久益采煤机电气部分讲义（DOC74页）

1久益采煤机电气部分讲义第一章久益6LS(HOST)采煤机电气系统概述及电控系统的原理第一节电气基础电气基础的内容非常多,这里只介绍几个与我们所使用的设备密切相关的概念一、电的特点电是一个非常大的概念，我们不好对其做出完整又准确的定义，我们就把它当作是一种自然现象。但它有以下特点：容易获得和转换；便于输送及分配；易于控制。电能已成为现代生产的基础，被广泛应用于人们的生活和国民经济中。电很复杂，学之不易，学好更难。二、电路的组成电只有形成一个闭合的回路才能发挥其作用。电路通常是由四部分组成——电源、负载、连接导线、辅助设备。电的两个重要概念——电位（电压）、电流，与水位、水流相似。电路图2三、电动机的工作原理电动机是“电家族”中最重要的一个成员，所以我们应当对其进行了解。电动机很复杂，这里只对其如何旋转进行分析。任何电机的工作原理都是建立在电磁感应和电磁力这个基础上的。即通电线圈周围存在着磁场；位于磁场中的闭合线圈，在作切割磁力线运动时，会在线圈中产生感应电流；通电线圈在磁场中会受到力的作用。对于交流电机由于磁场是旋转的，就相当于转子线圈在作切割磁力线运动。对于直流电机由于形不成旋转磁场，在转子线圈中不会产生感应电流，所以必须给转子线圈通入电流，这就是交直流电机很大的不同之处。异步电动机的调速公式：n=(1-s)60f/p，s-转差率，f-频率，p-极对数。所以有变极、变频、变转差率三种调速方式。直流并励电机的调速公式：n=(V-IaRa)/KEΦ，V-电源电压，Ia-电枢电流，Ra-电枢电阻，KE-电机结构常数，Φ-励磁磁通。所以有调磁、调压两种调速方式。3第二节6LS采煤机电气系统概述参考《综采设备》中册P311一、电气系统的基本构成（LongWallShearer）久益6LS采煤机由以下一些电气部件组成：电气控制箱、左截割电机、右截割电机、左牵引电机、右牵引电机、液压油泵电机、破碎机电机、电磁阀、遥控启动/停止开关装置、水流量/压力开关、油温/油位开关、左接收器和遥控器、右接收器和遥控器、翻页器等。二、电控箱的总体结构久益采煤机的电控箱，位于采煤机的中部，在两个牵引部之间。电气控制箱的作用是配电、控制、检测与保护，其总体结构如图所示。45三、电控箱内部元件的布置(结合采煤机图片)电控箱共有10块较大的电路板，分别是HOST板，漏电继电器板，RTD板，2CB断路器板,4个接触器板,光电耦合器板,接线端子排板。6表27表38表49表51011表612表713表814表915HOST板（见图7）：此板上主要安有1个HOST，1个DD显示单元，电源指示灯，计数器等件。图7漏电继电器板（见图8）：此板上主要有GFR继电器，3EL3和4EL3，电阻，漏电继电器，小整流器等件。16图8RTD板（见图9）：此板上主要有RTD，各时间继电器，油温油位保护装置，部分电阻等。17图92CB断路器板（见图10）：此板较小主要有1个断路器和一个电抗器。18图104个接触器板（见图11）：4个接触器板基本相同，就一个接触器。19图11光电耦合器板（见图12）：此板上主要有3个光电耦合器，1个数据耦合器，2个本安电源，小熔断器等件。图1220接线端子排板（见图13）：主要有4个接线端子排（TB3-TB6），小整流器，5A和15A保险等件。第三节6LS采煤机电控系统原理一、如何看图(LWS457手册)久益采煤机的画图方法与国内是一样的，即上面或左面是主回路，用粗实线表示；下面或右面是控制回路，用细实线表示。最大的优点是元件在电控箱内的位置与线路图上的位置是一致的。线路图上有每一根线的来去路径。仔细观察会发现图纸上有许多解释说明。看图最好用倒推法。二、先导回路分析从图纸上看先导回路较复杂，其实如下图所示。21先导电路又叫遥控起动电路，它是工作面负荷控制中心漏电检测电路的一部分，先导电路只有一部分在煤机中。使用时，必须把采煤机与顺槽负荷控制中心连接起来，此负荷中心必须有漏电监视和高压试验能力。