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目录第五章采煤机电气…………………………………………………………221概述………………………………………………………………222技术特性…………………………………………………………233采煤机控制和保护………………………………………………314使用与维护………………………………………………………36第五章采煤机电气1概述1.1产品特点MG200/500-WD2,MG250/600-WD2,MG300/700-WD2型交流变频调速电牵引采煤机电气部分,是该采煤机的一个主要组成部分。该部分结构上由三个独立的电控箱共同组成,系统上采用了可编程控制器(PLC),中文液晶显示，具有一定的故障自诊断能力，直接转矩(DTC)变频调速技术和信号传输技术,来共同控制两台200KW(250KW,300kW)的截割电机、两台55kW的牵引电机的运行状态,使采煤机控制和保护性能完善,操作方便、可靠。牵引系统采用“一拖一”控制，即两个变频器分别拖动两个牵引电机，提高了系统的控制精度。1.2主要用途该部件由三个独立的电控箱:N264、N255、N266共同组成。其中N264为高压开关箱,此箱主要为整个采煤机提供～3300V电源,此箱上的按钮组可以控制采煤机启停,左右截割电机的启动和停止,N255为变频器箱,此箱上的按钮组可以控制采煤机的左、右行走方向、速度,;N266为变压器箱,其中变压器将～3300V电压变为～400V电压,为变频器提供了电源。1.3型号的组成及意义（示例）ＭＧ300(200.250)/700(500,600)ＷＤ2电牵引无链总装机功率(KW)截割电机功率(KW)滚筒式采煤机1.4使用和工作条件(1)海拔高度小于2000m;(2)周围介质温度在-5℃～+40℃之间；(3)+25℃时周围空气的相对湿度不大于95%；(4)在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤炭安全规程》中所规定的安全含量,海拔不超过2000m、周围介质温度不超过40℃，空气湿度不大于95%(在+25℃时)的矿井中使用；(5)电网交流电压～3300(+10%，-20%)，50Hz；(6)周围介质无破坏性金属和绝缘材料的气体、蒸气和尘埃。1.5安全①概述本节给出了在安装、操作、运行及维修MG200/500-WD2,MG250/600-WD2,MG300/700-WD2型交流变频电牵引采煤机时，必须遵守的安全注意事项。如果不加以注意，将造成意外的人身伤害和死亡，或者损坏MG200/500-WD2,MG250/600-WD2,MG300/700-WD2型交流变频电牵引采煤机电控系统、电机及其它传动设备。在操作和使用MG200/500-WD2,MG250/600-WD2,MG300/700-WD2型交流变频电牵引采煤机之前务必阅读该部分的内容。②警告和注意事项警告部分用于说明在进行非正常操作时，何种情况会造成严重的故障、人身伤害及死亡。注意事项出现在说明书中读者需要特别注意的地方，及某些特殊问题需要补充说明时，注意部分虽然不如警告部分重要，但是也不应忽视。危险电压警告∶警告有危险电压存在，会造成人身伤害或设备损坏的情况给予警告，标志旁边的内容说明了避免危险的方法。一般警告∶对除了电气原因之外，造成人身伤害或设备损坏的情况给予警告，标志旁边的内容说明了避免危险的方法。注意∶当说明书中有需要特别注意的地方，或有需要补充说明的问题时，用以下标志提示读者。注意！“注意”意思是应对特殊问题予以特别注意；补充说明“补充说明”给予补充信息，或者指出对于该主题可供参考的更多信息。危险电压警告∶所有的MG200/500-WD2,MG250/600-WD2,MG300/700-WD2型交流变频电牵引采煤机的电气安装和维护工作都必须由专业技术人员完成!