04.920电气说明书TD-CDS031.0 - 图文

MG400/920-QWD

交流电牵引采煤机 使用说明书

（电气部分）

天地科技股份有限公司上海分公司

2008 年 8 月

在使用本产品前，请先仔细阅读 此手册并妥为保存以便日后查阅

资料编号：TD-CDS031.0

MG400/920-QWD 交流变频电牵引采煤机

!

危险

安全警示

z 由于采煤机主电缆必须到矿安装，请注意主电缆的三根动力芯线外层的

半导体屏蔽层必须彻底清理干净，否则可能出现高压对地短路现象，甚 至造成事故；

z 停机后，必须按照警告牌警示，再开防爆盖，然后才能维护、维修。否

则可能出现人身事故甚至爆炸事故。 \复位\按钮不能随意按下。 z 当变频器等故障保护动作，必须确信排除故障，关断牵引操作（包括近

控）后，才能复位。随意按下\复位\按钮，将会使事故扩大。

z 维修后，电气回路包括本安回路的电气部件、规格、参数及生产厂家应

与原始设备相一致，确保连接设备与原始设备相匹配。 z 禁止在瓦斯超标的情况下，开启电控箱。

z 本采煤机电气系统经过完善的系统兼容性测试，在正确使用本公司备件

产品的基础上可以保证良好的电气性能，如因采用非本公司备件造成电 控系统损坏的，本公司概不负责。

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目录

1 安全使用说明.....................................................1

1.1 一般说明 .......................................................................................................................................1 1.2 按规定使用 ...................................................................................................................................1 1.3 人员 ...............................................................................................................................................1 1.4 操作维护和检修 ...........................................................................................................................1

2 电气系统概述.....................................................3

2.1 电气系统特点 ...............................................................................................................................3 2.2 适用环境和功能 ...........................................................................................................................3 2.3 主要部件及参数 ...........................................................................................................................4

3 电气系统组成.....................................................5

3.1 电气系统分布 ...............................................................................................................................5 3.2 电控箱 ...........................................................................................................................................5 3.3 调速箱 .........................................................................................................................................17 3.4 辅助电气设备及电缆系统 .........................................................................................................23

4 电气控制系统的原理..............................................29

4.1 采煤机控制先导及输送机闭锁控制回路..................................................................................29 4.3 采煤机控制方式 .........................................................................................................................32 4.4 采煤机控制及保护原理 .............................................................................................................34 4.5 变频器调速工作原理 .................................................................................................................35

5 采煤机电气系统操作..............................................41

5.1 采煤机主机操作 .........................................................................................................................41 5.2 牵引操作 .....................................................................................................................................42

6 电气系统日常检修规程 ............................................45

6.1 日检 .............................................................................................................................................45 6.2 周检 .............................................................................................................................................45 6.3 月检 .............................................................................................................................................46 6.4 检修注意事项 .............................................................................................................................46

7 电气控制系统故障分析及处理 ......................................47

7.1 电气系统常见故障分析及处理..................................................................................................47 7.2 变频器的常见故障分析及维修..................................................................................................50

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1 安全使用说明

1.1 一般说明

1.2 按规定使用

本说明书是以 MG400/920-QWD 采煤机的参数来写的，其原理同样适用于我公司生产 的同一系列的其它采煤机，比如 MG450/1020-QWD、MG550/1220-QWD 等。所不同的地方 就是采煤机所配的截割电机不同，相应的保护整定值不同。并不影响使用。

从事采煤机电控装置运输、装配、投入使用、操作、维护和维修的人员，必须仔细阅读

该使用维护说明书与其工作任务相关的内容！

该使用维护说明书必须存放在采煤机使用地点（工具箱或专用柜），以便随时查阅 任何工作都必须遵守操作说明进行！

注意电控装置（电控箱、变频箱）上的危险说明、安全说明、操作提示！

1.3 人员

请根据煤矿安全规程、MG400/920-QWD 交流电牵引采煤机使用说明书（机械部分）及 MG400/920-QWD 交流电牵引采煤机使用说明书（电气部分）使用采煤机。

只有遵守由厂家提供的组装，拆卸、试机、操作、维护和检修的规程时，才视为按规定

使用。

采煤机设计和制造使它能够在有瓦斯爆炸危险的环境中使用。一旦采煤机的使用地点的

爆炸性气体混合物比如甲烷超过了煤矿安全规程规定的极限，采煤机必须停机并切断机器电 源。

1.4 操作维护和检修

与采煤机使用的相关人员必须熟悉操作说明，并明确安全注意事项。

只允许使用经过培训或者接受过指导的人员参与该采煤机的使用，必须明确操作、安装、

维护和检修人员的职责。

采煤机司机必须经过培训并得到认可的才能操作采煤机。

正在接受短期培训、熟悉工作等人员只有在有经验的人员的监督下才允许在采煤机旁工

作。

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首先必须遵守国家规定的煤矿安全规程和防爆电气标准。

操作机器前，必须检查所有控制装置和\紧急停止\装置是否能够正常工作。

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在开始工作前，熟悉自己的位置和工作环境。工作环境包括工作范围内的障碍。 在启动采煤机前，操作人员必须确保在采煤机工作范围内没有人员停留。 必须放弃任何有安全疑虑的工作方式。 放弃任何影响采煤机稳定性的工作方式。

