JOY10SC32系列交流梭車電氣控制系統(tǒng) 一 概述 煤礦井下運煤車是連續(xù)采煤機進行房拄式采煤與掘巷的配套設備 之一 運煤車按動力分為拖曳電纜式 蓄電池式和內燃機式三種 而拖曳電纜式運煤車習慣又稱梭車 美國JOY公司生產的梭車 其配套的電氣系統(tǒng)共有四種 即全交 流系統(tǒng) 交直流二極管系統(tǒng) 交直流晶閘官系統(tǒng)和全直流固態(tài)斬波 系統(tǒng) 四種系統(tǒng)各有特點 全交流系統(tǒng)主要用于在傾角巷道工作上 的梭車 可使用大扭矩電動機和電氣制動 交直流晶閘管系統(tǒng) 采 用微處理機控制 帶有電流反饋 可實現(xiàn)加速時的電流控制和再生 制動 目前在自動化程度較高的神東礦區(qū)所使用的梭車主要有 JOY10SC32系列交流梭車和10SC32 48B系列直流梭車 1 主斷路器合閘手柄 2 電控箱 3 操作控制箱 4 運輸電動 機 5 左牽引電動機 右側相同位置裝有右牽引電動機 6 前照明燈 梭車后部裝有兩個后燈 7 在梭車的左側 電控箱的對面裝有泵電動機 系列號 運輸 行走 2 泵 總功率 功 率 25 12 5KW 37KW 15KW 電 壓 1050V 1050V 1050V 交流 電 流 14 15A 26 36A 11A 107 6KW 功 率 22KW 26KW 14 KW 電 壓 1050V 250 V 1050V直流 電 流 19A 116A 11A 88KW JOY10SC32交流梭車電氣控制系統(tǒng) 一 電器控制系統(tǒng)組成 JOY10SC32交流梭車電氣系統(tǒng)主要由電控箱 四臺電動機 操作 箱及油溫油位開關等組成 10SC32系列梭車的電氣系統(tǒng)原理如圖所示 原理圖說明電路的功 能和操作 可分為兩部分 即主回路和控制電路 10SC32系列梭車主回路部分在圖紙上用粗黑實線表示 是高壓電 路 即梭車1050V主電源回路 10SC32系列梭車主回路主要包括 電纜卷筒 機器主斷路器 CB1 泵接觸器 泵電動機 輸送機正 反轉接觸器 輸送機高速接 觸器 輸送機低速接觸器 輸送機電動機 牽引正 反轉接觸器 左 行走高速接觸器 左行走低速接觸器 左行走電動機 右行走高速 接觸器 右行走低速接觸器 右行走電動機 供電電纜為拖曳電纜 它是一根五芯電纜 其中三芯為動力芯線 一根為接地芯線 一根為先導回路控制線 電纜的長度一般為153米 為防止熱量積聚和電纜損壞 一般只允許電纜卷筒上保留的電纜長 度為連續(xù)采煤機與給料破碎機之間的長度 梭車輸送機電動機和牽引行走電動機采用的是交流雙速電動機 調速方式為交流變極調速 主斷路器CB1的額定電流為250A 有過熱和過流保護 泵電路及 輸送機電路中的各接觸器均為雙極型 額定電流為35A 牽引電路中 的各接觸器均為真空接觸器 其額定電壓為1500V 額定電流為 160A 10SC32系列交流梭車各電動機如下圖所示 10SC32系列梭車控制電路部分在圖紙上用黑細實線表示 機器主 控制電壓為交流110V 控制電路主要由各控制開關和繼電器組成 由機器主控制變壓器提供交流110V控制電源 控制變壓器原邊1050V 電源由線路L1和L2經兩個10A保險提供 副邊有兩個繞組 X1 X2輸 出交流110V控制電壓 經控制斷路器CB2為各控制回路提供交流110V 