所有的MG200/500-WD2,MG250/600-WD2,MG300/700-WD2型交流变频电牵引采煤机和相关设备都必须正确接地!2技术特性2.1主要功能该部件主要能实现采煤机的启动、停止；左、右牵引；左、右滚筒的升降；左、右截割电机的恒功率保护；左、右截割电机的温度保护；左、右牵引电机的过载保护；采煤机的故障监测；变频器故障复位；牵引变压器的温度保护；闭锁运输机；采煤机零位抱闸保护；瓦斯断电保护；变频器的各种保护等诸多功能。2.2主要参数型号MG300(200,250)/700(500,600)-WD2装机功率300(200,250)×2+55×2+7.5kW调速和牵引方式：交流变频调速，交流电机驱动，齿轮销轨式无链牵引变频器型号ACS800-0100适配电机容量55kW(重载应用）输出额定电流115A(重载应用）输入电压交流400V输入频率50Hz短时过载电流1.5Ie运行频率0～50Hz～83Hz截割电机额定功率300(200,250)kW额定电压3300V额定电流63A(53,42)额定转速1470r/min工作制连续绝缘等级H冷却方式定子水冷冷却水压力≤3MPa牵引电机额定功率55kW额定电压交流380V±10％额定电流105A额定转速1470r/min工作制连续绝缘等级F级冷却方式定子水冷冷却水压力≤3MPa防爆型式隔爆型变频调速专用电机2.3结构特征与工作原理该部件由三个独立的电控箱N264(开关箱)、N255(变频器箱)、N266(变压器箱)共同组成,其中N264、N255共同安装在一个整体的联接框架内,N266安装在右牵引部的一段框架内。三个独立的电控箱均可从老塘侧装入、抽出，而且三个电控箱本身不受力。每个电控箱均由两个独立的腔体：隔爆腔和接线腔组成,隔爆腔供安装电气元部件用,接线腔供电缆引入接线用。以下就每个箱体作以详细说明:2.3.1开关箱KXB-700/3300C（1）型式：开关箱为隔爆型“ExdI”（2）产品型号及含义（示例）KXB－700/3300Ｃ采煤机电压（V）功率（kW）隔爆型控制箱（3）简介：开关箱位于联接框架的左端,可以在老塘侧方便地推入和抽出。高压开关箱由2个接线腔和一个隔爆腔组成，接线腔供电缆引入接线用，隔爆腔供安装电气元部件用。高压开关箱的作用是将～3300V电源引入采煤机并将电源进行分配。其正面盖板上装有1个隔离开关手把，隔离开关具有超前断电功能。盖板上有开关箱铭牌和开盖警告牌。隔爆腔内安装有1台C79/8隔离开关Q1(带超前断电)，紧急时可以通过它来切断主回路。在开关转轴边上有一机械连锁装置,带动一个行程开关（Q1S1）来控制磁力启动器的控制回路,以保证隔离开关不带负荷操作(先合闸，后送电；先断电，后分闸)。注意：隔离开关不应该频繁操作，只有在需要较长时间停机，或检修机器时，才需要断开。隔爆腔内有两个真空接触器KM1、KM2，用于左、右截割电机的控制；一台控制变压器CT2(～220/～110V)。控制变压器次级边有2个低压保险10A/500V，～110V为两个真空接触器提供电源。隔爆腔内还安装有1台欧姆PLC及配套8AD模拟量输入模块；1个开关电源模块（G2）。输入为～220V,输出为DC24V,为电流变送器，继电器等供电。还有6个电流变送器（CS1、CS2、CS3、CS4、CS5、CS6）也安装在该腔，用于采样左、右截割电机电流,采样信号输入PLC模拟量输入模块,通过PLC软件控制完成采煤机截割电机的恒功率保护和截割电机的过载保护;还有两套绝缘检测模块用来检测截割电机绝缘。该箱体正面有1个盖板，盖板右面安装有8个操作按钮，用于控制采煤机的采煤机启停及截割电机动作。接线腔分为2个，1个为位于老塘侧的主进线接线腔，该接线腔与隔爆腔通过6个M16高压接线柱和一个12芯过线组来联系，另外还有2个接地线压板。该腔的作用是引入3300V电源。煤壁侧还有一个接线腔，用于向左、右截割电机、调高泵电机和牵引变压器提供电源。