第五章--矿山电气设备的控制

主讲：,目录,第一章,1,2,第二章,3,第三章,4,第四章,5,第五章,第五章矿山电气设备的控制,学习要求1.一般掌握：控制电器；煤矿机械设备的控制线路图的绘制与分析方法。2.熟练掌握：QC83系列矿用隔爆磁力起动器的工作原理。,5-1控制电器,控制电器：用来实现电动机的起动、停止、反转、调速等控制过程的电器。矿山常用控制电器有：控制器、主令电器、继电器、接触器等。一、接触器按照其驱动电流的性质可分为直流和交流型两种。直流接触器一般为单极型，交流接触器一般为三极型。,一、接触器,接触器是一种用于频繁地接通或断开交、直流主电路、大容量控制电路等大电流电路的自动切换电器。在功能上接触器除能自动切换外，还具有手动开关所缺乏的远距离操作功能和零压及欠压保护功能，但没有自动开关所具有的过载和短路保护功能。接触器生产方便，成本低，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电容器组等，是电力拖动自动控制电路中使用最广泛的一种低压电器元件。,1、直流接触器的工作原理,接触器在铁心1上绕有线圈2，当线圈通过电流时，衔铁被吸引，主接点4闭合，接通主电路；同时辅助接点6断开，切断控制回路。当线圈断电时，电磁吸引力消失，衔铁在自重和反作用弹簧7作用下，恢复原位，使主接点打开，辅助接点闭合。,1、直流接触器的工作原理,主接点断开时，其固定接点与可动接点间将产生电弧，与主接点串连的消弧线圈5就是起熄弧作用的。当主接点间产生电弧时，线圈的磁场对电弧产生作用力F（左手定则），使电弧向上移动，电弧被拉长，在熄弧罩中冷却而很快熄灭。,2、交流接触器的工作原理,线圈KM通过电流后，铁心被磁化，吸引衔铁，主接点KM1、辅助接点KM2接通主电路与控制电路，电动机起动。若线圈无电，则铁心失磁，衔铁在自重或弹簧的作用下恢复原位，KM3接通，KM1、KM2均断开，电动机停转。,2、交流接触器的工作原理,由于交流接触器线圈中通过的电流是交流，铁心中产生的磁通是交变的。为减小交变磁通产生的磁滞和涡流损失，铁心和衔铁都由硅钢片叠成。在交流接触器中，交变磁通产生的吸引力在磁通（电流）为零时消失，衔铁要断开，磁通恢复（电流过零后）吸力也恢复，因而在电流交变过程中，衔铁将出现振动和噪声。,2、交流接触器的工作原理,为了克服衔铁的振动和噪声，在铁心的2/3截面处嵌入一短路环，如图所示。由于短路环的存在，使截面A的磁通与截面B的磁通出现相角差，A与B不会同时过零值，故振动和噪声大为消弱。,2、交流接触器的工作原理,当主接点断开电路时，固定接点与可动接点间出现强电场，使其间的空气电离形成电弧，造成接点损坏。为延长接点使用寿命，应设法尽快熄灭电弧。交流接触器普遍采用消弧罩来加速熄灭电弧。其内部结构如图。消弧罩由耐火材料制成，马蹄形铁片放置在消弧罩中，且左右稍微错开。,2、交流接触器的工作原理,当主接点断开时，产生的电弧因电动力和磁力拉向上方且越拉越长，导致它被灭弧栅格（铁片）割成许多小段，使电弧所在空间的游离作用减弱，加上铁片的冷却作用，使电弧很快熄灭。,二、继电器,继电器是一种灵敏的小型自动控制电器。它能反映某些机电参数的变化如电流、电压、时间、压力等），并用其接点断开或接通电气回路，达到控制目的。1电磁式电流或电压继电器它由线圈、铁心、接点等组成。按线圈通过电流种类的不同可分交流和直流两种；按功用不同最常用的为电流和电压两种。,1电磁式电流或电压继电器,电磁式继电器的构造原理如图。左图是角移式，右图是抽吸式，控制系统多用角移式。,JL2型三相交流电流或电压继电器,1铁心；2吸引线圈；3框架；4、5固定接点；6可动接点；7衔铁；8衔铁杠杆；9指示器；10调整螺钉；11弹簧,三、主令电器,在控制电路中起着发号施令作用的电器称为主令电器。按钮、万能转换开关、终端开关和主令控制器等均属主令电器。主令控制器多用于经常正反转的电动机控制电路（例如绞车控制电路）中。,三、主令电器,凸轮型主令控制器的接触元件如图所示。,四、控制器,控制器是一种具有很多接点的转换开关。用来直接控制直流电动机或绕线式感应电动机，使电动机进行起动、制动、反向和调速等。目前广泛应用的有鼓形控制器与凸轮控制器。,鼓形控制器,凸轮控制器,四、控制器,5-2控制线路图的绘制原则,控制线路图通常分为原理接线图和安装接线图。原理接线图是说明控制线路的工作原理的，图中各元件一般不按其实际位置绘制；安装接线图是供控制线路的安装、维修用的，图中各电器元件都按实际位置绘制。,控制线路图绘制的一般原则,1）把全部电路分成主回路、控制回路和辅助回路。电动机等强电流电路属主回路，接触器和继电器线圈等小电流电路属控制回路，其他如信号、测量等电路属辅助回路。主回路一般画在图纸的上方或左方，用较粗的线绘出；控制或辅助回路用较细的线，画在纸的下方或右方；控制回路电源线垂直画在两侧，各并联支路平行地画在两控制电源线之间，排列顺序应尽量符合电器元件的动作顺序。,控制线路图绘制的一般原则,2）图中各电器元件应按规定的图形符号和文字符号表示（表5-1）。同一电器元件，必须用相同的文字符号。例如有两个相同的接触器KM，可用1KM、2KM表示。一个继电器有一个线圈K和三个接点，则接点可表示为K1、K2、K3。3）电路中的接点位置按线圈不通电（或未加外力）时的位置画出。