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摘 要：随着对矿山安全重视程度的提高，竖井提升作为矿山的“咽喉”要道，对其电控系统的控制质量要求也越来越高，无触点开关作为一种新型的开关能够有效的提升控制质量。本文将针对矿井提升机无触点开关启动方法进行研究和讨论。
关键词：提升机；无触点开关；绕线异步电机
矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，其作用为提升矿石，升降人员和设备等，在整个矿山生产中占有十分重要的地位。日常工作量大，使用频率高。因此，提高提升机的安全系数、减少提升机故障、提升控制质量和控制效率、改革提升机控制技术，是现代矿井控制系统改革的重要内容。
一、无触点开关的发展
无触点开关是随着半导体技术的发展而出现的新型开关，主要由电力电子器件以及微控制器组成。无触点开关的主要特点是快速、无触点、无火花接痕，是一种智能化的电器开关设计。在控制质量受到人们越来越广泛关注的今天，传统机械式继电器已经不能完全适应控制系统在控制速度、隔离性能、使用寿命以及电磁兼容性等方面的要求。无触点开关技术的出现，在一定程度上，解决了传统机械式继电器在安全性、可靠性以及电磁兼容性等方面存在的隐患和问题，打破了传统的集成模拟开关电路在范围上的限制，在实践中，得到了广泛的应用。同时，无触点开关还能够适应较高的集成电路集成度，适应现代工业设备低电压、低能耗的需求。
目前常用的无触点开关主要包括以下几种。通过使用三端稳压器而实现的无触点开关、利用可控硅器件实现的无触点开关、利用光耦三极管和达林顿管实现的无触点开关、利用OCMOS FET实现的无触点开关以及利用IGBT实现的无触点开关。不同类型的无触点开关在负载、触发电流、导通电阻、绝缘电压以及导通时间等方面具有不同的特点，可以根据其实践应用的具有情况进行选择。
二、矿井提升机控制系统的发展现状
目前我国矿井提升机主要采用交流拖动与直流拖动两种方式。其中交流拖动方式约占我国提升机的百分之七十。通过单绳或多绳的方式，以绕线式异步电动机转子串电阻调速为主。这种串电阻调速方式，利用繼电器—交流接触器对串入转子回路中不同阻值的电阻进行组合，改变转速差的方法，达到调速目的。这种调速方式会产生大量的转差功率，电能消耗较大，降低了经济效益。采用串级调速的方法，投入较大，并且调速范围较窄。
三、矿井提升机无触点开关启动方法
（一）绕线异步电机提升系统
以三相绕线式异步电动机为例，对绕线异步电机提升系统的控制线路和工作原理进行分析。在三相绕线式异步电动机，包括三相绕组，通过滑环串接外接电阻，实现降压启动。控制线路可以分为基于电流原则和时间原则的起动，以基于电流原则的控制线路为例，通过电磁式的交流接触器实现电动机的起动和停止控制。这种起动和停止控制方式具有明显的缺点，首先，接触器运行时会产生严重的噪音污染。此次，接触器分断电路时，会产生电弧，触电在电弧的长期灼烧下，会极大的缩短使用寿命。
随着无触点开关的技术的发展，在电动机启动控制方面得到了广泛的应用。无触点开关技术的主要优势在于运行无噪声、不产生电弧、接通速度快、成本低、耐压高、控制电路简单等优点。其中，利用可控硅器件实现的无触点开关，能够有效地解决触点开关复合时产生火花的问题，同时，在电流过大时，能够避免出现火花，在高电压电路中，能够避免击穿空气，形成安全问题。无触点开关耐压高的特点尤其有利于大型电机的启动控制。由于大型电机在启动时会产生非常大的惯性，造成几乎相当于短路电流的启动电流。在停止控制时，受惯性的影响，使大型电机继续运转，因此形成高电压，无触点开关具有较强的耐高压性，更加适用于大型电机设备。随着自动控制技术以及半导体技术的发展，无触点化、智能化的开关启动方式必将得到进一步的发展和应用，交流无触点电子开关对于提高控制质量、延长控制系统使用寿命，具有重要的积极意义。
（二）交流无触点电子开关
