔进入B腔，通过减速器的空心轴进入气囊离合器。使微拖装置与主机连接起来。当速度继续降至爬行速度时． 通过控制电路切断主电动机动力制动电源．提升机改由步进电机拖动进行平稳的低速爬行。提升容器到达终点， 进行卸载时。控制电路使电磁阀断电。步进电机与主机脱离，完成一次爬行过程，接下来进行下一周期的工作。
　　通过改进。大大提高卸载时事故的发生率。提高煤矿生产的安全．并且为煤矿后来进行自动化生产建立基础。