控制電源 X3 X4輸出交流12V電壓 經照明斷路器CB3為梭車照明 燈提供電源 梭車電氣控制回路主要包括 先導控制回路 預啟動回路 PR繼 電器回路 泵回路 泵接觸器控制回路 行走部過電流繼電器 回路 LOR回路 輸送機控制回路 行走部控制回路 照明回路 漏電保護控制回路等 控制回路中還包括用于漏電保護的變壓器PR1 它由控制變壓器 的110V輸出電壓供電 變壓器PR1副邊有4個繞組 分別輸出15電壓 用于4臺電動機的接地漏電保護 在控制回路中有下列控制開關 1 牽引斷開開關 2 泵 牽引開關 3 照明開關 4 運輸機開 關 10SC32梭車各主要開關位置狀態(tài)如下 1 泵行走開關 PS 控制泵的啟動 停止和行走速度的快慢 泵 行走開關 PS 共有4個擋位 即斷開 泵啟動 高速行走和低速 行走 2 腳踏開關 FS 其功用是決定行走方向 腳踏開關 FS 共 有3個擋位 即斷開 前進和后退 3 斷開開關 DS 其功用是控制有關電路的斷開或接通 斷開 開關 DS 共有3個擋位 即斷開 速度和運行 4 輸送機開關 CS 其功用是決定輸送機正轉高低速及反轉高 低速運行 輸送機開關 CS 共有6個擋位 即斷開 啟動 正向 低速 正向高速 反向低速和反向高速 5 接地漏電選擇E L開關 其功用是選擇所要進行接地漏電檢查的 回路 接地漏電選擇E L開關共有6個擋位 即斷開 泵 輸送機電 動機 右行走電動機 左行走電動機和照明 6 接地漏電試驗 復位開關 其功用是檢查各回路漏電保護系統(tǒng)是 否正常 并在試驗后進行復位 接地漏電實驗 復位開關共有3個擋 位 即斷開 接地漏電試驗 復位 二 10SC32系列梭車各控制回路分析 1 先導控制回路 JOY10SC32 梭冊先導控制回路也可以叫做遠方控制電路 因為 它控制的開關是安裝在順槽的上一級開關 對于順槽開關來說 其 控制電路屬于遠方控制 該電路是順槽開關漏電監(jiān)測的一部分 在 梭車電路中只包含了它的部分電路 它通過供電電纜的先導線與地 線 將梭車與帶有漏電監(jiān)測系統(tǒng)的順槽開關連接在一起 控制電路 如下圖 先導回路與機器主斷路器的輔助接點相連 主斷路合閘后 先 導電壓通過輔助接點到 P1 線 然后通過急停開關到達遠控裝置的啟 動按鈕 按下啟動按鈕時 先導回路通過二極管入地 先導回路形 成通路 順槽開關合閘 此時啟動按鈕可以釋放 先導回路通過 30 電阻仍形成通路 回路中的電流下降 但仍可滿足線圈維持電 流大小的要求 先導回路的失電有以下幾種情況 1 遠控開關中的停止按鈕被按下 2 急停按鈕被按下 3 電纜有漏電故障 順槽開關跳閘 先導回路的功能 1 使順槽開關合閘 把電送到機器主斷路器 使機器控制變壓器 各接 觸器電源側帶電 為下一步各回路的控制提供電源 2 在梭車工作中 如有緊急情況 可以通過急停開關 斷開順槽開關 使煤機斷電 3 在梭車運行時 煤機上的交流電動機的漏電閉鎖保護失去作用 此時 的漏電保護是通過先導回路和順槽開關中的漏電保護環(huán)節(jié)實現(xiàn)的 4 先導回路中的自保電阻使線圈的功耗下降 并省去了一根芯線 2 照明回路 3 預啟動回路 PR繼電器回路 在JOY10SC32系列交流梭車電氣控制系統(tǒng)中有一個預啟動控制回 路 即PR繼電器控制回路 在預啟動控制回路中有各種保護環(huán)節(jié) 