一、前言
煤矿主井绞车，担负着整矿提煤、运料的繁重工作，一旦出现故障，就将影响整矿的生产。因此设备的正常运行起着至关重要的作用。该设备控制方式一般采用绕线电机串电阻调速，用交流接触器实现速度段切换。形成了低速降压启动、档位切换加速、全速运行、档位切换减速、低速降压停车的工作过程。
二、采用绕线电机转子串电阻的方式进行调速，存在的几个问题
1、在料车空车下放时，电机的转速超过了同步转速，电机 处于发电状态，由于没有处理环节，大量的无功能量消耗在转差电阻上，致使电机能耗增加，不但浪费大量的电能，而且使电机铜损、铁损增加，增大了电机的维修费用。同时电阻器的安装需要占用很大的空间。
2.控制系统复杂，导致系统的故障率高，接触器、电阻器、绕线电机碳刷容易损坏，维护工作量很大，直接影响了生产效率。
3.低速和爬行阶段需要依靠制动闸皮摩擦滚筒实现速度控制，特别是在负载发生变化时，很难实现恒减速控制，导致调速不连续、速度控制性能较差。
4.启动和换档冲击电流大，造成了很大的机械冲击，导致电机的使用寿命大大降低，而且极容易出现“掉道”现象。
5.自动化程度不高，增加了开采成本，影响了产量。
6.低电压和低速段的启动力矩小，机械特性比较软，带负载能力差，无法实现恒转矩提升。
三、解决上述问题的方案
针对以上这些问题，我公司采用带能量回馈的四象限运行之高功率因数变频器，替代原来的绕线电机串电阻调速，可以将电机在发电状态下的再生电能回送电网，降低了无功能耗，可节约大量的电能，对电网无污染！同时，该装置还有以下优点。
（1）实现了软启动、软停车，减少了机械冲击，使运行更加平稳可靠。
（2）调速连续方便，可分段予置，连续调节。
（3）起动及加速换挡时冲击电流很小，减轻了对电网的冲击，简化了操作、降低了工人的劳动强度。
（4）运行速度曲线成S形，使加减速平滑、无撞击感。
（5）安全保护功能齐全，除一般的过压、欠压、过载、短路、温升等保护外，还设有连锁保护、自动限速保护功能等。
（6）设有直流制动、能耗制动、及回馈制动等多种制动方式，使安全性更加可靠。
图二 提升机变频器主电路
四、控制系统要点
1) 直流制动
主令控制器给出“正转”或“反转”命令后，如果没有给出“松闸”信号，变频器会在电机上施加直流制动转矩，确保松开制动闸过程中重车不下滑。在给出“松闸”信号后，变频器开始运行。
提升机开启后，若不小心松开制动闸触动“松闸”行程开关，变频器接收到“松闸”信号，同时在电机上施加直流制动转矩，确保重车不下滑。
当重车在井筒中间停车时，变频器由高速至停机后，随之施加直流制动转矩使电机停止转动，当机械制动起作用后，方去掉直流制动，使重车靠机械抱闸的作用停止。
2) 多段速
变频器内部预置了五个速度段，分别对应于变频器运行频率 6Hz、15Hz、25Hz、35Hz、50Hz,以适应控制系统对提升机不同运转速度的要求。
各速度段对应频率可以分别设置，以满足各种工况运行需要。
3) 自动减速
变频器接收到系统给出的减速信号后，启动机内的减速程序，按照设定要求将提升机的运行速度逐渐降低。
4) 紧急停车
变频器提供了紧急停车信号输入端子，急停信号动作后，变频器立即停止输出，电机处于自由运转状态，然后依靠机械制动装置停车。
五、关于节能的计算
对于回馈能量的计算通常是采用计算制动转矩的方法，但针对于起重变频器此方法显得太过复杂。国内外的变频器厂家也没有 给出方便的计算方法！
我们知道，提升机重荷下降时电动机作为发电机产生电能，而电动机的驱动是来自于重物的势能，根据能量守恒定律，产生的电能应等于重物势能的释放。 故，我们只需计算重物势能产生的功率便可知回馈功率。对于下降物体势能产生的功率很容易计算：
PE = NM ╳ VM
PW = PE ╳ （1-η）
PE 下降势能产生的功率 单位：瓦
PW 回馈功率 单位：瓦
NM 最大下降重量 单位：牛
VM 下降速度 单位：米/秒
η 电机和变频器的内耗功率系数，一般为20%
如： 某矿井为单钩运行，坡度为45°，矿车自重为5吨（含钢丝绳重量）， 下降速度3米/秒，则：
NM = 5╳1000╳9.8XCOS45° 牛顿
VM = 3米/秒
PW = PE ╳（1-η）=NM ╳ VM╳（1-η）
= 5╳1000╳9.8╳3╳（1-0.2）= 82.32
矿井一般为24小时工作制，我们取一天中有10小时的累计下降时间，回馈率按80%（考虑到有直流制动等因素）。则每年节电为：
82.32X10X0.8X300=197568度
若每度电按0.5元计算，则年节约电费9.8784万元。至于采用变频器提高了工作效率，由此而带来的经济效益，恕无从计算！