交流无触点电子开关最早出现于70年代，早期主要利用“双向可控硅”实现无触点开关启动，被广泛的应用于绕线式电机运行控制。在电路方面，其主电路主要包括交流无触点电子开关和电流互感器。交流无触点电子开关主要由晶闸管组成，电流互感器的主要作用即采集启动电流，并对启动电流进行处理，同时输送到单片机，使其发出触发信号，并通过控制顺序导通闭合实现逐个切除启动电阻的目的，实现启动过程的降压限流的目标。
在控制线路方面，交流无触点电子开关的控制线路主要采用连续控制，同时加入自锁。将检测的电流、电压、相位等物理量信息输送到单片机，形成控制信号，对晶闸管进行控制。通过控制反并联的晶闸管的导通，并切除启动电阻，实现对启动电流的有效控制，因此，被广泛的应用于交流绕线式异步电动机的电阻起动控制。
在软件的设计方面，交流无触点电子开关启动控制需要软件的的支持和配合。包括数据的采集、显示、处理，控制移相触发角等，都需要设计相应的软件来实现。控制系统的流程包括初始化、逻辑信号采样、检测电流、减少电流、数据处理等几个环节，可见，软件系统的开发和设计，是实现交流无触点电子开关启动控制的重要内容。
在分类上方面，不同类型无触点开关具有不同的特性。以可控硅无触点开关为例，价格低廉，是一种常见的无触点电子开关，适用于交流负载的开关控制，在矿井提升机中应用较为广泛。目前，我国交流无触点电子开关的发展还存在一定的弊端，一方面，交流无触点电子开关的主要电子器件仍以晶闸管器件为主，由于晶闸管具有开通和关断需要较长的时间，因此性能较低。此外，交流无触点电子开关在切断电阻和吸收电容的过程中，也增加了开关的损耗，因此，交流无触点电子开关启动控制还需要不断的完善和发展。
四、结语
综上所述，无触点、智能化的电子开关设计是未来电器开关设计的主要发展趋势，对于完善我国矿井提升机控制系统，提高控制质量具有重要的意义。随计算机技术、半导体技术、自动控制技术的不断发展，必将有力的推动无触点电子开关的研发和应用，促进控制系统的改进和升级。
参考文献：
[1] 宗学文.矿井提升机的全数字控制系统.河南机电高等专科学校学报[J].1999（3）：48-51.
[2] 马健.矿井提升机变频调速系统数学模型的建立及仿真研究.焦作工学院学报[J].1999（6）：432-435.
[3] 彭佑多，张永，等.矿井提升机驱动系统合理加速度曲线的确定.湘潭矿业学院学报[J].2001（3）：59-64.
关键词：提升机；无触点开关；绕线异步电机
矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，其作用为提升矿石，升降人员和设备等，在整个矿山生产中占有十分重要的地位。日常工作量大，使用频率高。因此，提高提升机的安全系数、减少提升机故障、提升控制质量和控制效率、改革提升机控制技术，是现代矿井控制系统改革的重要内容。
一、无触点开关的发展
无触点开关是随着半导体技术的发展而出现的新型开关，主要由电力电子器件以及微控制器组成。无触点开关的主要特点是快速、无触点、无火花接痕，是一种智能化的电器开关设计。在控制质量受到人们越来越广泛关注的今天，传统机械式继电器已经不能完全适应控制系统在控制速度、隔离性能、使用寿命以及电磁兼容性等方面的要求。无触点开关技术的出现，在一定程度上，解决了传统机械式继电器在安全性、可靠性以及电磁兼容性等方面存在的隐患和问题，打破了传统的集成模拟开关电路在范围上的限制，在实践中，得到了广泛的应用。同时，无触点开关还能够适应较高的集成电路集成度，适应现代工业设备低电压、低能耗的需求。
目前常用的无触点开关主要包括以下几种。通过使用三端稳压器而实现的无触点开关、利用可控硅器件实现的无触点开关、利用光耦三极管和达林顿管实现的无触点开关、利用OCMOS FET实现的无触点开关以及利用IGBT实现的无触点开关。不同类型的无触点开关在负载、触发电流、导通电阻、绝缘电压以及导通时间等方面具有不同的特点，可以根据其实践应用的具有情况进行选择。
二、矿井提升机控制系统的发展现状
目前我国矿井提升机主要采用交流拖动与直流拖动两种方式。其中交流拖动方式约占我国提升机的百分之七十。通过单绳或多绳的方式，以绕线式异步电动机转子串电阻调速为主。这种串电阻调速方式，利用繼电器—交流接触器对串入转子回路中不同阻值的电阻进行组合，改变转速差的方法，达到调速目的。这种调速方式会产生大量的转差功率，电能消耗较大，降低了经济效益。采用串级调速的方法，投入较大，并且调速范围较窄。