漏電保護 油溫油位等接點 機器通電后 當各種保護正常時 PR繼電器得電吸合 串接在泵控制回路中的常開接點閉合 為泵啟 動做好準備 反之 若某一保護環(huán)節(jié)發(fā)生問題 預啟動繼電器PR無電 其串 接在泵控制回路中的場開接點斷開 使泵不能啟動 同時相應的指 示燈不亮 如下圖所示 4 泵啟動回路 啟動泵電動機前 系統(tǒng)必須滿足下列條件 1 各電動機的漏電試驗檢測接點必須閉合 即泵電動機漏電 閉鎖接點PEL 運輸電動機漏電閉鎖接點CEL 左牽引電動機漏電閉 鎖接點LTEL和右牽引電動機漏電閉鎖接點RTEL必須閉合 2 泵接地漏電繼電器PELR和泵過載保護觸點POL閉須閉合 3 油溫觸點OIL T和油位觸點OIL L必須閉合 4 腳踏開關和運輸機開關必須位于關斷位置 滿足這些條件時 控制電路中的第一條控制回路接通 使預啟動 繼電器得電工作 泵電動機啟動后 電動機應以順時針方向旋轉 若旋轉方向相反 泵吸空 發(fā)出噪聲 應立即糾正 否則泵將損壞 泵電動機啟動 運行控制電路和泵電動機動力電源回路如下圖 1 圖2 圖3所示 圖1 圖2 圖3 5 運輸機控制回路 啟動泵電動機前 系統(tǒng)必須滿足下列條件 泵電動機必須運行 運輸機漏電繼電器CELR和運輸機過載保護COLS接點必須閉合 1 運輸機正轉低速控制回路 2 運輸機正轉低速動力電源回路 3 運輸機正轉高速控制回路 4 運輸機正轉動力電源回路 5 運輸機反轉低速控制回路 6 運輸機反轉低速動力回路 7 運輸機電動機高低速繞組接法 電動機低速運行時繞組接法 電動機高速運行時繞組接法 6 牽引剎車制動壓力控制回路 機器處于停車狀態(tài)時 液壓系統(tǒng)是沒有壓力的 制動器則在 彈 簧的作用下 使行走部處于剎車制動狀態(tài) 機器如要前后行走 必 須接觸制動 當泵開動后 其常開輔助接點閉合 使制動電磁閥SOL 線圈有電 壓力釋放液壓油路接通 制動解除 另外 壓力繼電器 開關得到液壓壓力 當壓力達到3 1Mpa時 壓力開關動作 其常閉 接點BPS斷開 使響應的指示燈熄滅 其常開接點BPS閉合 使壓力 繼電器BPSR帶電 壓力繼電器BPSR的常開接點閉合 為行走部的運 行打下條件 1 引前控制回路 牽引行走電動機啟動時 必須具備以下幾個條件 泵必須運轉 制動器液壓系統(tǒng)必須有足夠的壓力 制動器壓力繼 電器BPSR必須帶電 左右行走漏電繼電器LTEL和RTEL及左右行走 過載保護接點LH TOLS和RH TOLS必須閉合 斷開開關DS處于運行 位置 1 牽引前進低速控制回路 2 牽引高速前進控制回路 3 牽引后退低速控制回路 4 牽引高速后退控制回路 5 牽引前進電動機動力電源回路 6 牽引后退電動機動力電源回路 7 牽引正轉高速動力電源回路 8 牽引反轉高速動力電源回路 9 牽引電動機繞組高低速接法 牽引低速運行時電動機繞組接法 牽引高速運行時電動機繞組接法 三 10SC32梭車電氣保護 1 過電流保護 1 1050V交流電源回路過電流保護 電器設備的過電流保護 通常又被稱做短路保護 它是指當電 網供電線路或供電設備發(fā)生短路故障時 供電線路的電流突然增大 過電流保護就是利用這一特點構成的保護裝置 常用的過電流保護 裝置有 定時限過電流保護 反時限過電流保護 無時限過電流速 斷保護 有時限過電流速斷保護和 