先导电路通过高压隔离开关连接。当高压隔离开关转到“开”位置时，负荷控制中心内额定值为13V的先导电压经过拉线开关的停止采煤机接点到遥控停止/起动单元的采煤机起动按钮。当按下起动按钮时，先导电路的电流流过1.5S延时断开打接点和二极管到地。二22极管将交流先导电流整流，负荷控制中心的接地监测电路测试这个电流，并使电缆带电。在拖曳电缆接通动力电源以后，为了降低先导电路的持续功耗，当采煤机送电以后，在先导电路中串入降耗电阻（30欧），同时负荷控制中心一直监视电路的漏电情况。三、漏电检测单元分析23采煤机的漏电保护系统分为两类：无载保护电路和带载保护电路。无载保护电路由EL3单元和EL5单元组成，带载保护电路由GFR单元组成。1、EL3漏电保护电路：采煤机的液压泵和牵引电机电路用由EL3继电器组成的漏电闭锁系统作漏电保护。这个系统检查所连接的电力线，在检测到被测电力线绝缘电阻降低时，断开泵继电器电路中的继电器接点来保护机器，其内部的连接线还可以避免在拆走EL3单元时开动机器。当给采煤机供电以后，则漏电保护单元便有15V电源输入。EL3的1号端和2号端接15V交流电源。EL3的5号端子经一电阻（6.8KΩ）接到三相电感器的中性点，三相电感器接主电路三相电源线。在EL3内部有整流电路，使EL3的5号端输出15V直流电压（相对于接地端246号，实际6号端为正，5号端为负）。如图所示。三相电源线及电动机绕组对地的绝缘情况可用一等效电阻r表示。因此，在各电机接触器尚未闭合时便存在EL3（6）→地→r→电感线圈→6.8kΩ→EL3（5）这样的闭合回路。正常情况下，r的值很大，回路中的电流很小很小。如果任一相电源线的对地绝缘电阻下降到小于12K-14KΩ，则回路中的电流增大。该电流流过EL3内部的一个小变压器原边，该变压器的副边感应出足够能量的电压，使接于2号和3号端子间的晶体管被触发导通，漏电继电器ELR得电动作，它串入PR继电器控制回路中的常闭触点断开，使控制回路不能闭合，从而防止在有漏电的情况下电路接通电源。2、EL5漏电保护电路：EL5漏电保护系统用作截割电机和破碎电机电路的无载保护。EL5漏电保护系统是一个固态集成电路模块，内含有三个独立的检测电路。模块内部有一个振荡器，振荡器的输出使一个内部继电器保持吸合状态。振荡器的输入端接在一个电阻分压网络上。网络中的一个电阻是经生产厂家标定过的内部参考电阻。另外的电阻是动力电缆线路的对地绝缘电阻。当动力电缆线路的绝缘电阻下降到60千欧或更低时，振荡器停止振荡。振荡器停振使内部继电器释放，内部继电器释放又使一个外部接地故障继电器得电吸合。最终使得相关接触器不能吸合。EL5漏电保护同样有位置闭锁功能，其接点在PR电路中。EL5漏电保护电路插头上10个端子的功能：1、2、3是15V电源，4和5是PR电路中的接点，6、10是检测线，7、8、9是外部继电器25的电源线。3、GFR漏电保护电路：接地故障继电器GFR用来对以下电路进行带载保护。液压泵、牵引电机和主变压器副绕组。这个电路包括一个故障检测继电器，该继电器通过一个桥式整流器和两个常开的GFRR接点与主变压器副绕组中性点相连，桥式整流器在电路中是为了保证不论什么极性的接地故障都能检测到。当系统正常时，中性点X0的电流代数和为零。这意味着X0对地没有电压。因此，桥式整流器上没有电压，PR继电器电路的内部接点保持接通状态。如果发生接地故障，主变压器副边绕组X0点上的三相电流将不平衡，这就使X0点有了对地电压。该电压使得中性点上有电流流动。接地故障继电器会检测到这个电流，如果该电流达到90MA，继电器将动作并保持，在指示灯面板上，指示GFR动作的灯将点亮。在泵继电器电路中，常闭内部接点将打开，不给泵PR继电器供电。26四、PR回路分析：泵、牵引、破碎机电机温度，电控箱温度，泵、牵引漏电，GFR漏电，EL3、EL5位置闭锁，油温油位保护。