三、矿井提升机无触点开关启动方法
（一）绕线异步电机提升系统
以三相绕线式异步电动机为例，对绕线异步电机提升系统的控制线路和工作原理进行分析。在三相绕线式异步电动机，包括三相绕组，通过滑环串接外接电阻，实现降压启动。控制线路可以分为基于电流原则和时间原则的起动，以基于电流原则的控制线路为例，通过电磁式的交流接触器实现电动机的起动和停止控制。这种起动和停止控制方式具有明显的缺点，首先，接触器运行时会产生严重的噪音污染。此次，接触器分断电路时，会产生电弧，触电在电弧的长期灼烧下，会极大的缩短使用寿命。
随着无触点开关的技术的发展，在电动机启动控制方面得到了广泛的应用。无触点开关技术的主要优势在于运行无噪声、不产生电弧、接通速度快、成本低、耐压高、控制电路简单等优点。其中，利用可控硅器件实现的无触点开关，能够有效地解决触点开关复合时产生火花的问题，同时，在电流过大时，能够避免出现火花，在高电压电路中，能够避免击穿空气，形成安全问题。无触点开关耐压高的特点尤其有利于大型电机的启动控制。由于大型电机在启动时会产生非常大的惯性，造成几乎相当于短路电流的启动电流。在停止控制时，受惯性的影响，使大型电机继续运转，因此形成高电压，无触点开关具有较强的耐高压性，更加适用于大型电机设备。随着自动控制技术以及半导体技术的发展，无触点化、智能化的开关启动方式必将得到进一步的发展和应用，交流无触点电子开关对于提高控制质量、延长控制系统使用寿命，具有重要的积极意义。
（二）交流无触点电子开关
交流无触点电子开关最早出现于70年代，早期主要利用“双向可控硅”实现无触点开关启动，被广泛的应用于绕线式电机运行控制。在电路方面，其主电路主要包括交流无触点电子开关和电流互感器。交流无触点电子开关主要由晶闸管组成，电流互感器的主要作用即采集启动电流，并对启动电流进行处理，同时输送到单片机，使其发出触发信号，并通过控制顺序导通闭合实现逐个切除启动电阻的目的，实现启动过程的降压限流的目标。
在控制线路方面，交流无触点电子开关的控制线路主要采用连续控制，同时加入自锁。将检测的电流、电压、相位等物理量信息输送到单片机，形成控制信号，对晶闸管进行控制。通过控制反并联的晶闸管的导通，并切除启动电阻，实现对启动电流的有效控制，因此，被广泛的应用于交流绕线式异步电动机的电阻起动控制。
在软件的设计方面，交流无触点电子开关启动控制需要软件的的支持和配合。包括数据的采集、显示、处理，控制移相触发角等，都需要设计相应的软件来实现。控制系统的流程包括初始化、逻辑信号采样、检测电流、减少电流、数据处理等几个环节，可见，软件系统的开发和设计，是实现交流无触点电子开关启动控制的重要内容。
在分类上方面，不同类型无触点开关具有不同的特性。以可控硅无触点开关为例，价格低廉，是一种常见的无触点电子开关，适用于交流负载的开关控制，在矿井提升机中应用较为广泛。目前，我国交流无触点电子开关的发展还存在一定的弊端，一方面，交流无触点电子开关的主要电子器件仍以晶闸管器件为主，由于晶闸管具有开通和关断需要较长的时间，因此性能较低。此外，交流无触点电子开关在切断电阻和吸收电容的过程中，也增加了开关的损耗，因此，交流无触点电子开关启动控制还需要不断的完善和发展。
四、结语
综上所述，无触点、智能化的电子开关设计是未来电器开关设计的主要发展趋势，对于完善我国矿井提升机控制系统，提高控制质量具有重要的意义。随计算机技术、半导体技术、自动控制技术的不断发展，必将有力的推动无触点电子开关的研发和应用，促进控制系统的改进和升级。
参考文献：
[1] 宗学文.矿井提升机的全数字控制系统.河南机电高等专科学校学报[J].1999（3）：48-51.
[2] 马健.矿井提升机变频调速系统数学模型的建立及仿真研究.焦作工学院学报[J].1999（6）：432-435.
[3] 彭佑多，张永，等.矿井提升机驱动系统合理加速度曲线的确定.湘潭矿业学院学报[J].2001（3）：59-64.