3 段式過電流保護等 JOY10SC32 系梭車的主電源回路過電流保護采用了無時限過電 流速斷保護的方式 梭車電器系統(tǒng)以自動空氣開關即自動空氣斷路器作為饋電開關 有機器主電源斷路器 CB1 自動空氣斷路器具有良好的滅弧裝置 斷流能力很強 它不僅能夠切斷正常的負荷電流 也能夠切斷短路 電流 自動空氣斷路器通常裝有短路 欠電壓及過負荷等保護裝置 當被保護電路發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)時 可以自動跳閘 JOY10SC32 系梭車的主電源回路空氣斷路器只裝有短路保護裝置 當發(fā)生故障時 故障電流超過斷路器過電流整定值 通過斷路器跳 閘來實現(xiàn)煤機的過電流保護 2 牽引行走部過電流保護 在10SC32系列梭車左右牽引行走部的主電路中 均裝有過電流保 護裝置 在左右行走電動機的主電路中 安裝有RT CR和LT CR過電 流保護裝置 其動作電流值為90A 為防止誤動作 過電流保護裝置 具有延時功能 當電流超過90A 時間超過1秒鐘時 保護裝置動作 左右牽引保護裝置RT CR和LT CR的延時常開接點并聯(lián)后串接在過流 繼電器LOR的回路中 只要有一個動作 就會使過流繼電器LOR線圈通 電吸合 過流故障指示燈點亮 串接在牽引控制回路中的LOR常閉點斷 開 行走部的控制回路斷開而停止 過流繼電器線圈吸合后 其另一個 常開接點閉合使其字保 過電流故障處理完后 若要重新運行 必 須先將泵電動機停掉 斷開過電流繼電器控制電源 使過電流繼電 器斷電釋放 然后再重新啟動泵電動機 如下圖所示 2 電動機過載保護 JOY10SC32 型梭車的電動機過載保護 是通過熱繼電器實現(xiàn)的 熱繼繼電器采用的是雙金屬片熱繼電器 保護整定值如下表所示 3 交流電動機接地漏電保護系統(tǒng) 由于煤礦井下環(huán)境潮濕 有害氣體大量存在 電氣設備與供電電 纜易受砸受壓等損壞 供電網絡極易發(fā)生接地漏電故障 漏電的結 果 不僅損壞電氣設備 還可能導致人身觸電 瓦斯 火災等 因 此 煤礦井下的供電系統(tǒng)必須裝設靈敏可靠的漏電保護裝置 以確 保供電的安全 漏電保護一般可分為漏電跳閘保護與漏電閉鎖保護兩種 漏電跳 渣保護屬于有載保護 即供電線路帶電運行時 漏電保護對電網的 對地絕緣進行檢測 當絕緣電阻值下降到整定動作值時 保護動作 切斷電源 確保供電安全 漏電閉鎖保護屬于無載保護 即供電線 路通電之前 漏電保護對所供電的線路對地絕緣進行檢測 當絕緣 電阻值下降到閉鎖的整定動作值時 保護動作 將故障線路鎖定 不能接通電源 而當電動機無漏電故障正常啟動后 漏電閉鎖保護 系統(tǒng)則退出運行 失去監(jiān)測作用 JOY10SC32 型梭車各交流電機漏電檢測系統(tǒng)由 EL3 漏電保護單 元及其外電路組成 EL3 的 5 號端子經一電阻 6 8K 接到三相 電感器的中性點 三相電感器接主電路三相電源線 EL3 的 1 號端 和 2 號端接 15V 交流電源 當給連采機供電以后 則漏電保護單元便有 15V 電源輸入 在 EL3 內部有整流電路 使 EL3 的 5 號端輸出 15V 直流電壓 相對于 接地端 6 號 實際 6 號端為正 5 號端為負 如圖所示 三相電源線及電動機繞組對地的絕緣情況可用一等效電阻 