,鼠笼电动机的控制线路图,鼠笼电动机的控制线路图,主回路：QS为三相单投刀开关（也叫隔离开关），用于检修时切断电源;FU为熔断器，做短路保护用；KM1为接触器主接点，用以控制主回路的通断；FR为热继电器，当电动机过载时用它自动切断电源。控制回路：STP为停止按扭；ST为启动按扭；KM为接触器线圈，KM2为其辅助接点；FR1为热继电器FR的常闭接点。,控制过程,1）闭合隔离开关QS，为启动电动机作好准备。2）启动：按启动按扭ST，接通如下控制回路：接触器线圈KM有电，其主接点KM1、辅助接点KM2同时闭合，电动机启动。松开启动按钮ST后，因自保接点KM2已闭合，故KM线圈仍有电，电机保持运转。,控制过程,3）停止：按停止按钮STP，因线圈KM断电，其衔铁返回原位，KM1、KM2接点断开电动机停车。电动机运转时，如因电源停电或电动机过载（热继电器FR动作,或者FR1接点断开）都会使线圈KM断电，电动机自动停车。,5-3矿用隔爆磁力起动器,隔爆磁力起动器是一种组合电器，它主要由隔离开关、接触器、熔断器、过热过流继电器、按钮等组成，装在隔爆外壳中，用来控制和保护电动机。,一、QC83系列矿用隔爆磁力起动器,1.QC83-80隔爆磁力起动器,本系列隔爆磁力起动器，用于有沼气或煤尘爆炸危险的矿井中，控制保护低压电动机。包括以下型号：QC83-80、QC83-80N、QC83-120、QC83-225。其中字母和数字的意义：Q起动器；C磁力；8隔爆；3设计序号；80、120、225额定电流（A）；N可逆。,1QC83-80型磁力起动器,控制40kW（电网电压为660V时）或30kW（电网电压为380V时）以下的鼠笼电动机，如井下的小型输送机、局扇和小水泵等。QC83-80型起动器能实现就地和远方两种控制方式。“就地控制”就是利用起动器本身的起动（1ST）停止（1STP）按钮进行控制；“远方控制”则是在离开起动器一段距离另加一组起动（2ST）停止（2STP）按钮进行控制。,QC8380型磁力起动器的原理展开图,1）就地控制将起动器上部接线盒中的9-PE、左侧接线盒中的2-PE、起动器中绝缘板上的2-5端子连接起来（图3-14中的2ST、2STP按钮不接）。,1）就地控制,接通隔离开关QS。按起动按钮1ST，接通控制回路：接触器线圈KM有电,主接点KM1接通,电动机起动,同时KM2接通自保,此时可松开1ST。如需停止电动机，只要按下停止按钮1STP使KM断电，KM1断开，电动机即停车。当电源电压消失，电动机停车。同时接触器KM失电返回KM2接点断开，此时即使电源电压自动恢复也不会自动起动电动机，这种作用叫零电压保护。,2）远方控制,将就地控制时的2-5、2-PE连接片断开，端子1、2间接远方起动按钮2ST，端子2、PE间接远方停止按钮2STP。,2）远方控制,此时只能用远方起动按钮2ST起动，而用1STP或2STP停止按钮均能停车，保证一处起动、多处停车，这样有利于安全。QC83-80型起动器除了能实现就地控制与远方控制之外，还能实现连锁控制。所谓连锁控制是指多台工作机械联合运行时，各个机械的控制应满足一定的操作程序的控制。例如掘进工作面为了保证安全生产，在工作时常需起动局扇后，才允许接通工作面用电设备的电源，这样，工作面用电设备的电源与局扇的电源在控制上就必须连锁。,上图为连锁控制原理图，图中起动器1QC控制局扇，起动器2QC控制掘进工作面电源。由图看出，2QC的起动受控于1QC接触器辅助接点1KM3，即只有1KM3闭合后2QC才能起动，一旦1KM3断开（此时局扇停车），工作面电源立即断开，两起动器间实现了连锁控制。,2.QC83-80N型可逆磁力起动器,用来控制需要经常正、反转的机械，如井下小绞车等。它相当于两个QC83-80型起动器组合在一个隔爆外壳内，外壳的前后各由一个转盖。起动器本身只有一个停止按钮STP，必须外接一个向前（FW）、向后（BW）、停止（1STP）三联按钮。,2.QC83-80N型可逆磁力起动器,第一章,2.QC83-80N型可逆磁力起动器,1）正转控制首先接通隔离开关QS，起动器接通电源。司机按向前按钮(FW)，接通如下回路：正转接触器线圈1KM有电，闭合其主接点1KM1，电动机起动；同时自保接点1KM2接通，可松开向前按钮FW；闭锁接点1KM3断开，防止反转接触器2KM回路接通，完成电气上的闭锁。司机按下停止按钮1STP或STP，1KM断电，电动机停车。,2.QC83-80N型可逆磁力起动器,2）反转控制利用向后按钮BW起动反转接触器2KM，其电路与启动过程与正转相同，反转停车也是利用STP或1STP完成。3）起动器上部的灯泡（36V）供局部照明之用。,3.QC83-120（225）型磁力起动器,包括120A和225A两种，它们的机械结构与电气线路完全一样，只是额定容量不同。一般用来控制大容量输送机或采煤机组。,3.QC83-120（225）型磁力起动器,与QC83-80型磁力起动器相比较，这两种磁力起动器有如下特点：（1）由于起动器容量增大，接触器接点容量增大，因而其电磁铁容量要求相应增大。为了不增大电磁铁体积，故将接触器线圈的电压由36v增大到380（660）V。按煤矿安全规程要求，井下控制回路电压不得超过36V，故控制回路中增加36V中间继电器，用它的接点控制接触器线圈。