五、各接触器回路分析泵电机回路泵电路主要接点：PR继电器接点，2CB辅助接点（自保）27截割电机回路截割电路主要接点：泵辅助接点，泵开关起动位置，水流压力继电器接点，2个延时继电器，EL5漏电接点。破碎电机回路28破碎电路主要接点：泵辅助接点，泵开关起动位置，水流压力继电器接点，延时继电器，EL5漏电接点，过载保护器。六、SCR直流牵引换向分析牵引电机由晶闸管组件供电,用晶闸管调节电机的转速和控制电机的转向。晶闸管响应HOST单元传送来的指令，这些指令以晶闸管触发脉冲的形式出现，触发脉冲用来触发某一时刻应导通的特定的晶闸管。晶闸管组内有十只晶闸管元件，这些元件在组件中是成对安装的，一对元件做成一个模块。晶闸管模块安装在铝质基座上。铝质基29座用螺栓直接固定在电控箱的水冷底板上。十只晶闸管间用母线相连。晶闸管组件中的六只晶闸管接成三相整流桥，作为调速用，另外四只晶闸管接成无触点开关，用来控制牵引电机的转向。整流器的工作原理如下。晶闸管的触发顺序由HOST单元控制。HOST单元给每只晶闸管输出一组触发信号。HOST单元对晶闸管的相位控制进行计算，当计算出某只晶闸管的触发相位角时，适时给该只晶闸管的控制极发出触发脉冲，触发脉冲进入晶闸管控制极使得晶闸管导通，直到其上的电压降到零或变为负值。七、HOST功能分析HOST单元是采煤机电控系统中央控制计算机。HOST单元是英文HydraulicOutputandSCRTriggering的缩写。HOST是控制的核心，采用新型的单片微机结构，其全称为液压输出和可控硅触发器单元。它的功能除控制采煤机的液压功能和牵引电动机触发电路外，还能完成遥控器解码与监测、电动机过载温控监测和系统的故障诊断以及紧急停车等。（一）HOST单元能完成的功能范围：1、连续数据；2、液压控制数据；3、牵引控制数据；4、紧急停止数据；5、检测遥控器选择开关：使坏的或不使用的遥控器不能使用；6、控制电磁阀：顺序控制和优先控制；307、控制晶闸管：时间和触发顺序；8、检测和控制电机电流：检测和控制泵、截割和牵引电机电流，控制截割电流反馈；9、检测和控制截割电机温度：通过热敏电阻模块信号；10、提供电机保护：保护泵、截割和牵引电机，热过载保护，瞬时过载保护；11、为图形显示提供诊断数据；12、为机器信息重现提供更多更好数据。（二）HOST单元的自检功能：HOST单元在每次上电时都要进行自检。自检时检测四个方面的功能：硬件复位、存储器、模-数转换器和参数模块。所有这些检测都完成后HOST单元才能允许机器工作。如果自检时有任意一项不正常，将在图形显示屏上显示“BADHOST”。如果HOST单元有一项自检失灵或与图形显示单元连接不良，将会显示“NODISPLAYUPDATESRECEIVED”。具体内容见《综采设备》中册P339。HOST各插头功能HOST上共有四个插头和一个参数模块插头功能J1急停继电器输出，液压电磁阀控制J2牵引晶闸管控制以及信号提取J3左右截割电机RTD信号31J4电流传感器、程序控制器、光电耦合器以及图形显示器信号八、RTD有关内容RTD是一种阻值随温度变化的电阻。是电阻（Resistor）温度（temperature）检测器（detect）的缩写。6LS采煤机只有截割电机采用RTD来监测电机的温度变体情况，送往HOST单元（J3）作为温度显示和反馈。RTD的阻值与温度、电压的关系如下：0度-100欧姆-0伏，125度-150欧姆-5伏，250度-200欧姆-10伏。九、位置传感器及网络耦合器介绍《综采设备》中册P344SIRSA(ShearerInitiatedRoofSupportAdvancesystem)是采煤机和自移支架之间的中间环节。在左右牵引减速箱D齿轮上分别安有三个间距不同的磁头，来感应采煤机的位置和方向。通过网络耦合器、动力电缆载波到顺槽开关并到支架控制中心，从而实现采煤机与支架联动。32十、遥控及显示器翻页介绍《综采设备》中册P3573334采煤机的图形显示屏，可以显示十四个页面和一行总是显示的状态行。十四个页面