出现功能故障时，立即停止采煤机，并确保采煤机不会未经许可而被启动！并立即请人

排除故障！

每班至少对采煤机相关电气设备检查一次，注意有无外表明显的损伤和缺陷，连接电缆

有无挤压或外表破损。如果出现这种情况，立即停机并确保采煤机不会未经许可而被启动！

注意故障警报和显示内容。

备件必须符合由本公司制定的技术要求。

在对采煤机进行特别维护或者维修前通知操作人员！指定监督人员。

在对采煤机进行维护、检修和修理前，采煤机断开主隔离开关，并确保采煤机不会因无

意而被启动。

未经厂家同意维修人员不得更换或者改变本质安全电路元件和接线方式！

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2 电气系统概述

2.1 电气系统特点

2.2 适用环境和功能

MG400/920-QWD 型电牵引采煤机是为适应煤矿倾斜煤层工作面的需要而开发研制的新 型双滚筒采煤机。该机电气系统主要特点有：

1. 采用通用变频器加能量再生单元的四象限运行交流变频调速系统，适应电动和发电两

种工作状态，牵引能力强；

2. 采用两个变频器分别拖动两个牵引电机，即\一拖一\工作方式； 3. 具有变频器时序控制机械制动器电路，系统起动转矩大，停止平稳； 4．采用高可靠性的可编程序控制器(PLC)为核心,系统可靠性高； 5．系统综合了先进的信号传输技术,采煤机控制操作方便灵活； 6．安装有较多的传感器，可对系统状况进行较全面的监测；

7．采用大屏幕液晶显示器，提供全中文显示界面，系统参数显示全面准确； 8．具有参数记忆功能，有助于分析查找系统故障原因 ； 9．电控系统具备一定的故障自诊断能力。

适应环境： 1.

周围环境温度不高于+35℃，不低于-10℃；

2. 3. 4.

周围空气的相对湿度不大于 95%； 不存在腐蚀金属和破坏绝缘的气体； 有甲烷或爆炸性煤尘的采煤工作面。

本电气系统对采煤机进行下列操作、控制、保护及显示：

1. 通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成采煤机的起动、停止（兼闭锁）； 2. 通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成工作面输送机的停止（兼闭锁）； 3. 采煤机左、右截割电机的温度监测和 135℃、155℃热保护； 4. 采煤机左、右截割电机的功率监测和恒功率自动控制、过载保护； 5. 左、右截割电机分时启动； 6. 牵引电机的功率监测和过载保护； 7. 采煤机牵引速度零位抱闸保护；

10. 通过电控箱、遥控器、端头控制站，完成采煤机的牵引操作； 11. 通过端头控制站、遥控器实现左、右摇臂的升降；

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12. 电控箱先进的全中文显示界面，提供操作步骤的提示，实时显示截割电机的功率和 温度、采煤机的牵引给定速度等工作参数。

13. 变频调速箱具有变频器输入电压、输出频率、输出电流以及各种故障等显示。

2.3 主要部件及参数

本机电气系统分为电气控制系统和变频调速系统两个部分。主要控制部件包括

KXJZ-260/3300C 型采煤机用隔爆兼本质安全型电控箱（以下简称电控箱）和 KXJT-20/3300C 型采煤机用隔爆兼本质安全型调速箱（以下简称调速箱）。

采煤机主要技术参数为： 额定工作电压：AC3300V 额定频率： 50Hz

总装机功率： 920kW (2×400＋2×50＋1×18.5)

（或 1020kW(2×450＋2×50＋1×18.5)、1220kW (2×550＋2×50＋1×18.5 ）)。

电控箱主要技术参数为：

额定工作电压：AC3300V 额定频率： 额定电流： 控制电源：

50Hz

260A

本安 12V，非本安 12V、24V

本安电源参数：最高开路电压 12.5V，最大短路电流 1.3A。

调速箱主要技术参数为：

额定工作电压： AC3300V 额定电流： 20A

额定输出功率： 2×50kW(或 2×55kW) 额定输出电流： 2×95.6A（或2×107A） 输出电压： 输出频率： 控制方式： 过载能力： 变换效率： 保护功能：

Max 380V

3～83.4Hz

V/F控制或矢量控制（3～50Hz,V/F恒定；50～83.4Hz，V＝Max） 150% 1分钟 ?95％

过载、过流、过热、过频、过压、欠压、对地短路、漏电闭锁及漏电

保护等。

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3 电气系统组成

3.1 电气系统分布

3.2 电控箱

整个电气系统由电气控制系统和变频调速系统，以及一些辅助系统组成。电气控制系统 和变频调速系统对应的控制部件分别为电控箱和调速箱。辅助系统主要包括分线盒、端头控 制站、遥控器、瓦斯检测仪等部件及电缆系统。整台采煤机的机械动力由两台截割电机，两 台牵引电机及一台调高电机提供。 采煤机电气系统分布图见图 3.1； 采煤机电气系统接线图见图 3.2。

电控箱型号含义如下：

KX J Z - 260/3300C

交流电牵引采煤机用 额定电流（A）/额定电压（V）

综合控制 隔爆兼本安型 电控箱

3.2.1 电控箱的结构

采煤机电控箱布置于采煤机的中间框架的右侧，为隔爆兼本质安全型，具有控制、操 作、显示及连线、分线等功能。

整个电控箱内分为三个腔体，其一为位于老塘侧的控制腔，其二为位于老塘侧的高压腔，

其三为连线和分线用的接线腔。高压腔与接线腔之间通过九个3300V单芯穿墙接线端子（每 3个一组分为3组，从煤壁侧看从右到左依次为：进线、左出、右出）及一个过线组来联系。 控制腔与接线腔之间通过四个过线组来联系，其中一个过线组用于本安电路。

电控箱喇叭口的分布及作用图如图 3.3。一个进线喇叭口用于主电缆 W1 进线。在接线

腔中用于进出线的喇叭口共有十二个，分别布置于接线腔的两侧，其中下部两个最大喇叭口， 分别为左、右截割电机电缆 W3、W4 出入喇叭口；两个较大的喇叭口左侧的为至变频调速