（2）保护比较完善。采用过热-过流继电器。,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,QC83-120（225）型磁力起动器结构,（1）隔爆的鼓形外壳较大，电缆接线盒焊在外壳的顶端。（2）为了增大接触器的吸力，保持控制回路电压不超过36V，将接触器线圈的额定电压改为660V（或380V），并采用中间继电器（额定电压为36V）来控制接触器。这样在远方控制时，流过操作线圈的是中间继电器的电流，比磁力线圈的电流小很多，减少了操作的电压损失，增大了控制距离。,QC83-120（225）型磁力起动器,QC83-120（225）型磁力起动器结构,（3）具有机械闭锁装置，外壳的右侧有一个启动按钮和一个停止按钮，还有一个操作手把。在手把与外壳以及手把与停止按钮之间有机械闭锁，保证闭合刀闸时打不开外盖，打开外盖时合不上刀闸，接触器在合闸状态下拉不开刀闸。（4）采用JDB型电机综合保护装置，为电子式继电器保护装置，具有短路、过负荷、断相和漏电、闭锁四种保护功能。,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,2工作原理（1）真空交流接触器真空交流接触器的主接头为三只真空开关管。由于触头在真空中通断，所以不仅灭弧时间短、断流能力强、不受外界影响、电弧不外露、触头的电气寿命长，而且有触头行程小、整机尺寸小、重量轻、操作能量小、机械寿命长等优点。在煤矿生产过程中使用真空接触器，有效地降低点燃瓦斯和煤尘的危险性。,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,（2）磁力起动器的电气原理（如图5-17所示）漏电闭锁：合上换向隔离刀闸QS，变压器TC有电，其二次4和9端输出36V交流电至电动机综合保护装置JDB，JDB开始工作，对地进行漏电检测。电流从33号端子引出后，经时间继电器常闭触点KT1和中间继电器常闭触点KA1接到被测动力负荷端17，负荷端通过电动机三相绕组的三条动力线U、V和W。如果负荷侧对地绝缘电阻大于22k（指660V系统），JDB内的继电器工作，将其常开触点JDB1闭合，为起动做好准备；如果负荷侧对地绝缘电阻小于22k，JDB1不闭合，起动器便不能起动。,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,（2）磁力起动器的电气原理（如图5-17所示）漏电闭锁：合上换向隔离刀闸QS，变压器TC有电，其二次4和9端输出36V交流电至电动机综合保护装置JDB，JDB开始工作，对地进行漏电检测。电流从33号端子引出后，经时间继电器常闭触点KT1和中间继电器常闭触点KA1接到被测动力负荷端17，负荷端通过电动机三相绕组的三条动力线U、V和W。如果负荷侧对地绝缘电阻大于22k（指660V系统），JDB内的继电器工作，将其常开触点JDB1闭合，为起动做好准备；如果负荷侧对地绝缘电阻小于22k，JDB1不闭合，起动器便不能起动。,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,起动：就地和远方起动的接线与QC8380完全相同。按下起动按钮，中间继电器KA吸合，KA1首先断开，防止接触器主触头闭合后17出现高电压击坏JDB；KA2闭合，磁力线圈并联通电，流过KMV线圈的是36V经V2V5整流后的直流电流。真空接触器KMV合闸，主触头KMV闭合，电动机起动；辅助触点KMV1、KMV2断开，使两个磁力线圈改为串联，每个线圈工作电压减半，可以防止线圈长期工作过热；KMV3闭合进行连锁，KMV4闭合，给起动按钮自保。,QC83-120（225）型磁力起动器原理图,停止：按下停止按钮，中间继电器KA释放，KA2断开接触器线圈回路，主触头断开，电动机停转，各辅助触点返回常态；KA3断开，时间继电器线圈KT失电，经延时后其触点KT闭合，接通漏电检测回路，为下次起动做好准备。KT的作用是防止KA1闭合后，17#立即与JDB连接，而主触头消弧没有完成时烧坏JDB。保护：JDB电动机综合保护器有短路、过载、断相、漏电检测（负荷不带电情况下）等各项保护功能。这些保护是通过其触点JDB1执行的。真空接触器断流速度极快，对感性负载会形成过电压，为此，在电路中增设了C1C3、R1R6阻容过电压吸收装置。,QJZ83-300（400）型磁力起动器原理图,QJZ83-300（400）型磁力起动器原理图,QJZ-300（400）/1140型矿用隔爆磁力起动器,矿用隔爆兼本质安全型真空磁力起动器，用来控制大容量的采掘运输机设备。结构内部元件分为四部分安装：外壳装配部分、壳上芯柱配部分、折页式芯板安装和前门装配。腔外壳装配部分。,QJZ-300（400）型磁力起动器,（1）起动器起动前的状态当起动器进线端送入三相额定电压后，首先将换向开关置于正向或反向接通位置，则控制变压器BK1有电，其二次侧42V供真空接触器CJZ回路，024V经复位按钮FA向电源延时组件DSZ供电，同时又经漏电闭锁组件的控制接点LDJ1向本安电源变压器BK2供电；024V向2JZ、3JZ中间继电器线圈供电。,QJZ-300（400）型磁力起动器,当DSZ输入交流24V后进入正常工作状态，交流24V经整流滤波后又经限流电阻向15J直流继电器组提供24V直流电源，即图中的25#线。