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1、上海伟肯实业有限公司 1 目目 录录 第一章第一章 产品基本信息介绍产品基本信息介绍0303 第二章第二章 设计原则及依据设计原则及依据0505 第三章第三章 电控系统技术说明电控系统技术说明0707 第四章第四章 变频器参数设定变频器参数设定1616 第五章第五章 操作流程操作流程1818 第六章第六章 故障和报警故障和报警1919 第七章第七章 元件清单元件清单2222 第八章第八章 原理接线图原理接线图2323 上海伟肯实业有限公司 2 第一章第一章 产品基本信息介绍产品基本信息介绍 1.11.1概述概述 BPJ7 系列矿用隔爆兼本质安全型交流变频器是一种集真空磁力起动器、数字式变频调速
2、装置 及相关的散热技术为一体的高新技术产品。该产品适用于交流 50Hz、额定电压 660V 的异步电动机 重负荷软起动、软停车和运行过程控制，具有起动电流小、起动速度平稳、起动性能可靠、对电网 冲击小等优点，其起动曲线有“S”型和线性二种。该曲线可根据现场实际工况进行调整，从而减 少起动时对设备的动张力。此外，变频器具有在线控制功能，可根据电机的负荷变化，调整电机工 作电源电压和频率，从而达到所需转矩。具有明显的节能效应，可实现经济运行。随着煤矿自动化 程度的不断提高，变频器正以其节能、高效、安全、可靠的特点，逐渐成为今后煤矿电机设备调速 控制的发展方向，并得以广泛的应用。 本产品主要用于煤矿
3、井下或露天矿山、港口码头、选煤厂、发电厂等大负荷恶劣环境中运输设 备的软起动、软停车和运行过程控制，即用于煤矿井下绞车提升机、刮板运输机、给煤机、风机、 局扇、水泵及油泵等设备的调速控制。 1.2产品型号 主要规格参数：主要规格参数： a）输入电压： AC660V，50/60Hz，75%Ue110% Ue，电网不平衡度：最大为电网线电压的 3%。 b） 输出电压：电压随频率呈线性变化。 c） 额定功率：15315kW，功率因素：0.97（额定负载下） ；频率分辨率：0.01Hz。 d） 额定电流：660VAC，18377A；额定过载电流：150%额定电流 1min。 e） 起动频率：0.560
4、Hz 可调设定，频率分辨率：0.01Hz。 f） 工作制：连续工作制或短期工作制。 g） 本安电源：输入电压 127V，本安输出最高开路电压：24.2VDC；本安输出最大电流： 0.5A； h） 冷却方式：热管风冷却。 1.3型式 上海伟肯实业有限公司 3 防爆型式：防爆型式：隔爆兼本质安全型 ExdibI。 控制型式：控制型式：恒转矩型、变转矩型、四象限矢量控制型。 恒转矩型的变频器分连续工作制和短期工作制，由用户根据控制对象调整、选择。变频器连续 工作方式时，变频控制器在线工作；短期工作方式时，变频仅在起动和停止时工作。 低频启动：低频启动：自动转矩补偿，重载起动时低速满转矩，150%额定
5、转矩。 1.4安装环境 a） 海拔高度不超过 2000m，压力（80106）kPa。 b） 周围环境温度不超过-10+40。 c） 周围空气湿度不大于 95%3%（253时） 。 d） 有爆炸性气体及煤尘爆炸危险的场合。 e） 无显著摇动和剧烈振动、冲击的地方。 f） 无漏水的地方。 g） 污染等级不高于 3 级。 上海伟肯实业有限公司 4 第二章第二章 设计原设计原则及依据则及依据 2.12.1 通用标准通用标准 进口电器设备遵守国际电工委员会 IEC 标准 GB50070-94 矿山电力设计规范 GB50054-95 低压配电设施规范 GB16424-1996 金属非金属地下矿山安全规程
6、GB/T13926-1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 煤矿安全规程 2.22.2 其他标准其他标准 GB 1912000 包装储运图示标志 GB 26811995 电工成套装置中的导线颜色 GB 26821995 电工成套装置中的指示灯按钮的颜色 GB 3836.12000 爆炸性气体环境用电气设备 第 1 部分：通用要求 GB 3836.22000 爆炸性气体环境用电气设备 第 2 部分：隔爆型“d” GB 3836.32000 爆炸性气体环境用电气设备 第 3 部分：增安型“e” GB 3836.42000 爆炸性气体环境用电气设备 第 4 部分：本质安全型“i” GB/T 3
7、11.72003 高压输变电设备的绝缘配合使用导则 GB/T 2423.41993 电工电子产品环境试验规程 试验 Db：交变湿热试验方法 GB/T 3859.1 半导体变流器 基本要求的规定 GB/T 3859.2 半导体变流器 应用导则 GB/T 3859.3 半导体变流器 变压器和电抗器 GB/T 123252003 电能质量 供电电压允许偏差 GB/T 123262000 电能质量 电压波动和闪变 GB/T 12668.22000 调速电气传动系统 第 2 部分：一般要求 低压交流变频电气传动系统 额定值的规定 GB/T 12668.32003 调速电气传动系统 第 3 部分：产品的电