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箱的电源电缆 W2 的出入喇叭口，右侧的为调高电机的电缆 W7 的出入喇叭口；另外，左侧

还有三个较大的和一个较小的压紧螺母式小喇叭口，较大的分别用于连接变频调速控制箱的 电缆 W10、和连接分线盒的电缆 W12 的进出；较小的用于左端头站电缆 W8 进出；右侧有 一个较大的压紧螺母式小喇叭口，留作备用，还有三个小的分别用于右端头站电缆 W9、遥 控接收机天线、瓦斯探头电缆 W20 的进出。

接线腔煤壁侧开盖，腔内有两个接线端子排用于控制线的分线；腔内两端底部各有一个

接地端子，用于进出电缆接地线的连接。

图 3.3 电控箱喇叭口分布图

老塘侧控制腔和高压腔各有一个盖板，如图3.4所示，高压腔盖板上有一个隔离开关手

把、一个按钮和一个高压显示窗，这个按钮为备用按钮；控制腔盖板上有显示器窗口，十三 个按钮，其中四个停止按钮带机械闭锁，这十三个按钮的功能,自左而右，自上而下分别为： 主（左截）启、右截启、牵启、牵停、左向、右向、加速、主（左截）停、右截停、方式、 运闭、显示、减速。

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图 3.4 电控箱面板图

高压腔内部装有一套隔离开关组件、一套互感器组件、一套真空接触器组件、一个漏电

闭锁保护盒和一个高压电源显示器等。电气腔内部装有控制盒组件、电源组件、PLC 组件等， 见图 3.5 所示。

防爆电气元件不得擅自更换，防爆面应注意保护，定期涂防锈

!

注意

油。

在使用该电控箱之前务必确保与防爆相关的机构，元部件，装 配等没有发生任何改动或性能损坏！

绝对禁止在带电情况下打开电控箱的任何一部分，即便是在维 修时也必须停止整个机器电源，并将隔离手把打在分断位置！

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通讯口，用于和显示器通讯。

块 模 源 电 块 模 入 输 量 关 开 块 模 出 输 量 关 开 块 模 合 混 量 拟 模 块 模

图3.7 PLC结构示意图

电源模块带有四个LED。它们位于面板前部的右侧。这些LED的目的如下： a. PWR

上面第一个绿色LED（标记PWR）指示电源操作状态。LED\亮\说明电源是正确的，

并且操作正常；LED\灭\，说明发生电源故障，或者是电源未合上。

b. OK

第二个绿色LED（标记OK）。如果PLC正在正常操作，LED稳定在\亮\； 如果PLC检测出问题，则LED\灭\。 c. RUN

第三个绿色LED（标记PUN）。当PLC处于运行模式时，LED稳定在\亮\。 d. BATT

最下面的红色（BATT）。如果CMOS RAM后备电池电压太低，不能在掉电条件下维持

存贮器中的内容，LED将会\亮\，相反情况，LED将会\灭\。如果这个LED\亮\，锂电 池必须在框架上电源消失之前更换，否则PLC存储器内容可能丢失。（电池的使用

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输入模块 CPU RT D MG400/920-QWD 交流变频电牵引采煤机

寿命大约为6个月）。

系统状态指示

输入电源

24VDC 电源输出

RS-485 兼容串行接口

电池

电池连接器

图 3.8 PLC 电源

③ CPU

CPU模块安装在第一个槽中，采用350型CPU，最大4096个开关量I/O点和

2048IN/512OUT模拟通道，具有10k寄存器和80k字节的用户存储器。

④ 开关量输入模块

开关量输入模块有32个24VDC的输入点，所有输入按每组8个排列成4组，每组公用一

个公用端，由两个24针插头联接器完成输入的连接。输入信号在模块内部由光耦进行隔离。 在模块的上部有32个LED显示灯，显示各个输入点的动作情况。

⑤ 模拟量输入输出混合模块

模拟量输入输出混合模块提供了4个4～20mA的输入通道和2个0～10V的输出通道。用

于截割电机和牵引电机负载采样信号的输入和速度指令信号的输出。

⑥ 开关量输出模块

开关量输出模块为继电器输出型模块，有16个输出点。每个输出点的容量为2A，输出

点按每组4个点分成4组，每组有一个公用电源输出端子。在模块的上部有16个LED显示灯， 显示各个输入点的动作情况。

⑦ RTD模块

RTD模块提供了6路RTD的输入通道，直接将传感元件Pt100测得温度数值接入。用于检

测截割电动机和牵引电动机（保留）的温度信号。

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2．PLC模块的安装，见图3.9所示。

图 3.9 插入一个模块

① 插入一个模块

当向机架模块槽中插入模块时，按下述说明进行：

a.选择要插入模块的槽位,紧紧抓住模块,让接线端子板朝手持的一侧; b.将模块与机架槽和连接器对齐，使上部后侧的钩状物嵌入槽中；

c.向下转动模块，直到连接器对接，并且模块的底部的锁柄啪的一声嵌入机架的凹槽中。 ② 拆除一个模块，见图3.10所示。

图 3.10 拆除一个模块

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按照以下步骤可以从槽中拆除模块：

a. 找到模块底部的释放柄，并用力向上按压；

b. 当紧紧握住模块顶部的同时按压释放柄，向上转动模块；

c. 向上提起模块，使模块上部后侧的钩状物脱开，并将模块从面板上移出。

!