另外，此直流电压经三端稳压器W7815C稳压后输出15V稳压电源。此电源一方面为DSZ本身的14SJ延时回路供电，同时对外输出到37#线向保护组件BHZ、漏电闭锁组件LDZ供电。此时，BHZ、LDZ都进入工作状态，保护组件中的GZJ、DXJ两个小继电器吸合，GLJ、LQJ两个小继电器处于释放，故GLJ2闭合、DXJ2闭合、GLJ2和LQJ2常闭点仍接通，BHZ组件的A1、B4通，系统中12#与13#线通，它为2ZJ的吸合提供一个必要条件。,QJZ-300（400）型磁力起动器,另外，BHZ输出信号控制触点GZJ1常闭点打开，DXJ1常闭点打开，GLJ1与LQJ1常开点状态不变，所以过载显示D7、短路显示D8、断相显示D9、漏气显示D10都不亮。当漏电闭锁组件LDZ输入15V以后，LDZ中的小继电器LDJ立即吸合，其常开触点LDJ1闭合，BK2有电；常闭触点LDJ2打开，所以漏电闭锁显示二极管D11也不亮。此时，15V电源经限流电阻接通电源显示二极管D12，D12亮，表明起动器有电源。同时交流42V送入LDZ的B1、B2端，在LDZ中经整流滤波稳压后得到40V漏电检测电源。,QJZ-300（400）型磁力起动器,在DSZ工作的同时，延时回路1SJ的控制端A2，即63#线经信号变压器BK3二次绕组接地，则1SJ延时吸合，其触点1SJ1闭合。由于1J线圈回路中串联5J2常闭触点，所以1J立即吸合，1J1常开触点闭合，1J2常闭触点打开，则3ZJ吸合，其触点动作及作用如下：3ZJ1常开触点闭合，先导回路有电源；3ZJ2常闭触点打开，闭锁了2ZJ；3JZ3、3JZ4常开触点闭合，接漏电闭锁检测回路。,QJZ-300（400）型磁力起动器,漏电闭锁检测电压正极经取样电位器K0，又经负荷动力电源对地绝缘电阻R绝到负荷端子D3，再经2ZJ3、2ZJ4、3ZJ3、3ZJ4回到检测电源负极。在检测回路中有检测信号电流流过，该电流大小与负荷电源对地绝缘电阻的大小有关，即R绝大时，信号电流小，反之则电流变大。在1140V系统中，若整定在当R绝40K+20%时信号电流在取样电位器动端形成的对地电平为低电平，则LDZ电路不动作，LDJ仍然维持吸合状态不变；若当R绝40K+20%时信号电流为高电平，则LDZ中的LDJ立即释放（对于660V系统动作电阻R绝为22K+20%）。,QJZ-300（400）型磁力起动器,假如R绝比较高（40K+20%或22K+20%），则LDZ中LDJ仍吸合，先导回路有电，开关可以起动。如R绝小于动作电阻，则LDJ立即释放其常开触点LDJ1打开，BK2失电，开关闭锁；同时常闭触点LDJ2闭合，D11亮，表明开关闭锁原因是负荷电源对地有故障，直到故障消失，LDJ吸合，开关可以动作。这就是闭锁原理。,QJZ-300（400）型磁力起动器,由于3ZJ吸合闭锁2ZJ，所以2ZJ不可能吸合，则常闭触点2ZJ2闭合，它串在漏气检测回路中。此回路还串有3个并联的拉力继电器13LLJ的常开触点。当真空继电器的真空管真空度良好时，13LLJ处于断开状态，所以LQJ不吸合。若某一个真空灭弧室全漏气，则拉力继电器触点闭合，LQJ立即吸合，常闭触点LQJ2打开，切断12#、13#线，2ZJ不可能吸合，开关无法起动；同时常开触点LQJ1闭合，D10亮，表明启动器不能起动的原因是由于真空灭弧室出现漏气所致。这就是起动的漏气闭锁保护原理。,QJZ-300（400）型磁力起动器,（2）起动过程起动器具有远控和近控功能，其选择开关在先导插件上。现以远控为例说明起动过程。起动器能起动的先决条件是：真空接触器的真空灭弧室没有漏气；检查开关按钮，1ZJ吸合，其常开触点1ZJ1闭合取代3ZJ1，常开触点1ZJ2闭合，5J吸合。5J的常开触点5J1闭合，为2ZJ吸合提供一个必要条件；常开触点5J2打开，断开1J线圈回路，1J释放。1J的常开触点1J1打开，断开3ZJ线圈回路，3ZJ释放；1J2闭合，为2ZJ吸合提供二个必要条件。,QJZ-300（400）型磁力起动器,（2）起动过程3ZJ释放后，3ZJ1打开，3ZJ2闭合，为2ZJ吸合提供三个必要条件。3ZJ3、3ZJ4打开，断开漏电闭锁检测回路。因为1ZJ2、5J1、3ZJ2闭合，2ZJ吸合，2ZJ1闭合，真空接触器CJZ吸动；2ZJ2打开，断开漏气闭锁检测回路。2ZJ3、2ZJ4打开，进一步加强负荷端与控制回路67#线的绝缘。,QJZ-300（400）型磁力起动器,当CJZ全波大电流吸动后，其辅助触点相应动作：常开触点CJZ1闭合，使1ZJ自保；常开触点CJZ2吸合，程控用；常闭触点CJZ3、CJZ5打开，常开触点CJZ4、CJZ6闭合，它们都是外供辅助触点；常开触点CJZ7闭合，DSZ组件中的2SJ延时0.5s吸合，则其触点2SJ1闭合，2J吸合。此时，2J的常开触点2J1闭合，1ZJ才能实现自保；常闭触点2J2打开，D1D4由原来全波整流桥变为半波整流装置，则CJZ由全波吸动转为半波整流吸持，起动过程结束。在观察窗中，看到2ZJ5闭合运行，指示灯E13亮，表明起动器进入运行状态。此时BK3有电，1SJ释放。,QJZ-300（400）型磁力起动器,（3）正常停止过程远控停止：按下远控按钮上的停止按钮，1ZJ断电，常开触点1ZJ1打开，可以松开停止按钮；常开触点1ZJ2打开，5J释放。