r 表 示 因此 在各電機接觸器尚未閉合時便存在 EL3 6 地 r 電感線圈 6 8k EL3 5 這樣的閉合回路 正常情況下 r 的值很大 回路中的電流很小很小 如果任一 相電源線的對地絕緣電阻下降到小于 12K 14K 則回路中的電流 增大 該電流流過 EL3 內部的一個小變壓器原邊 該變壓器的副邊 感應出足夠能量的電壓 使接于 2 號和 3 號端子間的晶體管被觸發(fā) 導通 漏電繼電器 ELR 得電動作 它串入各電機控制回路中的常閉 觸點斷開 使控制回路不能閉合 從而防止在有漏電的情況下電路 接通電源 10SC32型梭車泵電動機 運輸電動機 左右牽引行走電動機都裝 有漏電閉鎖保護系統(tǒng) 其工作原理如圖所示 10SC32型梭車在照明回路中裝有漏電跳閘保護 如下圖所示 四 狀態(tài)指示燈 JOYSASC系列直流梭車電氣控制系統(tǒng) 一 電氣系統(tǒng)組成 JOY10SC32SASC直流梭車電氣系統(tǒng)主要由電控箱 四臺電動機 操作箱及油溫油位開關等組成 10SC32系列SASC直流梭車的電氣系統(tǒng)原理如圖所示 原理圖說明 電路的功能和操作 可分為兩部分 即主回路和控制電路 10SC32系列SASC直流梭車主回路部分在圖紙上用粗黑實線表示 是高壓電路 即梭車1050V主電源回路 10SC32系列SASC直流梭車主回路主要包括 電纜卷筒 機器主斷 路器1CB 泵接觸器 泵電動機 輸送機正 反轉接觸器 輸送機電 動機 左右牽引直流接觸器 牽引觸發(fā)模塊 左右牽引可控硅整流 裝置SCR 左右行走電動機 10SC32 系列 SASC 直流梭車牽引控制系統(tǒng)采用了 6SCR 系統(tǒng) 即晶閘管可控硅整流控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)采用兩個相同的 SCR 可控 硅晶閘管整流裝置 左右牽引電機各一個 每個整流裝置由六個 SCR 可控硅晶閘管組成三相全波整流電路 用一個微處理機觸發(fā)控 制單元對兩個 SCR 可控硅晶閘管整流裝置實施觸發(fā)控制 提供牽引 行走時所必需的電壓匹配和速度匹配 兩臺牽引電動機采用的是直 流串勵電動機 調速方式為交 直流調壓調速 通過直流接觸器改變 牽引直流串勵電動機電樞繞組中的電流方向實現(xiàn)電動機的換向控制 10SC32 系列 SASC 直流梭車牽引速度 有低速 中速和高速三 個擋位 供電電纜為拖曳電纜 它是一根五芯電纜 其中三芯為動力芯線 一根為接地芯線 一根為先導回路控制線 電纜的長度一般為153米 為防止熱量積聚和電纜損壞 一般只允許電纜卷筒上保留的電纜長 度為連續(xù)采煤機與給料破碎機之間的長度 主斷路器1CB的額定電流為250A 有過熱和過流保護 泵電路及 輸送機電路中的各接觸器均為交流真空接觸器 牽引電路中的接觸 器采用的是直流接觸器 其額定電壓為250V 額定電流為160A 10SC32系列SASC直流梭車交流梭車各電動機如下圖所示 10SC32系列SASC直流梭車控制電路部分在圖紙上用黑細實線表示 機器控制電源主要有三種 即交流110V主控制電源 交流24V照明電 源和交流12V報警電源 控制電路主要由各控制開關和繼電器組成 由機器主控制變壓器提供交流110V控制電源 控制變壓器原邊1050V 