注意

注意！在通电状态下不要插入或拆除模块，这会造成 PLC 停机，

模块损坏，或导致人身伤害。

③ 更换电池

如果电源上的BATLED灯亮，请更换电池（IC693ACC301）。在底座通电的情况下，可

以拆下旧电池并安装新电池。要更换电池时按下述步骤进行：

a. 打开面板底的电池盖； b. 从电池固定夹上取下旧电池；

c. 将新更换的电池牢牢插入电池固定夹中；

d. 从电池连接器插座中拆下旧电池电缆连接器并废弃旧电池；

e. 用尖嘴钳将新电池连接器牢牢推入电路板上的一个插座中。新电池心须在拆下旧电

池20min之内更换，以便确保RAM存贮器保留其内容；

f. 重新装上模块面板盖。

（ 7）GP显示屏

显示器安装在控制腔的盖板上，采用先进的液晶图形界面，通过与PLC

信，可实时显示系统的各种工作参数、工作状态和各种信息的显示,如图3.10所示。 ⑴ 全中文的操作提示，防止误操作； ⑵ 截割电动机的实时工作功率和温度； ⑶ 牵引的方向和给定速度； ⑷ 摇臂的动作状态； ⑸ 显示日期和时间的时钟； ⑹ 记忆工作参数的显示； ⑺ 故障状态的滚动显示：

1) 截割过载 >110％ 2) 截割重载 >130％ 3) 左截割电动机过热 >135℃ 4) 右截割电动机过热 >135℃ 5) 左截割电动机过热 >155℃

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6) 右截割电动机过热 >155℃

图 3.11 GP 显示器显示图例

!

注意

注意！显示屏为液晶显示屏，防止硬物碰坏和划伤。

3.3 调速箱

调速箱型号含义如下：

KX J T - 20/3300C

交流电牵引采煤机用

额定电流（A）/额定电压（V）

调速箱 隔爆兼本安型 电控箱

3.3.1 调速箱的结构与组成

本调速箱为采煤机牵引部的变频调速驱动装置，适应倾斜煤层使用。它位于采煤机中部 框架的左侧，为隔爆兼本安型。调速箱的结构如图 3.12 所示。整个调速箱包括牵引变压器 腔、变频器腔和接线腔。

1．牵引变压器腔

牵引变压器腔内安装有牵引变压器，该腔内的变压器是给变频器提供电源。其原边

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（A,B,C输入）为3300V，经穿墙接线柱Y1、Y2和Y3通过接线腔与电控箱的3300V的进线穿

墙接线柱X1、X2、X3相连；副边（a、b、c输出）为400V，经穿墙接线柱Y10、Y11和Y12 与接线腔相连，为变频器提供输入电源。该腔为三面水冷的隔爆腔体，内覆黑色耐弧漆，变 压器运行过程中产生的热量通过腔内的空气传到外壳，经外壳水冷被冷却水带走。

2．变频器腔

该腔内主要安装有真空接触器、两个变频器、变频器外围控制电路等，见图3.11。变频

器底板上装由两个滑轮，经导向槽推入腔体后，由铰链压杆及螺栓固定。为检修方便，几乎 所有的控制连线都采用快速接插件。

该腔为二面水冷的隔爆腔体，变频器运行过程中产生的热量经外壳水冷随冷却水带走。

其输入电源经穿墙接线柱Y13、Y14、Y15，通过接线腔，由穿墙接线柱Y10、Y11、Y12和 变压器输出相连。其输出经穿墙接线柱Y4、Y5、Y6与Y7、Y8、Y10送到接线腔。

!

危险

变频器底板为铝合金，含镁量可能大于0.5%，根据防爆规程要 求，变频器在运输过程中，底板必须垫木板保护，安装时应小心轻 放，以避免产生危险的机械火化。

3．接线腔

该腔用于变压器腔和变频器腔的联系及对外分线。详细介绍如下：Y4、Y5、Y6连接右

牵引电机，Y7、Y8、Y9连接左牵引电机，它们分别来自变频器输出；Y13、Y14、Y15连接 变压器的输出端Y10、Y11、Y12，并通过真空接触器与两变频器的输入R、S、T连接；Y1、 Y2、Y3来自电控箱的3300V电源端X1、X2、X3并与变压器的输入相连接。另外，该接线腔 还安装二个控制线过线组GX，通过接线排XBF与电控箱及分线盒相联系。

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图 3.12 调速箱的结构

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图 3.13 变频调速箱面板示意图

图 3.14 调速箱喇叭口示意图

变频器在腔体内由铰链压杆及螺栓固定。为检修方便，几乎所有的控制连线都采用快速

接插件，变频器腔操作面板如图 3.13 所示。

接线腔用于变压器腔和变频器腔的联系及对外分线。与变频器腔通过十三个接线端子和

两个过线组相连。十三个接线端子都用于 400V 接线；与变压器腔通过六个接线端子相连， 其中三个用于 3300V，另外三个用于 400V。接线腔内还有两个接线排，用于控制信号线的 连线和分线。

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整个调速箱包含有大大小小的喇叭口共九个，其安装位置及作用如图 3.14 所示。

3.3.2 变频器

调速箱内安装有两个变频器，每个变频器为专用的矿用变频器，由日本安川公司的通用 变频器 G7 和能量再生单元 RC5，再配以漏电保护板、控制变压器及风扇等辅助电路组成。 分别拖动左、右牵引电机，实现\一拖一\调速方式。通用变频器 G7、能量再生单元 RC5 主要由主回路、主控板、驱动板、显示和控制盘组成。