5J释放后，5J1打开，2ZJ释放；5J2闭合，为1J吸合准备一个条件。2ZJ释放后，2ZJ1打开，接触器CJZ释放；2ZJ2闭合，漏气闭锁开始检测；2ZJ3、2ZJ4闭合，为漏电闭锁检测投入作准备；2ZJ5打开，运行灯D13不亮。CJZ释放后，自保点CJZ1打开，CJZ2-6动作；CJZ7打开，2SJ释放。,QJZ-300（400）型磁力起动器,2SJ释放后，常开触点2SJ1打开，2J释放。2J释放后，2J1打开，2J2闭合，D1D4再次组成全桥，为下次动作准备。当负荷反电势消失后，BK3二次侧无电压，1SJ延时0.5s吸合，1SJ1闭合；1J吸合，常开触点1J1闭合，3ZJ吸合，常开触点1J2打开。3ZJ吸合后，常开触点3ZJ1闭合，准备再起动；常闭触点3ZJ2打开，2ZJ闭锁；常开触点3ZJ3、3ZJ4闭合，漏电闭锁检测回路接通，开始漏电检测。,QJZ-300（400）型磁力起动器,起动器停止后，如果没有漏气与漏电现象，可以再起动。紧急停止：利用起动器外壳上的停止按钮，可以直接切断真空接触器线圈回路，使起动器停止运行。紧急停止时应按动停止按钮时间长些，直到2ZJ释放后才可松开。,QJZ-300（400）型磁力起动器,（4）保护性跳闸起动器在运行中出现过载、断相、短路故障时，起动器可以实现保护性跳闸。过载保护：在运行中，当主回路出现大于起动器的整定电流时，称为过载。此时过载电流经电流互感器13LH变换成过载信号并经整定组件XZZ变为直流信号，经74#线送入保护组件BHZ的A9端；,QJZ-300（400）型磁力起动器,经一段延时（延时时间的长短取决于过载倍数的高低）电路翻转并记忆，GZJ立即释放，常开触点GZJ2打开，则2ZJ立即释放，真空接触器CJZ释放，切断故障电流；同时常闭触点GZJ1闭合，D7灯亮，表明起动器跳闸的原因是由过载引起。起动器跳闸后，因为电路有记忆功能，故跳闸后开关闭锁，不能再起动。此时需按下复位按钮，再返回给DSZ送电，则电路返回，GZJ重新吸合，D7灯不亮，可以重新起动。,QJZ-300（400）型磁力起动器,断相保护：当出现下列故障之一时，起动器断相保护动作：a主回路缺相，造成负载单相运行时；b电流互感器取样回路出现缺相或缺线时；c当信号整定组件XZZ输出三相不平衡信号，即75、76、77号线有一根线无输出时。当出现上述故障之一时，都会造成三相平衡信号缺相。经BHZ中断相保护判别电路判别后，输出断相指令，并延时820s后断相信号仍存在时，则DXJ继电器立即释放，电路同时记忆故障。此时常开触点DXJ2打开，2ZJ释放，同时常闭触点DXJ1闭合，D9灯亮，表明起动器跳闸是由于断相故障引起。由于电路有记忆功能，所以也需复位后才能重新起动。,QJZ-300（400）型磁力起动器,短路保护：当主回路出现大于810倍整定电流时，起动器短路保护动作。若短路信号大于短路保护动作的动作电平，则GLJ吸合，并记忆故障信号。此时常闭触点GLJ2打开，2ZJ释放，CJZ释放；同时常开触点GLJ1闭合，D8灯亮，表明起动器跳闸是由于短路所致。由于电路有记忆功能，所以要重新起动也需复位。如短路电流大于4500A，则主回路熔断器快速熔断。,QJZ-300（400）型磁力起动器,（5）其它保护防止先导回路短路自起动保护：一旦在起动前由于某种原因造成先导回路控制电缆出现短路，由于控制按钮中的整流二极管同时也被短接，回路中流过的是交流电流，所以1ZJ无法吸合，防止了误起动或自起动。,QJZ-300（400）型磁力起动器,防止负载反电势串入漏电闭锁检测回路的措施：电路中设置了信号变压器，它可以取出起动器停止后负载的反电动势信号。当反电动势未消失时，其副端输出电压经整流后加到1SJ的控制端A2，所以1SJ不可以吸合，1J也不能吸合，3ZJ处于释放状态，漏电闭锁检测回路由于3ZJ3、3ZJ4的断开而开路，防止了反电动势串入检测端而损坏组件。直到反电动势消失，1SJ、1J、3ZJ才能吸合，漏电闭锁检测回路才接通。,QJZ-300（400）型磁力起动器,过电压保护：起动器由于采用了真空接触器（这里采用阻容吸收装置），它利用电容两端电压不能突变和频率越高其容抗越小的原理，可有效地吸收过电压。,常用隔爆磁力起动器,国产隔爆磁力起动器除上面介绍的两个系列外，还有一些其它型号的磁力起动器：1.DQZBH-300/400型千伏级真空磁力起动器2.QC825系列隔爆磁力起动器3.QC810系列隔爆磁力起动器4.DQBH型隔爆磁力起动器,5-4采煤机,采煤机与液压支架,综采工作面,综采现场,一、单滚筒采煤机电气设备及控制,机械化采煤工作面的电气设备工作环境恶劣(空气潮湿、涌水量较大和存在着沼气煤尘爆炸危险)，工作空间狭窄，设备移动频繁，设备容量较大且负荷变化大，故对电网冲击大。因此要求：电网容量要大，供电质量要好，供电安全可靠；工作面电气设备应采用隔爆或本质安全型；要求电动机起动力矩大，起动电流小，过负荷能力强和较高的功率因数。,采煤机工作面电气设备布置图,MLQ1-80型采煤机,（1）DMB-60型隔爆电动机DMB-60型电动机是采煤机的动力，带动牵引部的油泵和截割部的减速机构。（2）DH-3型换向开关（管制器）（3）接线盒（电缆引进箱）,DH-3型换向开关（管制器）,（2）装在采煤机左侧的隔爆腔内，断电时使采煤机电动机换向。