80开关综保及真空馈电开关的结构原理及其常见故障的处理

课程名称80开关、综保及真空馈电开关的结构原理及其常见故障的处理审阅人课程类型理论课学时2个授课时间授课对象井下维修电钳工班级名称教学目标悉掌握开关的原理及开关简单故障的诊断与处理，从而在实际工作中减少开关的故障率，增强业务水平、应急处理能力和安全意识，达到实现安全生产的目的。教学重点QBZ-80N真空电磁启动器的常见故障及处理方法。教学难点QBZ-80N真空电磁启动器的技术参数、结构原理。授课方法讲授、实际操作教具仪器QBZ-80开关、黑板教学过程附记：参考资料：1、防爆电器概论（第二版）2、煤矿井下电钳工操作资格培训考核教材3、百技网《QBZ-80开关常见故障维修秘籍》4、快速排除QC83-80型开关常见故障第一节QBZ-80开关简介及工作原理学时：1学时教学环节课堂主要教学内容教学程序设计时间分配目标熟悉掌握开关的原理及开关简单故障的诊断与处理，从而在实际工作中减少开关的故障率，增强业务水平、应急处理能力和安全意识，达到实现安全生产的目的。重点：QBZ-80N真空电磁启动器的技术参数、结构原理。难点：QBZ-80N真空电磁启动器的技术参数、结构原理。教学内容第一节执行标准及特点QBZ-80、120、200/1140（660）矿用隔爆型真空电磁起动器（简称起动器）执行标准为Q/HWT63-2005、MT111—1998《矿用防爆型低压交流真空电磁起动器》，隔爆型式为“ExdI”。起动器采用快开门结构，结构简单合理，操作方便，本体采用立板式，使用简单的控制线路，便于维护。起动器远距离起动和停止负载，具有过载、断相、短路、漏电闭锁检测等保护功能。第二节主要用途及适用范围QBZ-80、120、200/1140(660)矿用隔爆型真空电磁起动器（以下简称起动器）适用于控制交流50HZ、电压为1140V或660V、容量在296KVA以下的防爆电气设备（如：水泵、局部扇风机等）。可用于煤矿井下或其它周围空气中含有爆炸性气体（如：甲烷）的工矿企业中，但其周围空气中不得含有腐蚀金属和破坏绝缘的活动性化学物质。第三节型号含义型号中的大写字母代表起动器的型式及其特征，主要参数由阿拉伯数字表示。简要介绍QBZ-80开关的特点、用途、使用范围理解QBZ-80型号含义5分钟5分钟5分钟示例：额定主电压为1140V备用电压为660V、额定电流为80A的矿用隔爆型真空电磁起动器，其型号标记为：QBZ—80/1140（660）。第四节技术参数电源电压不低于额定值的75%，起动器应能可靠的工作；电源电压超过或达到额定值的10%时允许短时工作。起动器的技术参数了解80开关的技术参数，对技术参数有一个基本印象10分钟第五节外形尺寸重量：68㎏尺寸：790×560×645QBZ-80、120/1140（660）D外形图第六节结构原理了解外形尺寸，实际以现场实测为准5分钟30结构、原理及电流整定说明按以下说明进行：结构：起动器外壳采用圆形快开门结构。内部装一块控制底板，底板的正面装有一个真空接触器、一个中间继电器、电机综合保护器和熔断器，底板的背面装有隔离开关、阻容过电压吸收器、控制变压器和停止按钮。起动器的盖子和隔离开关的手柄有机械闭锁，保证断电源后开盖，未盖上盖子不能送电。工作原理：按电机运转方向的要求，合上隔离换向开关QS，电源接入控制变压器初级得电，次级9、4两端输出36V交流电，使JDB得电，漏电检测开始。当主回路对地绝缘电阻符合要求时，JDB内继电器工作，常开点3、4接通，真空接触器可投入使用，否则接触器不能投入使用。当就地自控或集中控制时，按下启动本部分为重点，职工必须对开关内部结构有深刻理解，各元件功能和状态必须认识清楚。工作原理讲解要一点一点进行，遇分钟按钮SB1，ZJ吸合，36V电源经ZJ1接点，使真空接触器线圈KM（CKJ）吸合，常闭ZJ2打开，这样当磁力起动器工作时，负荷端电压不会通过33号线进入JDB内，当真空接触器主触头接通，接触器线圈KM呈吸合状态，这时KM2常开闭合自保。