電源由線路L1和L2提供 副邊有三個繞組 X1 X3輸出交流110V控 制電壓 經控制斷路器4CB為各控制回路提供交流110V控制電源 X4 X5輸出交流24V電壓 經照明斷路器5CB為梭車照明燈提供電源 X7 X8交流110V 15V繞組沒有用 梭車電氣控制回路主要包括 先導控制回路 泵回路 泵接觸器 控制回路 輸送機控制回路 行走部控制回路 照明回路 牽引 變壓器中性點漏電保護控制回路和啟動報警控制回路等 1 泵行走開關 PTS 控制泵的啟動 停止和行走速度的快慢 泵行走開關 PS 共有個擋位 即泵啟動 高速行走 中速行走 低速和斷開 2 腳踏開關 FTS 其功用是決定行走的速度 腳踏開關 FS 共有3個擋位 即斷開 中速和高速 3 牽引方向選擇開關 TDS 其功用是控制牽引行走方向 牽 引方向選擇開關 TDS 共有3個擋位 即斷開 前進和后退 4 輸送機開關 CS 其功用是決定輸送機電動機的正 反轉啟 動和運行 輸送機開關 COS 共有5個擋位 即斷開 正向啟動 正向運行 反向啟動和反向運行 5 接地漏電測試開關 其功用是對牽引變壓器進行漏電測試 二 10SC32系列梭車各控制回路分析 1 主電源回路 10SC32系列SASC直流梭車主回路部分在圖紙上 用粗黑實線表示 是高壓電路 即梭車1050V主電源回路 10SC32系列SASC直流梭車主回路主要包括 電纜卷筒 機器主斷 路器1CB 泵接觸器 泵電動機 輸送機正 反轉接觸器 輸送機電 動機 左右牽引直流接觸器 牽引觸發(fā)模塊 左右牽引可控硅整流 裝置SCR 左右行走電動機 2 交流110V控制電源和交流24V照明電源回路 10SC32系列SASC 直流梭車控制電路部分在圖紙上用黑細實線表示 機器控制電源主 要有三種 即交流110V主控制電源 交流24V照明電源和交流12V報 警電源 控制電路主要由各控制開關和繼電器組成 由機器主控制 變壓器提供交流110V控制電源 控制變壓器原邊1050V電源由線路L1 和L2提供 副邊有三個繞組 X1 X3輸出交流110V控制電壓 經控 制斷路器4CB為各控制回路提供交流110V控制電源 X4 X5輸出交流 24V電壓 經照明斷路器5CB為梭車照明燈提供電源 X7 X8交流 110V 15V繞組沒有用 3 照明燈控制回路 1 機器通電后 當照明開關在全部燈位置時 照明燈控制如下圖 所示 2 機器通電后 牽引反轉時 照明燈控制電路如下圖所示 3 泵啟動后 牽引正轉時照明控制電路如下圖所示 4 泵控制回路 1 啟動控制回路 2 泵運行控制回路 3 泵動力電源回路 5 運輸機控制回路 1 運輸機正轉啟動 運行控制回路 2 運輸反轉啟動 運行控制回路 6 牽引控制回路 1 牽引正轉控制回路 牽引速度調節(jié) 2 牽引反轉控制回路 7 接地漏電測試控制回路 10SC32系列SASC直流梭車在牽引變壓器中性點中裝有帶載接地漏 電保護裝置 漏電系統(tǒng)主要由漏電監(jiān)測單元ELU 漏電檢測電流互感 器ELT 漏電測試電阻ER1 漏電測試開關ETS和漏電跳閘指示燈等元 器件組成 牽引變壓器中性點漏電保護的作用主要有以下兩個方面 1 機器送電后 泵電動機沒有啟動時可以通過漏電測試控制回路 對牽引漏電保護單元的完好性進行測試 2 泵啟動后 牽引牽引行走時 對牽引變壓器和牽引直流電動機 的絕緣進行帶載監(jiān)測 實施漏電保護