是一个鼓型控制器，有两组固定接点、一个鼓型凸轮轴组成的可动接点及附属装置（闭锁开关、微动开关、灭弧罩等）组成。管制器手把有三个位置（正、反、停），若图示为“正转”位置，则当凸轮转到“反转”位置时，可动接点上部翻转到下部，就实现了电动机的换向。微动开关接在磁力起动器的远方操作回路中，通过闭锁装置使管制器主接点与辅助接点（微动开关）之间实现电气闭锁，即在接通时管制器主接点在先，辅助接点在后；在断开时辅助接点在先，主接点在后。这样就可保证用放在平巷中的磁力起动器接通、切断采煤机的负荷电流，保证不在工作面直接接通采煤机，以利安全。,MLQ1-80型单滚筒可调高采煤机电气设备,采煤机的单独控制系统由于采煤工作面的条件恶劣，故对采煤机组的控制提出以下要求：第一：应有零电压保护，以防止电动机自起动而造成事故。第二：能在采煤机上远距离停止输送机，以保证生产安全。第三：最好不在工作面内切断负载电流，以免造成爆炸事故。,MLQ1-80型采煤机控制系统,MLQ1-80型采煤机组的控制过程,（1）准备起动将管制器SM的手把拨到正转或反转位置，接点SM、SM1闭合，接通如下控制电路：T（上）KSTP1R1STPSM1ST（下）这时，虽然中间继电器K有电流，但由于R串在电路里，限制了电流的数值，继电器K不动作。,MLQ1-80型采煤机组的控制过程,（2）起动按起动按钮1ST接通如下电路：T（上）KSTP11ST1STPSMST（下）由于起动按钮1ST将电阻R旁路，中间继电器K由于电流增加而动作，K1闭合，接触器线圈KM有电动作，KM1闭合，电动机起动。松开1ST，通过电阻R继续维持继电器K的通路，保证采煤机正常运行。,MLQ1-80型采煤机组的控制过程,（3）停止正常停止用1STP进行。意外情况下，也可以用起动器上的停止按钮STP停车。有时出现接触器主接点熔接或灭弧罩卡在接点不能断开的情况，也可以用管制器的手把切断电路，实现停止。在出现短路、过载或电源电压突然消失时，能自动停止。,采煤机与工作面输送机联合控制,在实际生产中，为了使工作协调一致，防止事故，采煤机组与工作面的输送机总是采取联合控制的方式。在图5-22中，QC83-225型磁力起动器用来控制采煤机组；QC83-120型磁力起动器用来控制工作面输送机。两台起动器均放在工作面配电点，控制输送机的按钮放在输送机的机头附近。在采煤机上通常设置3个按钮，其中1ST用来起动采煤机；1STP用来停止采煤机；3STP用来停止输送机并能实现闭锁（采用带自锁的停止按钮），如果输送机停车后，此按钮不解锁，输送机就不能再起动。,采煤机与工作面输送机联合控制,MLS3-170S型采煤机的电气设备,采煤机的主要电气设备,（1）电动机部（08）电动机部中有电压为1140V、功率为170KW的DWB-170S水冷隔爆双鼠笼电动机和功率自动停止装置。此外，在电动机部还装有电动机主电路隔离开关QS，电动机控制按钮8SB1（起动）、8SB2（停止）以及恒功率自动调节选择开关8SA。停止按钮8SB2与隔离开关QS手把之间有机械闭锁，保证隔离开关不切断或接通负荷电源。（2）牵引部隔爆箱（01）牵引部隔爆箱中装有供牵引调速换向及恒功率自动调节用的电磁阀两个，每个电磁阀有两个线圈，即1YV1、1YV2和1YV3、1YV4。,采煤机的主要电气设备,（3）三位四通阀隔爆箱（06）三位四通阀隔爆箱中装有电磁阀三个。6YV1、6YV2和6YV5、6YV6用于滚筒调高，6YV3、6YV4用于机身调斜。（4）中间控制箱（05）中间控制箱中装有机组操作按钮和无线电遥控接收机（采用无线电遥控时）。5SB1为无线电遥控投入按钮，5SB2为电动机紧急停止按钮，5SB3、5SB4为牵引速度调节按钮，5SB5、5SB6和5SB9、5SB10为两个滚筒调高按钮，5SB7、5SB8为机身调斜按钮，另外还有一个信号及停输送机按钮。（5）电缆接线箱及右侧控制箱（07）（6）335+16+36型七芯屏蔽动力电缆,控制系统组成及功能,采煤机的控制状态是由以下各电路组成：电动机主电路及起动、停止控制回路；牵引调速和换向回路；滚筒调高和机身调斜回路；恒功率自动调节回路。这种采煤机可在电缆接线箱（07）、电动机部（08）和中间控制箱（05）三处操作。,MLS3-170S型采煤机控制系统展开图,采煤机恒功率自动调节系统图,控制功能,采煤机的控制系统可完成以下控制功能：（1）采煤机的起动和停止。（2）采煤机的紧急停车和自锁。（3）采煤机主电路隔离开关空载切断或接通时的自锁。（4）除电动机起动和停止外，其余操作都是用按钮控制相应的电磁液压阀（简称电磁阀）进行的，以使左、右滚筒升降，牵引调速换向，机身调斜。（5）采煤机的恒功率自动调节。,采煤机的恒功率自动调节,采煤机的恒功率自动调节为使采煤机工作时，电动机经常保持额定负荷，充分发挥其效能，可采用恒功率自动调节装置。这种装置能使采煤机在截割硬煤或夹石时，自动降低牵引速度，从而降低截割功率；反之，当采煤机截割较软的煤层时，可自动增大牵引速度，从而增加了截割功率。采煤机电动机功率主要用于截割部，牵引部的功率较小，一般不超过1/10，当改变牵引速度时，截割阻力随之改变，因而截割功率也改变，达到了功率调节的目的。,功率调节优点,功率调节器有如下优点：（1）使电动机经常保持在额定负荷下运转，充分发挥采煤机的效能。