（ 1）主回路

两变频器为交—直—交、电压型变频器。来自牵引变压器的400V、50Hz三相交流电源，

经真空接触器MC、快熔送入变频器输入端R、S、T，由变频器输入侧的桥式整流电路整流， 经平波电抗器、直流接触器向滤波电容充电；为限制起始充电电流，这部分电路工作顺序为： 首先接触器不吸合，整流电路经与接触器触点并联的限流电阻，向滤波电容充电，以限制起 始充电电流，当充电电流小到一定值、直流回路建立足够电压时，接触器吸合，将限流电阻 短接，此后电路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。当采煤机 沿倾斜煤下行时，采煤机的下滑力大于采煤机所受的阻力的情况下，牵引电机的速度将超过 同步转速而运行于发电状态，此时发电能量将通过变频器输出侧IGBT的反并联二极管回馈 到中间直流回路，然后由RC5能量再生单元逆变为交流后回馈给电网，从而产生再生发电制 动力矩，有效控制下行速度，实现一、三象限转向二、四象限运行。

变频器输出侧有六个IGBT，组成三相桥式电路。IGBT工作于开关状态，其导通与关断

由驱动信号来控制。驱动信号由主控板形成，经驱动板放大后加到IGBT的门极，控制IGBT 的导通和关断。

（ 2）主控板

主控板也即微机板，它是变频器的心脏，各种信息的处理、控制以及指令的发送，都是

由它来完成。IGBT的驱动信号也是由它产生。

（ 3）驱动板

主要用于放大由主控板产生的驱动信号。 （ 4）显示和控制盘

变频器显示含有控制盘上液晶屏和外加发光二极管部分，还有能量再生单元的工作状态

的显示。

液晶屏正常时显示输出频率，同时选择显示输出电流等运行参数，故障时显示故障信息

（详见第五章）

发光二极管共有八个，分别为： ——\12V\（黄色）：＋12V电源显示；

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——\松闸指令\（绿色）：变频器发出机械制动器松闸指令； ——\漏电\（红色）：漏电闭锁、漏电保护显示；

——\FU1\（绿色）：变频器输入侧R相与S相快熔正常显示； ——\FU2\（绿色）：变频器输入侧T相与S相快熔正常显示。 ——\RUN\:能量再生单元运行显示； ——\DS1\：能量再生单元状态显示； ——\DS2\：能量再生单元状态显示；

能量再生单元有四个显示灯，分别为：RUN（运行）、DS1和DS2（状态显示）、POWER

（电源）。指示灯的状态与内容如下表所示：各故障所表示的内容、原因以及处理方法祥见 第五章。

RUN

DS1

闪烁 亮 亮 不亮 不亮 不亮 不亮 亮

DS2

不亮 不亮 闪烁 闪烁 亮 不亮 闪烁 亮

STATUS（状态）

不亮 不亮 不亮 闪烁 闪烁 亮 亮 亮

READY（准备好） RUN（运行中） ALARM（报警） EF（外部故障） OL、OH故障 OV、UV故障 OC故障 CPF故障

控制盘上有很多按键，主要用于变频器参数设定以及变频器实施控制盘操作，进行

以上操作时只需打开门盖上的小盖就可以了。

!

警告

控制盘不能轻易操作。

（ 5）漏电保护板

漏电保护板主要用于完成变频器输出漏电闭锁、漏电保护功能，以及它的输入信号电路

和输出显示处理电路，除此之外，板上还含有松闸指令执行电路以及快熔检测显示电路。

（ 6）控制变压器

控制电源变压器原边为400V，付边含有200V、13V、带有中心抽头的两组18V绕组，它

们分别用于变频器控制电源及风扇电源、漏电板＋12V控制电源、漏电检测的附加直流电源。

（ 7）风扇

变频器顶部装有两个冷却风扇，增强变频器运行产生的热量经外壳水冷的效果。

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3.3.3 变频器外围电路

3.4 辅助电气设备及电缆系统

外围电路包含为完成变频器操作而设置的控制及保护电路，主要由真空接触器、控制变 压器、两变频器公共控制盒和显示器以及控制开关组、近控操作开关和按钮组成。

（ 1）控制变压器

控制电源变压器原边为400V，付边含有13V、8V、6V绕组，它们分别用于公共控制盒

＋12V电源、变频器输入电源电压LED显示及输入电压异常保护的检测电源。

（ 2）公共控制盒

公共控制盒含有真空接触器吸合先导控制电路、制动器电磁阀控制电路、输入电压异常

保护电路以及总油路失压检测和松闸检测本安电路，本安电路电源由电控箱输入。

（ 3）显示

该显示器含有输入电源电压LED显示以及五个发光二极管： ——\12V\（黄色）：公共控制电路＋12V电源显示； ——\牵电\（绿色）：真空接触器吸合显示； ——\松闸\（绿色）：制动器松闸确认显示；

——\油路失压\(红色)：总油路油压低于正常工作值显示； ——\电压异常\（红色）：输入电源电压异常显示。 （ 4）控制开关组

控制开关组共有三个拨钮开关，B1、B2为远控与近控的切换开关，正常状态为远控位

置。远控包括电控箱面板操作控制、端头站控制和无线电遥控；近控则为变频调速箱面板操 作控制，它可以不受电控箱面板控制而独立运行，一般只是在检修变频器等特殊场合使用。 B3为漏电闭锁试验和漏电保护试验切换开关，正常状态为漏闭位置。

（ 5）面板近控操作开关和按钮

操作按钮共有六个，分别为（漏电）试验1、试验2、复位、牵引急停、牵引复电及一个

备用按钮。

二个操作开关均为变频器近控（检修）操作用：

面板上标有\停、1、2、3、4\为近控速度开关，近控共有四档速度转换，1、2、3.

