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1、22第二章 鼠笼式电动机拖动的煤矿机械电气控制鼠笼电动机具有结构简单、效率高、价格低、维护使用方便等优点，在矿山生产中应用十分广泛。主要用于煤矿井下水泵、采煤机、运输机、装岩机等煤矿机械的拖动电动机。其电气控制通常采用矿用隔爆型电磁启动器，有近控、远控和联锁三种控制方式，真空型智能电磁启动器还具有多台程序控制和红外遥控控制方式。每种方式都有其适用条件和接线方法，应注意区别和掌握。第一节 井下直接启动的鼠笼电动机控制井下直接启动的生产机械电动机控制常采用矿用隔爆型电磁启动器，这种电磁启动器是一种低压组合电器，它主要由隔离开关、接触器、熔断器、过热过流保护继电器、按钮等元件组成。这些元件安装在隔爆
2、外壳中，用来控制和保护鼠笼电动机。由于它控制方便、保护完善，所以在煤矿井下广泛使用。矿用隔爆电磁启动器的类型很多如：空气型、可逆型、真空型、智能型等，其结构和使用方法大同小异，请参看工矿企业供电教材。本节重点介绍矿用隔爆型智能化真空电磁启动器的结构、电气线路组成以及电气工作原理。一、BQZ-200（315、400）1140（660）矿用隔爆型智能化真空电磁起动器BQZ-200（315、400）1140（660）矿用隔爆型智能化真空电磁起动器，额定电压380V、660V、1140V，额定电流至 200A、315A、400A。适用于含有爆炸性气体 (甲烷)和煤尘的矿井中，直接或远距离控制矿用隔爆型
3、三相鼠笼式感应电动机。（一）结构功能启动器的隔爆外壳呈方形，与撬形底座相焊接。隔爆外壳分隔为两个独立的隔爆空腔，即接线腔与主腔。外部结构见图 2-1。该起动器开关本体采用手车式推拉结构，核心保护部分采用 SDB-315 型智能化电动机综合保护器作控制单元，具有漏电闭锁、过流保护、断相保护、欠压保护、程控保护及通迅接口等功能，同时可用于 200A、315A、400A 开关。该起动器充分发挥了 PC767 单片机的优势，利用前门的醒目数码显示窗，能够显示起动器的工作状态与多种工作参数。能显示电流整定值、绝缘电阻值、工作电流值、工作电压值等。它的最大优点是与数码开关配接，可使电流值在 0400A 之
4、间连续可调，精度可达安培级，分辨率 lA。并能锁定显示故障类型，过电流值、欠压值和断相信号，便于矿井工作人员记录和分析故障。起动器由座在托撬底座上的长方形隔爆外壳组成，上方为接线腔，下方为主腔，各为独立的隔爆部分。接线腔集中了全部主电路与控制电路的进出线端子。在接线腔右边隔电板下竖直排列的是主电路进线端子，偏左三个横向排列的是主电路出线端子。两侧各有两只可穿入 32mm 66mm 橡套电缆的主电路进出线喇叭口，前侧有四只控制电路进出线喇叭口，可穿入 14.5mm 2lmm电缆控制线。接线腔与主腔间控制电路的联接是通过三只安装在接线腔中部的七芯接线座实现的。控制电路进出线通过前侧的小喇叭口接至固
5、定在前内壁角铁上的接线端子排上。开关主腔由壳体与前门组成，壳体右侧法兰外装有 3 块扣板，而前门左侧法兰外也装有 3 块扣板。当前门与外壳法兰完全结合(上、下法兰面对齐)时，前门左侧扣板扣住壳体左侧法兰，而前门右侧法兰却被壳体右侧 3 块扣板紧紧扣住，由此保证主空腔的隔爆性能。前门与壳体法兰完全脱离打开时，由安装在开关左侧的铰链支撑。图 2-1 QBZ 的外部结构示意图23该起动器外壳采用平移式快开门结构，机芯设计为手车式结构，并有内置导轨，可方便地拉出机芯。起动器正前方的左侧有一转动手把，抬起手把可以水平转动 90 度左右，向右侧转动为开门，向左侧转动为关门。正前方的右侧设联锁杆，右侧面为隔