（2）由于自动调节负荷，可防止电动机过载、过热引起的开关跳闸等事故，从而减少停产时间。（3）减小机器的冲击负荷，运行平稳，可以延长机器的检修周期和寿命。（4）减轻司机的操作量及维修工作量。,MG400/930-WD型交流电牵引采煤机,机械化采煤工作面的电气设备工作环境恶劣(空气潮湿、涌水量较大和存在着沼气煤尘爆炸危险)，工作空间狭窄，设备移动频繁，设备容量较大且负荷变化大，故对电网冲击大。,MG400/930-WD型交流电牵引采煤机,因此要求：电网容量要大，供电质量要好，供电安全、可靠；工作面电气设备应采用隔爆型或本质安全型；电动机要有大的起动力矩，小的起动电流，强的过负荷能力和较高的功率因数。,MG400/930-WD型交流电牵引采煤机,采煤机结构图,1左、右牵引部；3摇臂；4开关箱；5、6变频器箱；7联接框架；8行走箱；9调高泵箱；10机身连接；11冷却喷雾系统；12电气外部连接件；13拖缆装置；16随机工具；18加油漏斗；19截齿启拔器；21、22右滚筒；24、25截割电机；26牵引电机；27泵电机；28瓦斯报警断电仪,1、电气控制系统简介,由三个独立的电控箱共同组成,系统上采用了可编程控制器(PLC),直接转矩(DTC)变频调速技术和信号传输技术,来共同控制两台400kW的截割电机、两台55kW的牵引电机、一台20kW的泵电机的运行状态,使采煤机控制和保护性能完善,操作方便、可靠。牵引驱动系统采用一拖一，即两个变频器分别拖动两个牵引电机，提高了采煤机牵引行走可靠性。,控制的基本功能,主要能实现采煤机的启动、停止;启动预报警;左、右牵引;左、右滚筒的升降;左、右截割电机的分别启动和停止;左、右截割电机的恒功率保护;左、右截割电机的温度保护;左、右牵引电机的过载保护;采煤机的故障监测;变频器故障复位;单牵;牵引变压器的温度保护;闭运输机;冷却水流量保护;采煤机零位抱闸保护;瓦斯断电保护;电机绝缘监测;变频器的所有保护等诸多功能。,牵引电机,牵引电机为YBQYS-55型矿用隔爆型三相交流异步电动机，电压等级380V，功率55kW，可用于环境温度40，有瓦斯或煤尘爆炸危险的采煤工作面。牵引电机的供电拖动由交流变频调速电控装置提供，通过变频器改变供电频率，从而改变牵引电机的转速，即改变采煤机的牵引速度。变频器调控供电频率的范围083Hz，对应电机转速为02440r/min，电机转速在01470r/min范围内为恒扭矩输出，14702440r/min为恒功率输出。该电机卧式安装在左、右牵引部上，电机外花键出轴与电机齿轮轴内花键联接。电机外壳水套冷却。,电气控制组成,电气控制系统由三个独立的电控箱:N04开关箱,为整个采煤机提供3300V电源；N05变频器箱,主要用于采煤机的控制,可控制采煤机的左、右行走速度,左、右滚筒的升降，左、右截割电机的分别启动和停止；N06变压器箱,其中的变压器将3300V电压变为400V电压,为变频器提供了电源。,结构特征,高压开关箱、变频器箱共同安装在一个整体的联接框架内,变压器箱安装在右牵引部的一段框架内。三个独立的电控箱均可从老塘侧装入、抽出,且三个电控箱本身不承受力量。每个电控箱均由两个独立的腔体:隔爆腔和接线腔组成,隔爆腔供安装电气元部件用,接线腔供电缆引入接线用。,开关箱,高压开关箱位于联接框架的左端,可以在老塘侧方便地推入和抽出。它是一个隔爆兼本安型设备,由2个接线腔和一个隔爆腔组成，接线腔主要供电缆引入引出接线用，隔爆腔供安装电气元部件用。,变频器箱,变频器箱位于联接框架的右端,由一个隔爆腔和一个接线腔组成,隔爆腔在前,接线腔在后,隔爆腔底面有冷却水槽。腔内装有六个快速熔断器,两台变频器,一套可编程序控制器(PLC)装置,一台10吋中文显示器,以及其它辅助控制组件。箱体的正面有两个大盖板,左边的盖板上有十六个操作按钮,右边的盖板上有两个显示窗。,电机调速,交流异步电机的转速公式:n=(1-S)60f1/P在其它参数不变的情况下,电机的转速与电源的频率成正比,所以通过改变电机供电电源的频率而改变电机的转速,从而改变采煤机的行走速度。另外，由于供电电源频率的变化，不仅会影响电机的转速而且还会影响电机内部气隙磁通的大小。从而影响电机的运行特性。,恒转矩调速,在基频以下时，由于频率降低时，若要保持定子电压不变，则电机的励磁电流将增加，而电机在额定频率下工作时，磁通已接近饱和状态。因此，在基频以下调速时，电机必然工作在过励磁状态，这样，一方面降低了电机的功率因数，同时，又影响到电机的负载能力。为保证电动机在基频以下运行时的良好特性，须在改变频率的同时改变供电电源的电压，此时，为恒转矩调速；,恒功率调速,当定子供电频率超过基频（50Hz）时，气隙磁通将下降，使得磁通小于额定值。这样电机在额定电流下工作时，电机随着频率的升高转速也升高，电机输出扭矩减小，但功率不变，此时为恒功率调速。,变频器,选用ABB公司的直接转矩控制(DTC)变频器ACS800系列,变频器可在零速时产生150Me转矩,且无速度传感器,其转矩环是内环,速度环是外环,系统通过自动识别建立电机模型,可以得到准确的转子速度信号作为速度环的反信号,所以不需要速度编码器仍可以对电机进行精确的速度控制。,可编程序控制器,PLC是采煤机电气系统的控制中心。