久益连采机电气部分讲义
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连采机电气部分的介绍
久益连采机电气部分讲义
第一章
久益12CM15型连采机
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
连采机电气部分的介绍
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。
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第二节
久益12CM15型连采机
电气系统概述
一、12CM15连采机电气系统的基本构成(CONTINUAL MINER) 12CM15型连续采煤机主要由五个电控箱、八台电机以及其它外部电气元件构成。分述如下:
连采机电气部分的介绍
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1、 五个电控箱:
1) 牵引电控箱:位于连采机左后部,这是连采机最重要的一个电
控箱,箱体底部有水冷却通道。箱内含有牵引、油泵、风机主回路及控制回路,电气系统的控制中心PLC(可编程序控制器),照明,漏电及其它保护等。
2) 截割电控箱:位于连采机左前部,箱内主要含有截割和装运电
机主回路辅助回路等。
3) 主控制箱:位于司机驾驶室内,箱内主要含有各个电机的操作
开关及仪表指示、24V电源、WD继电器、油温油位继电器等。
4) 主断路器箱:位于司机驾驶室下方,箱内主要含有动力电缆进
线装置、主断路器、行走安全脚踏开关等。
5) JNA控制箱:位于连采机右中部,箱内主要含有一个JNA控制
器、ESR急停继电器等。
2、 八台电机:
1) 左截割电机:三相水冷电机,位于截割部左侧,170KW。
2) 右截割电机:三相水冷电机,位于截割部右侧,170KW。
3) 左装运电机:三相水冷电机,位于铲板左侧,45KW。
4) 右装运电机:三相水冷电机,位于铲板右侧,45KW。
5) 左行走电机:直流串激水冷电机,位于连采机左侧,26KW。
6) 右行走电机:直流串激水冷电机,位于连采机右侧,26KW。
7) 油泵电机:三相水冷电机,位于连采机右侧,52KW。
8) 风机电机:三相风冷电机,位于连采机左后部,19KW。
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3、 VDU显示器:位于司机驾驶室前方,用于显示机器运行状况以
及故障信息等。
4、 油温油位开关:位于连采机右侧液压油箱内,用来检测液压油
油位和温度。
5、 水流压力开关:位于截割部,用来检测水压、流量,以保障各
电机的冷却及降尘。
6、 电磁阀组:位于司机驾驶室内,遥控来操作各液压油缸的升降。
二、各电控箱内电气元件的布置(参照JM5285手册和照片)
通过看图片,认识各个电控箱内电气元件的具体安装位置,为故障排除打下一个基础。强调以下几点:
1、 牵引断路器整定在“B”位置,980A;截割断路器整定在
“C”位置,1090A;主断路器整定在“D”位置,1200A;
2、
3、
4、 甩“牵引漏电”的方法; 甩“EL3漏电装置”的方法; 左右两个可控硅驱动装置的插头在牵引触发模块上的位
置,左在外右在内;
5、
6、
7、
8、
9、
10、
牵引接触器的更换方法; 63A、10A、15A保险管的位置; 过载继电器手动与自动位置的调整方法; 装运电机与泵电机的接触器是可以互换的; 所有的小漏电继电器是可以互换的; 截割断路器与主断路器是相同的,只是整定不同。
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第三节
久益12CM15型连采机
电控系统的原理
一、 如何看图
久益连采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。
1、 如何看控制开关图:控制开关的画法与国内有些不同,下面举
例说明如下:
①端子号
②触点
③跨接线
④位置
⑤回转弹簧
⑥闭合接点
⑦多位置闭合接点
2、 如何看PLC图:在看连采机电气原理图时,对于PLC我们主要能看懂输入PLC的线和输出PLC的线就行了,具体PLC内部的逻辑图后面将详细讲解。输入线数字的前面用“X
”表示,输出线数字的前
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面用“Y”表示,电源线用“Z”表示。
3、 如何看行走触发模块图:与看PLC图相似,主要能看懂输入和对应的输出就行。
4、 各控制电源:连采机控制用的110V 电源用ZA1和ZA2表示,其中ZA2是公用的返回线,110V 电源主要用于各漏电继电器和各接触器线圈。24V 电源用ZB1和ZB2表示,其中ZB2是公用的返回线,24V 电源主要是各操作开关和各保护接点的PLC输入。
二、12CM15型连采机电气原理图分析(参照JM5285手册图纸)
从主回路到控制回路,找到每一个电气元件在图纸上的位置。
三、分析连采机漏电检测单元的内部原理
连采机的保护主要有漏电、短路、过载、温度等。除漏电保护外,其它都比较简单。所以这里只对各电机的漏电保护进行分析如下:
1、EL3漏电装置:
连采机各交流电机漏电检测系统由EL3漏电保护单元及其外电路组成。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。EL3的1号端和2号端接15V交流电源。
当给连采机供电以后,则漏电保护单元便有15V电源输入。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6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
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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,它串入各电机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。
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2、行走直流电机的漏电装置:
