盾构电气培训

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1、盾构电气,中国铁建重工集团有限公司,部 门：电气研究院,大 纲,一、电气元器件介绍 二、电气系统介绍 三、盾构操作 四、电气维护 五、经验分享,电气元器件介绍,变压器 断路器 软启动器 变频器 接触器 电机 接近开关 继电器 比例阀放大器 电缆 气体检测传感器 开关电源 可编程逻辑控制器（PLC） 工控机,变压器,变压器是用来改变交流电压大小的电气设备。它是根据电磁感应的原理，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输电能的静止电气设备。,变压器是利用电磁感应原理工作的，它主要由铁心和套在铁心上的两个（或两个以上）相互绝缘的线圈组成，线圈之间有磁的耦合，但没有电的联系。,变

2、压器的技术指标,1、工作频率 变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。 2、额定功率 在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。 3、额定电压 指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。 4、电压比 指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。 5、空载电流 变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。,变压器的技术指标,6、空载损耗 指变压器次级开路时，

3、在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。 7、效率 指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。 8、绝缘电阻 表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。,断路器,微型断路（0.5A63A）,马达保护开（0.1A80A）,塑壳断路器（40A630A）,框架断路器（630A4000A）,断路器,断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在 规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。 断路器可

4、用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保 护。当发生严重的过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路，其功能相 当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。,断路器的结构,触头系统 灭弧系统 操作机构 脱扣器 外壳,断路器的工作原理,当短路时，大电流（一般10至14倍）产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器 拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。 当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动 作（电流越大，动作时间越短）。 现在有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流 异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。,软启动器,软启动器,软起动器

5、是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。 运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动。,软启动器,在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额 定电压

6、，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。,软启动与传统减压方式的区别,传统的减压起动方式,星-三角起动 自耦减压起动 电抗器起动,起动过程中出现二次冲击电流,无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。,软启,恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。,根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流。,软启的启动方式,快速起动 此种运行模式在斜坡模式及限流模式下均可工作。快速起动可使电机吸引更多电流以产生更多转矩以消除高摩擦负载。

7、快速起动转矩可以设定为电机跨线锁定转子转矩的5-85%,电流相应为电机跨线锁定转子电流的23-92%，出厂缺省值为5%，快速起动时间可设定为0.0至2.0秒。,软启的启动方式,斜坡启动 电机以跨线转子转矩5-85%的初始转矩加速，电流相应为电机跨线锁定转子电流的23-92%，出厂缺省值为35%。然后通过提升电机电压将转矩提升至设定的加速斜坡时间(tr). 斜坡起动时间可设定为0.5至180秒，出厂缺省值为9秒。旋钮tr控制的前半程在0.5至20秒间调整，接下来四分之一的时间在20至60秒间调整，剩下的四分之一时间在60至180秒间调整。软启动器将电流限定为设定的转矩。当电机达到所需速度后，将转

8、入旁路。,软启的启动方式,限流起动 使用限流软起动模式时，起动时间设置为零，软起动器得到起动指令后，其输出电压迅速增加，直至输出电流达到设定电流限幅值，输出电流不再增大，电动机运转加速持续一段时间后电流开始下降，输出电压迅速增加，直至全压输出，起动过程完成。 起动转矩（T2）可设定为电机跨线锁定转子转矩的5-85%，电流相应为电机跨线锁定转子电流的23-92%，T2缺省值为35%。限流起动时间可设定为0.5至180秒，出厂缺省值为9秒。,软启动器,软停机 电机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。例如：高层建筑、大楼的水泵系统，如果瞬间停机，会产生

9、巨大的“水锤”效应，使管道，甚至水泵遭到损坏。为减少和防止“水锤”效应，需要电机逐渐停机，即软停车，采用软起动器能满足这一要求。在泵站中，应用软停车技术可避免泵站的“拍门”损坏，减少维修费用和维修工作量。 软起动器中的软停车功能是，晶闸管在得到停机指令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭的过程。停车的时间根据实际需要可在0 120s调整。,参数设置,变频器,变频器,变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置，英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency）。随着对自动

10、化需求的增加，变频器控制的三相交流电机慢慢成为自动加工设备的标准配置。交流调速正慢慢取代直流调速。,简介,变频器调速优势,平稳 平滑软启动，降低启动冲击电流，确保电机安全 节能 风机、水泵能耗按速度的立方递减 精确 高精度宽范围的无级调速，变传统电机为智能电机 高效 提高工艺要求、提升产品质量、减轻人工劳动强度 自动化 非常方便接入通讯网络控制，实现生产自动化控制,变频器关键技术指标,额定工作电压 额定电流 输出频率范围 输出功率范围 可选用的控制方式 可选用的通讯方式 加减速时间 过载能力 频率精度 频率分辨率 防护等级,变频器工作原理,按照电机学的基本原理，已知交流异步电动机的转速表达式为