6、离换相开关的手柄，共有三档正、停、反。开门时必须把手柄转到停的位置，并将联锁杆旋入手柄定位槽内，方能将门打开。（二）启动器的主要性能和技术参数启动器的额定电压为 1140V、660V、380V，当线路电压不低于额定值的 75，不高于额定值的 110时，启动器均能可靠地工作；额定电流为 200、315、400A；额定频率为 50Hz；极限分断能力为 4500A；隔离开关的分断能力为 1200A；机械寿命 100 万次 ；电寿命(AQ)3 万次；操作频率为 300 次/小时；控制电动机功率范围(COS=0.75)当额定电压为 1140V 时，电动机的功率范围为 10560kW；当额定电压为 660
7、V 时，电动机的功率范围为 10310kW；启动器的控制方式有单机，近方或远方控制程控联机，近方或远方控制三种；启动器的保护功能有：反时限动作的过载保护；瞬动短路保护；延时10s 动作的断相保护；漏电闭锁保护：1140V 时，40k；660V 时，22k；380V 时7.5K。延时 10s 动作的欠压保护和阻容吸收过压保护等。显示方式：采用多功能数字显示系统，能显示正常运行时的工作参数和故障动作时的参数及故障状态。 近 远 倍 数电 流 整 定数 字 化 电 动 机综 合 保 护 器 第二台第一台 远 控拨 盘显 示 程 控 接 线5近3远图 2-2 BQZ-315/1140 启动器电气原理图
8、（三）工作原理241电流值整定：开门后按所控电机的额定电流(或实际工作电流)调整综合保护器上前三位数码开关整定电流值，整定值也可稍大于工作电流值。最后一位用于整定短路保护倍数，然后将前门关闭。2供电：将隔离换向开关 QS 置于正向或反向位置，控制变压器 T1 得电，分别输出 36V、24V、12V、14V 电源电压，则数码管显示“0.XXXX.XXX” 为工作电压和电流整定值。3漏电闭锁保护：起动前，2KA 吸合，保护器对网路绝缘电阻进行检测，若绝缘电阻小于额定值(1140V，40K；660V，22K；380V,7.5K)，则数码管显示 “1XX”，其中XX”为绝缘电阻值，此时实施漏电闭锁保护
9、，不能起动。直到绝缘电阻恢复正常后则显示“0.XXXX.XXX”方可起动，此时中间继电器接点 2KA1 吸合，允许起动。4起动过程：BQZ-315/1140 启动器电气原理图如图 2-2 所示。1）远控：将前面绝缘板上先导插件上的拔动开关 QS1 置于“远控”位置，按下远控按钮 1SB1，安全火花回路中的 1KA 带电吸合，其常开接点 1KA1 闭合，合闸回路中间继电器 KA 吸合，主真空接触器 KM 吸合，电机进行正常启动，在起动过程中，数码管显示“HXXXXXXX”表示合闸工作，同时显示工作电压、电流值。2)近控：K 置于“近控”位置，利用起动器自身合闸按钮可进行起动，动作原理同上。5试验
10、检查系统：在起动前，可使用试验按钮判断各部分电路是否正常。当按下过流试验按钮，动作正常时显示“2XXXX”电路记忆不能合闸，若合闸须复位。当合闸前按下漏电试验按钮，显示“1XX”不能起动，这说明保护系统正常，复位后可以起动合闸。6运行：正常运行时，数码显示“H”及当前电压值“XXXX”及电流值“XXX” 。7停止：按下停止按钮，1KA 释放，KA 释放，KM 释放，电机断电。同时漏电闭锁检测回路投入检测。这时数码管显示为“0XXXX,XXX”为正常，准备再起动。8过流保护；起动运行中主回路出现过流时，此过流信号经电流互感器送入保护器后，经过精密整流，光电隔离，送入计算机，在过流保护时经延时发出
11、信号，中间继电器 2KA 释放，KM 释放，同时电脑自动记忆该故障电流值。数码管一直显示“4XXXX” ，须按下复位按钮 FA 电路方能返回初始状态。复位后数码管显示“OXXXXXXX”电流整定值，表示可以起动。9断相保护：在运行中出现回路缺相或相不平衡时,则保护器延时 10s 后发出信号，中间继电器 2KA 释放，开关断电。电脑自动记忆故障，同时数码管显示“3”须复位，方可返回。10欠压保护：在运行中，由于电网波动，当其值小于额定值 75时，延时 10s后，发出信号，中间继电器 2KA 释放，KM 释放，同时数码管显示“5XXXX”欠电压值。11过压保护：当电网电压高于 118时，过压保护延