8、磁兼容性标准及其特定的试验 方法 GB/T 133841992 机电产品包装通用技术条件 GB/T 14048.12000 低压开关设备和控制设备 总则 GB/T 145491993 电能质量 公用电网谐波 GB/T 155431995 电能质量 三项电压允许不平衡度 GB/T 159451995 电能质量 电力系统频率允许偏差 GB/T 17625.12003 电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每项输入电流16A） GB/Z 17625.32000 电磁兼容 限值 对额定电流大于 16A 的设备在低压供电系统中产生的 电压波动和闪烁的限制 上海伟肯实业有限公司 5 备注：以上标准均执行最
9、新版本 第三第三 电控系统技术说明电控系统技术说明 3.1 调速原理 变频调速是电机调速的主要技术。交流电动机转速的表达式为： n= p sf)1 (60 其中：f定子供电电源的频率 p电动机的极对数 s电动机的转差率。 由上式可知，当平滑地改变 f 时，n 也可得到平稳的改变。所以，变频调速技术的关键是 如何获得频率可变的大功率供电电源。 3.2系统组成 根据用户对井下绞车交流变频电控系统技术要求，本系统由调速、控制、保护及通讯等四大部 分组成。 （系统如图 1 所示） 。 操作台 上海伟肯实业有限公司 6 图 1 绞车电控系统图 3.2.1 变频器物理构成 核心部件是西门子工程型矢量控制的
10、四象限变频器 作为整流回馈单元；ABB 原装进口的 ACS800 提升机 专用变频器作为逆变单元。 （如图 2） 集成大模块，660V 电压用 IGBT 耐压 1700V，电流 600A；1140V 电压用 IGBT 耐压 3300V，电流 800A。 输入加电抗器，以改善逆变输出波形，同时能抑制 对周围其他设备的干扰信号 。 EMC 是一个综合装置，包括输入共模滤波器、电抗器、 输出电抗器、正弦滤波器及抗高频干扰的磁环等 （用户可根据实际需要选择配置） 。 3.2.2 技术特点 a)先进的矢量控制技术。 矢量控制技术将直流控制中的双闭环（速度环、电流环）调节控制通过一系列矢量变换后用于 交流
11、三相电机的控制，使交流三相异步电机的调速性能近似于直流电机，其调速精度高，性能好。 b)先进的 IGBT 功率模块，功率损耗小。 c)自动换向变频技术 四象限运行，当电动机减速制动时，从逆变器返回的再生功率使变频控制装置内直流母线电压 升高，变频控制装置内控制芯片发出指令，使输入电流相位与电源电压相位相反将电动机再生能量 反馈到电网中，实现电动机的能量再生制动。 d)先进的机械制动应用技术 在绞车控制系统中要求变频器在四个象限运行、200%力矩启动、启动次数频繁等苛刻条件下 工作，变频器如果在没有力矩输出时就打开抱闸是很危险的，不符合煤矿提升绞车安全检验规范 的要求。ABB 的机械制动采用电流
12、互感器检测输出电流，进行向量分解以检测电机定子磁场位置， 经计算反馈给控制处理器 CPU，经 CPU 运算后并通过专用 ASIC 电路发出控制信号，触发门极驱动 器来控制 IGBT 桥的 PWM 调制电压、频率的。整个过程在极短时间内循环完成一次。当输出力矩足 够大（大于 150%）时打开抱闸，运行时电机出力将自动保持在能够克服的摩擦力和运行的加速度 上。 变频绞车电控箱 深度指示器 液压泵站 润滑泵站信号盘型闸 轴编码器 变频器触摸屏 图 2 BPJ7 系列矿用隔爆兼本 质安全型交流变频器 上海伟肯实业有限公司 7 e) 变频器能提供无温度传感器的温度自动补偿。保证转矩输出与期望的转矩一致；
13、 f) 具有 PROFIBUS-DP 通讯接口，便于和 PLC 及上位机通讯组网； g) 变频器具有以下诊断和保护功能： 失压检测与脱扣；过压检测与脱扣；过流检测与脱扣；温度过高检测与脱扣；外部脱扣信号检 测与脱扣；变频器输出端短路检测与脱扣；接地故障检测与脱扣；电动机失速保护；电子式 I2t 电 动机保护；32 条故障信息缓冲区；32 条报警信息缓冲区； h) 与防爆变频器配套的进线电抗器、输出电抗滤波器和自耦变压器保证了电机反馈的再生能 量接近正弦波，不会污染电网和干扰其它设备的正常工作。 3.3电控箱 KXJ-128 型矿用隔爆兼本质安全型控制箱（详见图 3） ，它由两套 西门子公司生产
14、的 S7-200PLC（同时在线、互为检测） ，本质安全型 电源和继电器及防爆外壳等组成。 主要功能：主要功能： a) 完成绞车所有控制功能； b) 提供 3 路本安电源，供操作台、信号、继电器及现场仪表用； c) PLC 承担着对各个输入、输出量的数据采集、程序控制和信 息交换的任务。本系统采用西门子公司 S7-200PLC 两套、配置一样， 同时在线、互为检测，但平时只有一套 PLC 参与控制，另一套 PLC 进 行有效实时监测。当主控 PLC 发生故障时，另一套 PLC 可进行故障处理，并参与控制停机。两套 PLC 输入信号取自不同的外部开关量，输出控制采用 PLC 接点串、并联的形式进
15、行控制，这将大大 提高 PLC 运行的可靠性。同时在变频器、PLC 和人机界面之间建立通讯网络，将变频器的重要参数 及系统的重要信息在人机界面上实时反映出来，从而强化了系统的操作和显示功能。配置 56 个开 关量输入点，32 个开关量输出点，8 输入模拟量模块和 2 输出模拟量模块。 结构简单结构简单 采用模块化设计，便于用户组态配置；DIN 标准导轨安装；集成的背板总线技术；更换模块简 单，扩展灵活方便。 功能强大功能强大 高速的指令处理；支持浮点数运算；方便用户的参数赋值；诊断功能强大；还具有多级口令 保护。 网络通讯网络通讯 具有多种不同的通讯接口，可以连接不同的 AS-I 接口、PROFIBUS 和工业以太网总线系统， 支持过程通讯和数据通讯；多点接口（MPI）集成在 CPU 上，可以