选用三菱FX2N系列具有高可靠性、抗干扰能力强的特点,且采用导轨式安装,非常方便。采用模块式硬件结构,组合和扩展都很方便,又用程序(软连接)代替硬连接,安装工作量少。,2、采煤机的保护,截割电机恒功率自动控制用2个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流,将截割电流信号转变为010V的信号送入PLC进行比较,得到欠载、超载信号。当两台电机都欠载(P90Pe)时，发出加速信号，牵引速度增加(最大至给定速度);当任一台电机超载(P110Pe)时，发出减速信号，牵引速度自动减小，直到退出超载区域。,采煤机过零保护,当采煤机已在左牵引时，按下右牵引按钮，此时采煤机将会减速;如果一直按下右牵引按钮，则采煤机速度将会减小到零速。但是采煤机到零速后不会继续向右牵引，只有松开右牵引按钮重新选择左牵引或右牵引，则采煤机将沿着所选的方向行走，反之亦然。,截割电机温度保护,在左、右截割电机绕组内埋有温度接点,将其串在启动回路中,当任意一台电机的温度超过155时,接点断开,从而断开启动回路,使采煤机整机断电。同时左、右截割电机绕组内埋有Pt100热电阻,热电阻值直接接入PLC的PT100模块,当任意一台电机温度达135时,电机降低容量30运行,达155时,PLC输出信号将采煤机控制回路切断,使整机停电。,泵电机温度保护,泵电机绕组内埋有温度接点,将其串在启动回路中,当电机温度超过155时,接点断开,切断启动回路,使整机断电。,瓦斯保护,当采煤机工作环境中瓦斯浓度超限时,瓦斯断电仪将报警并动作,将瓦斯断电仪接点接于PLC中,控制启动回路自保接点,浓度超限时整机断电。,牵引电机电流保护,当左、右牵引电机电流小于90Ie时，牵引可以加速，当90IeI100Ie时，牵引恒速运行，当I100Ie时，牵引减速运行;当I120Ie时，变频器停止输出，采煤机停止牵引。,牵引电机和电控箱水流量保护,该采煤机有三个流量计，分别监测左截割电机和左牵引电机；右截割电机和右牵引电机；电控箱的水流量。当电控箱的水流量不够,采煤机将不能牵引或停止牵引；当左截割电机和左牵引电机的水流量不够,采煤机将不能牵引或停止牵引同时左截割电机不能运行或停止运行；当右截割电机和右牵引电机的水流量不够,采煤机将不能牵引或停止牵引同时右截割电机不能运行或停止运行。,牵引变压器温度保护,牵引变压器三相绕组内各埋一个160的温度接点,三相串联,中间一相内埋有一个Pt100电阻,当变压器温度超过155时,不允许牵引或者停止牵引。,截割电机绝缘保护,两个截割电机分别具有绝缘保护装置，当其绝缘降低时，相应的截割电机不能启动或停止运行。,变频故障保护,变频器的保护有：接地保护、过压保护、欠载保护、变频器输出短路保护、及变频器对牵引电机的缺相保护、堵转保护、过流保护。当启动采煤机后,变频器带电,此时若两个变频器中任意一个有故障,则不允许牵引,同样在牵引的过程中,两个变频器中无论哪个有故障,则停止牵引。,采煤机显示,采煤机显示有两处:一处为全中文显示界面;另一处为2个变频器参数设置的显示。全中文显示器采用液晶图形显示界面，通过与PLC通讯，可实时显示系统的各种工作参数，工作状态和各种故障信息。,5-5掘进机械的电气控制,掘进机,5-5掘进机械,一、掘进工作面的风电闭锁装置,煤矿安全规程第一百二十八条规定：使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。正常工作的局部通风机故障，切换到备用局部通风机工作时，该局部通风机通风范围内应停止工作，排除故障；待故障被排除，恢复到正常工作的局部通风后方可恢复工作。使用2台局部通风机同时供风的，2台都须同时实现风电闭锁。,1对风电闭锁装置的要求,（1）正常情况下，应先停掘进巷道中电源，再停止局部通风机运转；事故情况下，风机停止运转，掘进工作面电源也同时被切断。（2）掘进工作面必须先送风，后送电，严禁先送电，后送风或风电一起送。（3）起动、停止掘进工作面电气设备，不影响局部通风机正常运转。（4）风电闭锁系统的组成、接线、操作简单。,风电闭锁系统的电气控制线路,风电闭锁系统的电气控制线路,图中局部通风机及掘进工作面电源总开关均为QC83-225型磁力起动器。其中局部通风机开关采用就地控制（2-5连接，2-地与9-地断开，2与9连接）。掘进电源总开关也采用就地控制，但其控制回路中串入了局部通风机开关的连锁接点KM3。其接线方法是：2-5连接，2-地和9-地断开，2与9分别引两根控制线和局部通风机开关的8与13点连接。这样就保证了先送风、后送电的次序；同时也保证了紧急情况下局部通风机停止运转，掘进工作面立即停电。需要说明的是局部通风机开关中的KM3接点原接在8与13两点，为安全起见，将地一端改接至8接线柱，8接线柱原来的接线甩开。,二、EBZ150型悬臂式掘进机,EBZ150型悬臂式掘进机是集截割、装运和行走于一体的综合掘进设备，属于悬臂式纵向截割的部分断面掘进机，用于截割任意断面形状的井下巷道。定位截割时，其最大截割高度为4.8m、最大截割底宽为5m、截割最大有效断面面积为24m3，移动机器可截割更宽的巷道。适用于中等断面巷道掘进。该机采用了电机和液压混合传动方式，操作简便，运转平稳、可靠。并配有内外喷雾装置，可有效地抑制截割过程中产生的粉尘。,EBZ150型悬臂式掘进机,E