四档速度依次递增。

面板上标有\左牵、停、右牵\为近控方向开关，停牵引时，将方向开关打在\停\位

置。

3.4.1 无线电遥控发射机

无线遥控发射机（型号 FWF35C）为可选用设备，采用手持式本安型结构，按键功能

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如下表：

序号 1 2 3 4

键一 功能 牵停 急停 向左 向右

5 6 7 8 9 10

S

加速 减速 左升 右升 左降 右降

采煤机通用操作功能

面板下方有个双色显示灯和磁簧开关。当有按键按下发送指令时绿色灯闪烁，低电压时

红色灯闪烁。

发射机后面有一个专用电池，当欠压灯亮时，需更换为本发射机专用电池。

为正确使用 FWF35C 无线发射机，减少不必要的人为损坏，请用户在使用中注意如下几

点：

1）、遥控发射机面板为易损部位，为更好的保护发射机的面板控制按钮，在每次换好电

池后请把发射机套入皮套内再使用发射机。

2）、发射机的面板控制按钮为触摸式开关，不能用尖锐物体顶压，否则会造成面板控制

按钮永久损坏。

3）、天线是在发射机内部旋紧固定，平时不要旋转天线，否则会导致内部螺丝脱落，致

使发射机短路。

4）、发射机电池为专用电池组，内部装有保险，不允许将电池正负极短接进行放电。 5）、遥控发射机为专业设备，应由生产厂家负责维修，不得私自拆开。

6）、使用前先检查是否有运输途中引起的损坏和紧固件松动，确定电池模组是否已安装

好。

7）、将磁簧开关放在指示灯下方凹槽位置，按下按键，发出相应功能，指示灯应显示为

绿色约一秒闪烁一次，如显示为红色快闪，请更换电池模组。

8）、遥控发射机电池在井下使用时必需配用专用电池组，在地面使用时可以使用两节 5

号碱性电池。

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请详细阅读本节内容，正确使用无线遥控发射机，减少不必要

!

注意

的人为损坏，延长产品使用寿命。如因违背以上注意事项导致的发射 机损坏，本公司有权不予赔偿和维修。

3.4.2 端头控制站

端头控制站放置于左右牵引减速箱上，共有十个按钮分别为（自上而下）如图3.15所示： 向左、向右、减速。加速、牵停、主停，左高、右高、左低、右低，圈内五个为控制牵引用。

图3.15 端头控制站

!

注意

端头控制站按钮为微动开关，在使用时无需大力按压，不能用硬 物敲打或顶压，以免损坏微动开关

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3.4.3 电磁阀

共有三个电磁阀，型号为34GDBY-H6B-T。其中，两个用于左、右摇臂调高；一个用于 控制制动器。共有六个独立的隔爆型电磁铁。

3.4.4 矿用甲烷传感器

用于检测采煤机附近的瓦斯浓度。当检测到瓦斯浓度超过 1％时，传感器会发出声光报

警信号；当检测到瓦斯浓度超过限定值（出厂默认值为 1.5％）时，采煤机会断电停机。传 感器型号为：GJC4。

如果在空气中瓦斯传感器显示浓度值不为零，或者读数存在明显偏差，则需要对传感

器进行调零。具体步骤如下：

1、 先后按下\关机\（绿色）、\读数\（红色）按钮（间隔不超过 1 秒），这时传感器 LED 最后一位数字后面会出现一个闪烁的小数点；

2、 按\＋\键（换挡键）或者\键（开机键）把显示数值调整到零； 3、 按\确认\键（红色）返回正常状态。

3.4.5 压力继电器

用于检测制动器油压。当制动器油压达到整定值时，压力继电器闭合，同时接通相关

继电器的线圈，该继电器的节点闭合，给变频器一个制动器打开的确认信号。压力继电器的 型号为 PSP2/21N-K1/K。

!

注意

压力继电器的值在运输途中可能会受到影响，到现场后应重新进行

设定。

附：压力接点的调节方法如下：

打开压力接点上的小接线盒，测量 1、2 端子通过断情况（没有油压时为常闭，有油压

打开），一边测量一边试机观察开机过程中的通断情况。如果正常操作牵引，1、2 端子始终 没有断开动作，说明压力接点的整定值过大。此时逆时针调整压力接点（先打开侧面闭锁螺 丝，2mm 的内六角），每次调整半个刻度，然后试机；再调整半个刻度，再试机，直至牵引 操作后 1、2 端子打开为止。如果油路正常情况下调至 0 刻度，试机，1、2 端子还是没有断 开，说明压力接点损坏，则更换压力接点。

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注意：一般采煤机用压力接点的整定值为 1～2Mpa 之间。不允许调到 0 刻度以下，或

最大刻度以上。调过头后压力接点内部易脱丝，节点无法再正常动作。另外，压力接点的整 定值在运输途中可能会受到影响，现场应重新进行设定。

3.4.6 分线盒

分线盒的型号为 BHD1-5/24-10，主要用于分线使用，为隔爆型箱体。用于调高和制动 器控制的电磁阀的电缆先汇总到分线盒，然后再通过一条多芯控制电缆，送到电控箱内。分 线盒为独腔结构，内部安装有两个接线排。结构如图 3.10 所示

图 3.10 分线盒结构图

3.4.7 电缆系统

机内系统共用了20根电缆，简介如下：

W1、主电缆（由用户自备），型号MCP1.9/3.3-3?95+1?50+4?4； W2：变频箱—电控箱动力电缆，型号MCP1.9/3.3-3?6+1?6 W3、W4：左右截割电机电缆，型号MCP1.9/3.3-3?35+1?16+4?4； W5、W6：左右牵引电机电缆，型号MCP 0.66/1.14-3?35P+1?10+4?2.5； W7：调高电机电缆，型号MCP1.9/3.3-3?25+1?6+4?2.5； W8、W9：左右端头站电缆，型号MYQ-3?1； W10：电控箱-变频箱控制电缆，型号MYQP-20×0.5 W11：变频器—分线盒电缆，型号MYQP-14?0.75； W12：电控箱—分线盒电缆，型号MYQP-14?0.75； W13—W16：调高电磁阀电缆，型号MYQ-3?1； W17：制动电磁阀电缆，型号MYQ-3?1；