当司机合上连采机的主断路器时,牵引接地漏电电路自动检查牵引电机是否有故障,如果要对牵引电机回路中的接地故障进行人工检测,则可把接地漏电检测开关转到MOTOR位置,然后把两个牵引开关都转到一档位置。显示装置上就会显示出检测结果。但是,牵引电机不会动作,要等到接地漏电试验开关转到复位置然后再到OFF位置后才行。要注意,左右牵引电机需要分别试验和复位。
牵引接地漏电装置有两种工作模式,即无载和有载。如果在无载时,牵引电机的对地电阻降低,控制电压+V1就会供给到直流电机的线路。这个电压通过接地端子5号导通,造成端子4和5之间和5和6之间电压不平衡。经过大约1S的延时,这个电压差使故障继电器RLF的电源接通,通过RLF的接点给PLC发出一个信号。牵引系统就跳闸,机器不能动作。
在牵引过程中,在带载时发生接地漏电,则PLC就会输出一个信号使继电器RLO吸合。这个继电器使控制电压V1从直流电机上隔离。这时,保护装置就与无载时动作一样,只是它由牵引SCR整流桥来供电。如图如示。
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第二章
久益12CM15型连采机
电控系统以及PLC内容介绍
第一节
各交流电机控制回路分析
一、 WD(看门狗)继电器回路:
连采机电气部分的介绍
在PLC逻辑电路每次送电时,一个电源脉冲信号起到清零的作用并使PLC逻辑电路复位。如果PLC逻辑电路发生了故障,看门狗继电器就不能正常工作,为使看门狗继电器恢复正常工作,必须清除每一个故障,使逻辑电路的CPU能够正常工作,所以WD(看门狗)继电器起检测PLC逻辑电路内部功能的作用,控制所有交流接触器线圈的回路,当手动起动泵电机时,将油泵开关打至启动位置,则PS继电器吸合,如果PLC逻辑电路内部无故障工作正常的话,输出继电器Q41吸合,那么看门狗继电器WD吸合。手动操作时还要经过控制开关的3#和4#端子。
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二、 泵电机回路:
连采机电气部分的介绍
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泵电机原理分析
给连采机送上电后,在没有故障的情况下,显示器上应当显示的是当前时间,这时便可起动泵电机了。在起动泵电机前,要先将控制开关的手柄打在“MANUAL”(手动)位置,则该开关的1、2端子和3、4端子接通,24V直流控制电压的正端ZB1通过1、2端加到PLC的电源输入端X11;同时402#与ZA2接通,为各电机的接触器吸合创造了条件。然后按下列步骤起动泵电机:
1、将PUMP(泵)开关旋转到“START”(起动)位置,然后释放,让其弹簧返回到“RUN”(运行)位置。则该开关的4、3端子接通,6、5端子接通(返回到“运行”后,6、5端子又断开)。由图可见,直
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流24V电压的正端ZB1经ESR继电器的常闭接点到E/L TEST/ RESET(漏电试验/复位)开关的5、1端子,再到CUTTER(截割)开关的6、2、4端子,最后到泵开关的4端子。当泵开关在“起动”位置时,PLC输入继电器I02和I01得电,它们的常闭触点断开,使PSR继电器失电,在REL继电器回路中,I01常开和PSR常闭两触点均闭合,而Q01线圈尚未得电,其常闭触点Q01也为闭合,故REL得电,并自保。此时,即使泵开关返回到“运行”位置,REL仍可保持带电状态。TD1为延时继电器,在它得电前,其常闭触点为闭合状态,因此,REL得电后,Q06也得电。Q06为PLC的一个输出继电器,其常开触点闭合,使110V控制电压加到漏电检查继电器ELD上,进行泵电路漏电检查。ELD的触点在主电路中泵电机的漏电 保护回路中,ELD触点闭合后,泵电机定子三相端所接的三相星形连接电抗器的中性点通过ELD触点与控制电路中的EL3漏电保护单元接通,对泵电机主电路进行漏电检查。I60为漏电检测单元到PLC的输入继电器,没有漏电故障时,I60继电器不带电,在PLC程序中,TD1继电器回路中的I60常闭触点为闭合状态,1S以后,TD1动作,其在Q06回路中的I60常闭触点断开,Q06失电,ELD失电,使漏电检查回路断开。显示器VDU显示“PUMP READY”(泵准备好)。
2、重新将泵开关旋到起动位置,进行起动。该操作必须在VDU显示“泵准备好”后3S 内完成,否则PLC控制程序使你无法起动泵电机。在控制程序的Q01回路中,串接有输入继电器I55、I65、I66、I41及I22的触点。I55输入端外接泵过载继电器OLD1、OLD2、OLD3
连采机电气部分的介绍
的常闭触点;I65外接油位开关OLS的常闭触点(油位正常时闭合);I66外接油温开关OLT的常开触点(油温正常时断开);I41外接泵温度开关PT的常闭触点(泵不过热时闭合);I22外接瓦斯探头常闭触点CH4(瓦斯浓度不超过1.2%时闭合)。因此,在油位、油温、泵温、瓦斯浓度均正常及泵电机无过载的条件下,Q01中的 I55、I65、I66、I41及I22各触点均为闭合。TD1在漏电检查完成后也已闭合。因此,再次将泵开关旋到起动位置时,Q01回路闭合,Q01线圈得电,其输出触点闭合,使主电路中控制泵电机的接触器D的线圈得电,给泵电机接通电源。同时D接触器的一个辅助触点闭合,使PLC的X49输入端与+24V电源接通,输入继电器I49得电,其触点I49与I02触点串接后形成Q01回路的自保电路,保持泵电机接通电源。此时,松开泵开关,其自动从“起动”位置弹回到“运行”位置,I01失电,但I02仍带电,Q01回路保持闭合通路。如果漏电检测单元检测到漏电故障,则它向PLC的X60输入端发出信号,PLC的I60输入继电器得电,其在PLC控制程序中的常闭触点I60断开,TD1继电器不会带电,此时,即使将泵开关转到起动位置,但由于TD1不通,Q01回路不能闭合,泵电机也不能起动。
3、正常停机时,将泵开关旋到“OFF”(停机)位置。由线路图可见,此时泵开关的3、4和6、5两端子间均为断开,因此I01和I02均断电,Q01回路断电,Q01触点断开,接触器D失电,使泵电机主电路切断。
根据以上分析,泵电机回路的保护主要有以下几种:
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