12、时 10s 动作，显示“6” 。12程控保护：如二台或多台起动器顺序起动，可按原理图接线连接，并将所需起动的综合保护器线路板上程控开关置于程控档，最后一台置于非程控档，同时第一台开关用近控起动，其余用远控。第一台开始起动后，在 8s 内如果第二台未正常起动，则第一台的保护器发出信号，中间继电器 2KA 释放，KM 释放，并记忆故障，数码管显示“7” ，表示程控起动失败。欲起动，必须复位。（ 三 ） 智 能 化 电 机 保 护 部 分 原 理 及 整 定起 动 器 的 保 护 部 分 是 以 单 片 计 算 机 系 统 为 核 心 的 智 能 化 综 合 保 护 器 。 其 主 要 功25能 如
13、 下 ：1 欠 压 保 护若 电 网 电 压 低 于 75 UN， 保 护 器 控 制 开 关 延 时 10s断 开 。2 过 流 保 护保 护 器 的 面 板 布 置 中 设 有 四 位 拨 码 盘 ， 用 于 过 流 保 护 整 定 。 整 定 方 法 如 下 ：过 载 整 定 值 为 开 关 工 作 电 流 ， 将 前 三 位 拨 码 盘 设 定 数 值 等 于 或 稍 大 于 工 作 电流 即 可 ， 后 一 位 拨 码 盘 整 定 为 短 路 保 护 倍 数 。保 护 器 检 测 线 路 电 流 ， 若 线 路 电 流 大 于 短 路 倍 保 护 整 定 值 ， 则 立 即 控 制
14、开 关 断开 ， 否 则 根 据 过 载 长 延 时 保 护 电 流 整 定 值 计 算 过 载 倍 率 ， 设 置 反 时 限 延 时 闹 钟 ， 在延 时 时 间 范 围 内 继 续 监 测 线 路 电 流 ， 若 线 路 电 流 始 终 保 持 同 等 倍 率 ， 时 间 到 则 控 制开 关 断 开 ， 否 则 重 新 调 整 反 时 限 延 时 闹 钟 ， 继 续 监 测 。 过 载 延 时 保 护 特 性 如 表 2-1。表 2-1 BQZ-315/1140 启动器过 载 延 时 保 护 特 性试 验 电 流 /额 定 电 流 脱 扣 时 间1.05 2 小 时 不 脱 扣1.20
15、 1 小 时 内 脱 扣1.50 8S8.00 瞬 动3 漏 电 闭 锁 保 护起 动 器 的 漏 电 闭 锁 保 护 采 用 直 流 电 流 检 测 的 保 护 原 理 ， 表 2-2中 为 “1”的 情形 被 判 为 漏 电 闭 锁 。表 2-2 漏 电 闭 锁 保 护 动 作 值07.5K 7.5K11K 11K22K 22K40K分闸 380V 1 0 0 0分闸 660V 1 1 1 0分闸 1140V 1 1 1 14 断 相 保 护当 主 回 路 中 有 缺 相 或 三 相 电 流 不 平 衡 时 (如 Ib=l 2Ia时 )， 保 护 控 制 开 关 延 时10s断 开 ， 手
16、 动 复 位 后 ， 才 能 再 次 起 动 。5 保 护 器 面 板 上 设 有 欠 压 、 过 流 、 漏 电 试 验 按 钮 及 复 位 按 钮 ， 按 下 任 一 试 验按 钮 ， 都 将 使 开 关 断 开 。 任 何 情 况 导 致 开 关 断 开 后 ， 都 必 须 在 确 认 无 故 障 情 况 下 按复 位 按 钮 (漏 电 闭 锁 无 记 忆 ， 不 需 要 复 位 )， 使 保 护 器 重 新 投 入 监 控 ， 显 示 “0”当 开 关 合 闸 后 ， 显 示 “H”。6 保 护 器 线 路 板 上 设 有 拨 码 盘 验 证 、 程 控 选 择 、 电 压 等 级 选 择 ， 八 位 微 动 选择 开 关 。 见 表 2-3。 表 2-3 保 护 器 内 部 工 作 状 态 表其 中 ： 表 2-6内 部 工 作 状 态 设 定 方 法 ：在 保 护