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W18：压力继电器电缆，型号MYQ-3?1；

W20：瓦斯传感器电缆，型号MHYV 7/0.43； W21：遥控天线电缆， 型号MYQ-3?1；

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4 电气控制系统的原理

采煤机电气控制系统见图4.1，接线见图4.2

4.1 采煤机控制先导及输送机闭锁控制回路

采煤机先导控制回路和运输机闭锁控制回路如图 4.3。

图 4.3 采煤机先导控制回路和运输机闭锁控制回路

1）采煤机控制先导回路

主电缆W1中控制芯线W1.4、W1.5用于采煤机控制回路，如图4.3所示。SBQ为主启按钮，

SBT为主停（兼闭锁）按钮,QS为隔离开关辅助触点，其中远方二极管设在接线排上，PA1-K1 为主启自保触点，PA7-3-K1为瓦斯超限断电保护接点，PA1-K14为PLC保护触点，PA1-K3 为端头控制站急停触点，PA2-8-K8为遥控急停触点。

2）输送机闭锁控制回路

主电缆W1中控制芯线W1.6、W1.7用于运输机闭锁回路，如图4.3所示。SBY为停止（兼

闭锁）按钮，其中远方二极管设在接线腔内的接线排上。

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???Ω??

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GJ4

图 4.1 采煤机电气控制系统原理图

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SQ SD MG400/920-QWD 交流变频电牵引采煤机

图 4.2 采煤机电气控制系统接线图

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4.3 采煤机控制方式

4.3.1 三种控制方式

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对于整机的控制有三种人机交互方式：遥控器、端头操作站、机身按钮。

当机组送上电后，遥控器控制指令、端头站控制指令、机身按钮控制指令并行给PLC开

关量输入模块。PLC组件得到输入指令信号后进行程序算法运算，输出相应的动作。 1．遥控器：遥控器发出指令后，通过遥控器接收盒PA2-8将无线调制信号解调，并驱动

相应的继电器动作，动作的节点信号输入给PLC开关量输入模块。操作人员可以随身携带， 可以实现控制机组的牵停、方向、加/减速、主停、左摇臂升降（左摇控器）、右摇臂升降（右 摇控器）控制。井下控制距离15米有效，为推荐使用的操作方式。

2．端头操作站：端头操作站发出指令后，通过端头站接收盒PA1将编码信号进行解码，

经过译码并经过光电隔离后驱动相应的继电器动作，动作的节点信号输入给PLC开关量输入 模块。端头站置于采煤机两端，可以实现控制机组的牵停、方向、加/减速、主停、左摇臂 升降(左端头站)、右摇臂升降(右端头站)控制。

3．机身按钮：置于电控箱面板上，可以实现机组的主启、左截割启动、主停、牵启、牵

停、方向、加/减速、运闭、方式等控制。机身按钮操作直接将动作的节点信号输入给PLC 开关量输入模块。

4.3.2 截割电机的控制

对于截割部分的保护、控制包括恒功率控制与温度保护。

1.恒功率控制：通过电流互感器检测各个截割电机的负载电流，得到的负载电流信号输

入给PLC模拟量输入/输出模块，通过PLC程序算法实现恒功率控制；

2.温度保护：通过植入电机内部的Pt100温度传感器，将温度信号输入给PLC温度检测模

块RTD，通过PLC程序算法实现温度保护。

4.3.3 牵引部分的控制

对于牵引部分的保护、控制，包括牵启控制、速度控制、方向控制、牵停控制、漏电闭

锁保护、漏电保护、电压异常保护及抱闸系统控制。

1）牵启控制

指通过机身按钮输入牵启指令，经过PLC程序算法处理，控制速度和方向信号的输出，

即只有输入牵启指令后，速度、方向信号的输入才有效。

2）速度控制

指通过三种控制方式输入速度指令，经过PLC程序算法处理后，输出0－10V电压的速度

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指令信号，送到变频器实现速度调节。

3）方向控制

指通过三种控制方式输入方向指令，经过PLC程序算法处理输出继电器接点信号，通过

控制电缆传至变频调速箱内，实现对变频器的方向控制。

4）漏电闭锁保护

指在变频器运行之前，对变频器的输出进行漏电检测，当发现变频器的输出端对地绝缘

小于7kΩ时，漏电闭锁保护动作，使得真空接触器无法吸合，变频器无法送电。

5）漏电保护

指在变频器运行过程中，对变频器的输出进行漏电检测，当发现变频器的输出端对地绝

缘小于3.5kΩ时，漏电保护动作使得真空接触器断电，变频器无法工作。

6）电压异常保护

指检测变频器的输入400V三相电压的过、欠压情况（±15%），当输入的三相电压超过

整定范围时，保护动作使得真空接触器断电，变频器无法工作。

7）抱闸系统控制

对于大倾角工作面，机组运行于四象限状态，为了保证机组在大倾角情况下可以正常启

停及平稳运行，我们设计了抱闸控制系统。

变频器运行过程

变频器得到运行指令时并不是直接松闸加速至给定速度值，从开始启动到已经运行，必

须经历松闸时序过程。

当变频器得到运行指令时（给定牵引方向），变频器输出一个3Hz电源给牵引电机供电，

牵引电机此时有电流通过产生力矩将机组锁住，防止下滑。当变频器输出的负载电流达到设 定值时（30%额定电流），变频器发出松闸指令，控制制动电磁阀切换油路给制动器供油压。