运行中如发生短路、过载或断相等故障，则JDB动作切断ZJ的供电线路，使真空接触器KM立即分断。停止时，按下停止按钮SB2，ZJ断电，ZJ1打开，真空接触器KM断开，停止对电机供电。原理及电流整定：保护器由传感组件、保护插件和面板等组成。面板上设有电流整定波段开关、高低档拔动开关、试验拔动开关及接线端子。传感器组件电路由电流互感器A、B、C，电阻器R1-R9，电容器C3-C5，二极管D3、D5、D6、D10-D15等组成。通过电流互感器和取样电阻R1-R6电流信号转变成电压信号，再经过二极管D3、D5、D6整流和C3-C5滤波变成直流信号电压，它基本上与互感器一次侧电流成正比例关系。信号电压经波段开关输出。D10-D15—组成断相检测电路，当某一相无电流，该相取样电路相接的那端电位升高，经稳压管、三极管输出断相信号。波段开关SA和电阻IR1-IR11组成了电流整定电路，它利用串联电阻的分压作用使得整定在任一档时都能保证在额定负载时输出同样的信号电压VA。（面板上A点）过载保护：过载保护电路由信号比较放大电路，延时电路、定时鉴幅电路等组成。在额定负载下，VA信号电压为+3V，它与设定的比较电压3V相平衡。因而输出端VB（面板上B点）也为0V。运算到职工听不懂或者无法理解的要及时记录下来反复讲解。放大器11脚输出为高电平。当发生过载时，VA信号电压升高。1.2倍过载时，VA为3.6V,VB为3V(此电压由22K可调电位器调整）经过由R28、R24、D16、C1组成的延时电路延时约5-20分钟，充电到12脚的门槛电压，11脚输出变为低电平，经D17使三级管Q1截止，继电器K释放，电磁起动器跳闸，电动机得到保护。当1.5倍过载时，VA为4.5V,VB为7.5V，经过由R28、DB8、D16、C1组成的延时电路约延时1-3分钟，充电到12脚的门槛电压，11脚输出变为低电平，Q1截止，继电器K释放，起动器跳闸，保护了电动机。当电动机起动时，起动电流约为6倍额定电流，VA约为18V，它直接经DB5、R26、D16向C1充电，如果电动机起动正常，则VA很快降低为额定负载下的信号电压，如果电动机经8-16秒仍未能起动，由C1充电到13脚的门槛电压，输出变为低电平，Q1截止，继电器K释放，起动器跳闸，保护电动机免于烧毁。当电机保护动作后，主电路断电，VA信号电压回零，VB输出为零，电容C1上的电压通过R22、DB8、R28放电，约2分钟后，11脚输出变为高电平，Q1导通，继电器K又吸合，允许起动器再次启动。此过程称复位。短路保护：短路保护电路由运算放大器5、6、7脚及Q2等外围电路组成。当发生短路时VA约为24V，经过DB9、R16、R15分压后加到运算放大器的5脚，经R14、C9短延时达到触发电平输出翻转成正电平，经过Q2使Q1截止，继电器K释放，开关跳闸，实现了短路保护。输出端的正电平通过R47、D8反馈到同相输入端，使得在短路信号消失后，也不会自动复位，即实现了自锁，只有断开36V交流电源，重新送电后，输出才又恢复为正电平。漏电闭锁保护：漏电闭锁保护电路由运算放大器1、2、3脚及其外围电路组成。在起动器释放时，+15V电源通过R40、D19辅助常闭接点对电动机及其供电线路的对地绝缘电阻进行监测。当绝缘电阻较高时，经分压后，得到较高电压输入到同相输入端，其输出为负电平。当绝缘电阻下降到低于规定的漏电闭锁电阻动作值时，R39端电平下降，输入到集成块的同相输入端的电压低于门槛电压，1脚输出变为正电平，Q2导通，Q1截止，继电器K释放，电磁起动器不能起动，实现了漏电闭锁。电源：保护器的电源电路由交流稳压和直充稳压两级构成。D4、D43、R44组成交流稳压电路，输入到集成稳压器，输出稳定的+15V直流电源。合上隔离开关QS，此时若负荷电路无漏地故障，得电吸合，按下起动按钮，中间继电器ZJ吸合，接触器KM（CKJ）吸合，电机运转。按下停止按钮，接触器失电释放，电机停转。