11、： n=(1-s)60f/p 式中：s :转差率 P :电机极对数 f :电机运行频率； 如果平滑地改变加到异步电动机定子绕组的交流电的频率f，就可以平滑地调节异步电动机的转子转速n。,变频器工作原理,变频器工作原理,a. 控制变频器半导体器件 b. 变频器和周边电路的数据交换 c. 收集和报告故障信息 d. 执行对变频器和电机的保护功能,整流单元,作用：整流器与交流电源相连接，产生脉动的直流电压 主要构成器件：整流桥 分类：可控整流和不可控整流,中间电路,a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用 b. 为各个控制线路供电 c.可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能,逆变单元,a. 逆

12、变器将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压 b. 采用可变或固定直流电压型中间电路的逆变器。不论哪种半导体元件，其原理基本相同 c. 控制电路用不同的调制极数使半导体器件通断，改变变频器的输出频率,控制电路,变频器控制方式,U/f控制方式,变频器U/f控制的基本思想是u/f=c，其中c为常数，就是“压频比系数”。 依据公式,式中： Eg 气隙磁通在定子每相中感应电动势的有效值，单位为V； 定子频率，单位为Hz； 定子每相绕组串联匝数； 基波绕组系数； 每极气隙磁通量，单位为Wb。,因为Eg很难控制，一般忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，定子侧电压U Eg。,U/f控制方式,U/f调速特性之：

13、理论U/f曲线,输出频率在额定频率以上时，电压却不可以继续增加，最高只能是等于电机的额定电压。 额定频率之下的调速称为恒转矩调速. ( ) 额定频率之上的调速称为恒功率调速. ( ),U/f控制方式,U/f调速特性之：预定义U/f曲线,U/f控制方式,U/f调速特性之：用户自定义U/f曲线,对于其他特殊的负载，如同步电动机，则可以通过设置用户自定义U/ f曲线的几个参数，来得到任意U/ f曲线，从而可以适应这些负载的特殊要求和特定功能。,变频器控制方式,矢量控制的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机

14、转矩的目的。 这种方法通过矢量坐标电路对电动机励磁电流和转矩电流分别进行控制。同时控制两分量间的幅值和相位，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。,矢量控制方式,矢量控制方式,在速度控制器中把速度指令和速度反馈信号进行差值比较，然后进行pi控制 后，经过一定的滤波时间，再经过转矩限定，输出转矩电流，进入转矩环控制。,有速度传感器矢量控制方式,无速度传感器矢量控制方式(SVC),SVC的基本控制思想是根据输入的电动机的铭牌参数，按照一定的关系式分别对作为基本控制量的励磁电流（或者磁通）和转矩电流进行检测，并通过控制电动机定子绕组上的电压的频率使励磁电流（或者磁通）和转矩电流的指令值和检测值达到一致

15、，并输出转矩，从而实现矢量控制。,基于转差频率的矢量控制方式,基于转差频率控制的矢量控制方式同样是在进行U / f 恒定控制的基础上， 通过检测异步电动机的实际速度n，并得到对应的控制频率f，然后根据希望得到的转矩，分别控制定子电流矢量及两个分量间的相位，对通用变频器的输出频率f进行控制的。,直接转矩控制DTC,直接转矩控制也称之为“直接自控制”，这种控制的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。 简单地通过检测电动机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。 直接转矩控制可以对所有交流电动机的核心变量进行直接控制。

16、,接触器,基本参数,额定电压 额定电流 通断能力 动作值 吸引线圈额定电压 操作频率 寿命,电机,电机是一种其工作原理基于电磁感应定律和电磁力定律之上，实现机电能量转换或电能特性变换的机械，具有电能生产、传输和使用或者作为电量之间、电量和机械量之间的变换器的功能，是工业、农业、交通运输业和家用电器的重要组成部分，对我国社会主义建设有着重要的作用。,电机主要技术参数,额定功率PN (kW) ：额定运行时轴端输出的机械功率 额定电压UN (V) ：额定运行时定子绕组的线电压 额定电流IN (A)：额定电压下运行，输出功率为额定值时，定子绕组的线电流 额定频率fN (Hz) ：定子的电源频率 额定转速nN (r/min) ：额定运行时转子的转速,接近开关,接近开关,接近开关是一种不需与运动部件进行机械接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面时，不需要机械接触，不需要施加任何压力即可使开关动作，从而驱动交流电器、直流电器或给计算机装置提供控制指令。接近开关是一种开关型传感器（即无