2.3.2变频器箱KXJT-110/380C（1）型式：变频器箱为隔爆兼本安型“Exd[ib]I”（2）产品型号及含义：KXJT110/380Ｃ采煤机电压（V）功率（KW）调速隔爆兼本安型控制箱（3）简介：变频器箱位于联接框架的右端，由一个隔爆腔和一个接线腔组成，隔爆腔在前，接线腔在后，隔爆腔底面有冷却水槽。接线腔通过12个M12的接线柱和3个21芯过线组(GXB1、GXB2、GXB3)与隔爆腔相连,12个M12的接线柱的主要作用是引入变频器的进线和引出变频器的出线。其中6个M12的接线柱为主变频器VFD1的输入、输出；6个M12的接线柱为从变频器VFD2的输入、输出。21芯过线组GXB1和GXB3是非本安控制的过线组，GXB2是本安控制的过线组；接线腔内还有接线端子若干,以及用于进出线的喇叭口,若干。隔爆腔内安装有2台拆装后水冷式ABB变频器(VFD1和VFD2,包括电容、电抗及变频器等)，可编程序控制器(PLC)1台，开关电源1台，本安电源1个。该箱体正面有2个盖板，左面盖板上安装有6个操作按钮，用于控制采煤机的牵引状态，左面盖板上安装有中文显示窗，可实时显示采煤机的工作参数，工作状态及信息；2台变频器的参数显示窗在右侧盖板上，显示变频器的工作状态及故障信息。变频器箱完成采煤机电气系统的主要控制功能,电气控制系统为一拖一方式。即用一个变压器给2台交流变频器供电，由两台变频器分别驱动2台交流牵引电机,由两台牵引电机共同驱动完成采煤机的行走。从变压器次边出来的～400V/50Hz供电电源经六个快速熔断器分两路分别进入两台变频器,通过变频器整流、逆变输出频率和电压可变的交流电源作为牵引电机的供电电源。补充说明：由交流异步电机的转速公式:n=(1-S)60f1/P其中:f1:定子供电电源频率P:极对数(常数)S:转差率(常数)n:电机转速所以在其它参数不变的情况下,电机的转速与电源的频率成正比,所以通过改变电机供电电源的频率而改变电机的转速,从而改变采煤机的行走速度。另外，由于供电电源频率的变化，不仅会影响电机的转速而且还会影响电机内部气隙磁通的大小。从而影响电机的运行特性。当电源频率在基频以下时，由于频率降低时，若要保持定子电压不变，则电机的励磁电流将增加，而电机在额定频率下工作时，磁通已接近饱和状态。因此，在基频以下调速时，电机必然工作在过励磁状态，这样，一方面降低了电机的功率因数，同时，又影响到电机的负载能力。因此，为了保证电动机在基频以下运行时的良好特性，必须在改变频率的同时改变供电电源的电压。此时，为恒转矩调速；当定子供电频率超过基频（50Hz）时，气隙磁通将下降，使得磁通小于额定值。这样电机在额定电流下工作时，电机随着频率的升高转速也升高，电机输出扭矩减小，但功率不变，此时为恒功率调速。①变频器变频器选用ABB公司的直接转矩控制(DTC)变频器ACS800系列,变频器可在零速时产生150％Me转矩,且无速度传感器,其转矩环是内环,速度环是外环,系统通过自动识别建立电机模型,可以得到准确的转子速度信号作为速度环的反信号,所以不需要速度编码器仍可以对电机进行精确的速度控制。变频器改装为水冷装置,其整流模块与逆变模块均安装在专用的散热铝板做成的底板上,底板与腔体底面水冷壁紧密接触(中间由导热脂传递热量)。正常使用时,变频器产生的热量由水冷壁带走。来自牵引变压器的400V、50Hz三相交流电源，经快速熔断器送入变频器输入端U1、V1、W1，然后经三相电抗器，由变频器桥式整流电路整流，向中间回路电容充电，充电到一定程度建立起稳定的直流电压。然后再经过输出侧IGBT组成的逆变电路，将直流电逆变成变频变压的交流电（即VVVF电源），此电源接到牵引电机，即可调速。变频器核心电路主要由主回路、驱动板、主控板、I/O板、显示及控制盘组成。主控板即微机板，是变频器的心脏。各种信息的处理、控制以及指令的发送，都是由它来完成的。IGBT的驱动信号也是由主控板产生。驱动板是将主控板产生的信号放大。I/O板：标准I/O提供的模拟口包括两个差动电流和一个电压输入，两个电流输出，它们均为可编程接口。标准I/O板上还有一个为外部速度给定电位器供电的恒定电压源。数字口包括6个可编程数字输入口和一个