QBZ-80开关JDB-80-A型电动机综合保护器QBZ-80开关中起保护作用的是JDB-80-A型电动机综合保护器，这是最常用的一种保护器。QBZ-120开关中是JDB-120-A型，QBZ-225开关中是JDB-225-A。这三种型号的保护器外型、结构、功能以及接线方式都是一样的，区别仅在于额定电流不一样。图17JDB-80-A电动机综合保护器电动机综合保护器在使用中的安装接线如图18中红线所圈本部分主要讲解综合保护器JDB-120-A型的工作原理和工作过程，本部分必须深刻理解，现场实际操作指导的地方。保护器的底端是三个电流互感器（图17中底部黑色的塑料壳内），三条铜排穿过电流互感器线圈，铜排的一端与真空接触器的主触点连接，另一端与负荷接线端子U、V、W相连（图18中1#红圈。这样保护器就可以对主回路中的电流进行取样。保护器有5个控制线接线端子，分别是3、4、9、33（分为660V和380V两个端子）。它们的接线如图18所示，3和4号端子的接线如红圈2所以。圈2中标着JDB的触点，就是保护器内部的一对触点。9号线接变压器上的9号端子。33号线是检漏端子，通过主接触器的一对常闭触点KM3和中间继电器的一对常闭触点ZJ2接到负荷端U、V、W任一相即可。33号线两个端子的区别是：当设备额定电压是660V时，接到660V端子上，额定电压是380V，就接到380V端子上保护器的工作过程是：4、9号线为保护器提供了工作所需的电源。合上隔离开关之后，保护器工作，首先通过33号线检查设备及线路是否漏电，如果检测到设备有漏电现象，则红圈2中的3、4号接点不闭合（即JDB保护器内部的继电器不吸合），启动控制回路，则无法启动。如果检测到设备的绝缘良好，没有其他故障，则3、4号接点闭合。为开关的启动做好准备。这时按启动按钮，中间继电器吸合，真空接触器吸合。真空接触器吸合以后，与33号线连接的KM3和ZJ2常闭接点断开，切断了JDB的漏电检查回路。这时，即使设备漏电，80开关也不会跳闸。这时的漏电保护由80开关上一级的馈电开关来完成。这种在开关合闸之前首先检查设备绝缘情况，绝缘低于要求时，开关不能合闸的功能叫做漏电闭锁。大家一定要和漏电保护区分开来。80开关吸合之后，设备工作。JDB保护器通过电流互感器（见图17）对开关主回路的工作电流进行取样。然后与设定的电流进行比较。当设备的工作电流大于JDB设定电流的8倍（一般都是8倍，有的智能型综合保护器可以对倍数进行设定），JDB保护器就会认为主回路有短路现象，立即断开3、4接点，开关跳闸。当主回路电流大于设定电流的1.05倍以上，8倍以下时，JDB保护器会认为设备有过载现象，然后延时一段时间，如果主回路的电流还没有降下来，保护器就会断开3、4点。延时时间根据过载倍数来定，过载倍数越大，延时时间越短。过载倍数越小，延时时间较长。这叫过载保护的反时限特性。图18电动机综合保护器在原理图中的接线JDB-80-A保护器的设定：电流设定：保护器的电流大小设定值一般与被控制设备的额定值一样或稍大即可。例如，被控制电机额定电流为39A，如果保护器的电流档有39A，则调至39A即可。如果没有，可以调到40A。电流调整方法：在电流调节旋钮的每一个档位上都有两个数值，其中一个数大，一个数小。数大的为高档，数小的是低档。对应的选择开关就是高低档开关（图17）。试验按钮：为了确保保护器的可靠运行，要定期对保护器进行试验，以检测保护器的好坏。过载与短路试验，需要在开关吸合之后，将试验开关拨至短路或过载试验位置。短路试验，开关会立即跳闸。过载试验，开关会延时一段时间才会跳闸。过载试验之后，如果立即将试验开关拨至“正常”位置。3、4点也不会立即闭合。这是需要按一下复位按钮，3、4点才会复位。有的JDB保护器没有复位按钮，可以将隔离开关扳至“停”的位置。稍等一会即可。漏电闭锁试验时，需要将试验按钮先拨至“漏电”位置，然后在按启动按钮，如果此时保护器动作，开关不能吸合，说明保护器正常。图19两台QBZ-80开关连锁控制图