由于制动器的松闸运动与油压的上升相对于电气来说速度很慢，制动器从闭合到打开需

要一定时间，如果变频器发出松闸指令的一瞬间就加速至给定速度,则电机相当于阻转，所 以变频器运行还需要松闸反馈信号，确保制动器打开后再加速运行。变频器发出松闸指令后 开始等待，在1秒钟内收到压力继电器反馈回来的松闸确认信号后，再经过不大于1秒钟的延 时，以保证制动器打开后，则变频器正常加速牵引，如果1秒钟内没收到松闸确认信号，则 变频器报SE3时序错误。

变频器停止及换向过程

当变频器停机或换向时，也不是直接停止变频器后就报闸，牵停后到机组停住必须经历

报闸时序过程；换向过程则包括报闸时序和松闸时序（反向）两个过程。

当给变频器牵停指令时，变频器先减速至抱闸频率3HZ，牵引电机此时有电流通过产生

力矩将机组锁住，防止下滑。当变频器输出的负载电流下降至设定值时，变频器关闭松闸指 令，制动电磁阀失电，制动器回油。变频器关闭松闸指令后开始等待，在1秒钟内松闸确认

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消失，再经过不大于1秒钟的延时，以保证制动器抱住后，则变频器正常停止运行，如果在1

秒钟时间后还有松闸确认，则变频器报SE4时序错误。变频器换向过程就是停止过程和反向 启动过程的结合。

4.4 采煤机控制及保护原理

（ 1）恒功率自动控制

设置恒功率自动控制的目的是为了充分利用截割电机的功率，同时也可防止电机超载而

损坏。根据功率P＝ 3 ×U×I×COS?公式，在电机额定点附近功率P正比于电流I。所以， 采用两个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流，就可以知道电机负荷状况。电流 互感器输出0～10V的信号，送入PLC进行比较，得到欠载、超载信号。当任一台电机超载（P ＞110%Pe）时，发出减速信号，直至电机退出超载区域；然后当二台电机都欠载（P?90%Pe） 时，牵引速度会自动增加（最大至给定速度）。

其中 P：截割电机实际功率

Pe：截割电机额定功率

（ 2）重载反牵控制

重载反牵引功能的设置是为了防止采煤机严重过载而设置的一种保护功能。当任一截割

电机负荷大于130%Pe时，通过PLC的反牵定时电路使采煤机以给定速度反向牵引一段时间 后，再继续向前牵引。若反牵阶段结束后,截割电机负荷仍大于130%Pe，系统将断电停机。

（ 3）截割电机热保护

在左、右截割电机绕组内埋设有Pt100热电阻，热电阻直接接入PLC的RTD模块。当任

何一台电机温度达135℃时, 系统将截割电机电流保护整定降低30%， 任一电机温度达155 ℃时，PLC输出信号（Q9）将采煤机控制回路切断，使整机停电。

（ 4）牵引电机负荷控制

左、右牵引电机的负荷信号来自变频器，其值为0～10V的电压信号，该信号先送入PA6

盒进行滤波处理，然后送入PLC进行检测、比较，进行左、右牵引电机负载平衡、超载、欠 载控制。当左、右牵引电机负荷悬殊时，PLC发出信号，由两变频器分别调整两电机速度， 从而使两电机负荷基本平衡；当任一台电机超载（I >110％Ie）时，PLC发出减速信号降低 牵引速度，直到电机退出超载区域；当左、右电机都欠载（Ⅰ?90％Ie）时，牵引速度自动 增加（最大至给定速度）。

当牵引电机严重超载（I >150％Ie）且持续时间超过3秒时，PLC输出信号将使牵引启动

回路断开，停止牵引。

（ 5）无线电遥控原理

无线电遥控器工作在150MHz频段，在离采煤机一定距离内，左、右发射机分别控制左、

右摇臂的升降，并共同控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停。

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（ 6）端头控制站原理

采用先进的数据编码技术，将端头控制站的命令传至电控箱 ，经过解码后送入PLC来

控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停和左、右摇臂的升降。

4.5 变频器调速工作原理

4.5.1 变频调速工作原理

由于交流电机的转速公式：

n＝(1-S)60f1/ P

其中：f1－定子供电电源频率

P－极对数（一定） S－转差率 n－转速

可知在其它参数不变的情况，异步电机的转速与电源频率成正比。因此，通过改变牵引

电机供电电源频率的方法，即可改变牵引电机转速。

变频器调速工作示意图如图 4.4 所示，变频调速系统原理如图 4.5， 变频箱接线图如图

4.6，变频器和公共控制盒内部接线图见图 4.7。

变频调 速箱

速度指令

电控箱

能量回 馈单元

控制器 控制器

制动器

AC

电源 整流器

DC

逆变器

牵引 电动机

制动器

牵引 电动机

图 4.4 变频器调速工作示意图

在正常电动状态下，电网电压经整流器变为直流，逆变器在控制器的作用下将直流电压

逆变为频率和电压均可变的交流电源，通过改变牵引电机的电源电压和频率实现对牵引电机 的调速。

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由于安装了能量回馈单元，可使电动机运行在发电状态，此时电机发电产生的能量由回

馈单元回馈给电网，从而产生制动力矩。实现牵引电机的四象限（正向电动，反向制动，反 向电动，反向制动）运行，同时也实现节能目的。

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图 4.5 变频调速系统原理图

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