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矿用隔爆兼本质安全型电气软启动器研制

2005/12/5 9:37:45       

  摘 要 介绍QJR1-300/1140矿用隔爆兼本质安全型交流软启动器工作原理、主要技术指标、速度和电流双闭环系统,介绍现场安装、调试及使用。
  关键词 电气软启动器 电流限制 速度环 电流环

Research and Manufacture on the Flame Proof
and Intrinsic ally Safe Type Electric Soft Starter for Mine

  Zhang Chun
(Complex Machinery Management Center,
Yan Zhou Mining (Group) Compapy, Zhou Cheng 273500)
Ma Fuwan
(Machinery Manufacture and Repair Plant,
Yan Zhou Mining (Go up) Company, Zhou Cheng 273500)

  Abstract The paper presents the work rule of the QJR1-300/1140 flame proof and intrinsica lly safe type alternating
current soft starter,main technical target,rate,curr ent double rings system,and installation,test and usage.
  Key Words Electric soft starter Current limited Rateringring Currentring

0 前 言
  随着煤炭生产规模的不断扩大,带式输送机装机功率越来越大,因此,对设备的启动提出了新的要求。为了减小电动机启动时引起的冲击和震动,延长胶带使用寿命,要求对电动机实现软启动。软启动分机械磨擦方式,液压方式和电气控制方式三种,前二者存在一定的缺点。变频调速装置虽然调速性能好,但由于受晶闸管质量及散热问题的限制,难以用在井下软启动控制器较小的防爆腔内。相反,交流调压调速装置体积小、调速性能好,近几年得到了快速的发展。但国内普遍使用的交流调压调速软启动器采用时间开环控制,对带式机的恒转矩、变负荷设备启动加速度无法控制。为此,和上海煤科分院共同开发研制了一种新型的QJR1-300/1140矿用隔爆兼本质安全型交流软启动器,它是一种集光、机、电一体化的新技术产品,可以实现重负荷软启动,具有启动电流小、启动速度平衡可靠、胶带无震动、对电网冲击小等优点,且启动为“S”型曲线,从而延长胶带使用寿命。

1 电气软启动器基本工作原理
  QJR1-300/1140矿用隔爆兼本质安全型交流软启动器以反并联的三组大功率晶闸管作为软开关,采用英国EUROTHERM公司的590系列传动控制器(16位微处理器)为核心、为主控器,由可控硅组件、阻容吸收回路、电流互感器、磁电式速度传感器、速度反馈整形电路构成一套具有速度反馈外闭环和电流反馈内闭环双闭环功能的交流调压调速系统(见原理框图),来控制大功率晶闸管和接触器吸合或断开。在电机启动过程中,传动控制器根据带速传感器信号和电流反馈信号对电机自动实现“S”型曲线控制,保证启动加速度在0.1m/s2≤a≤0.3m/s2范围内平滑可靠地完成启动过程。当速度升至额定转速的90%时,传动控制器控制旁路交流接触器将晶闸管主回路短接,使电机直接投入电网全压运行。

1-1.gif (5069 bytes)

软启动器原理框图
  U-晶闸管调压器  K-交流接触器
  H-电流互感器  G-给定器
  ASR-速度调节器  ACR-电流调节器
  BPF-触发器   TG-速度传感器

2 主要技术指标
  电动机电源电压:交流660V/1140V、50/60Hz
  额定电流:300A
  最大电流过载倍数:6
  最大控制功率:315kW
  启动时间:0~60s(可调)
  控制带速启动加速度:0.1m/s2≤a≤0.3m/s2
  启动电流限制:额定电流1.5~3倍(可调)
  输出方式:双向晶闸管三相全波相位控制
  触发方式:整体铁氧亚敏电阻,三相RC缓冲器
  可控硅:KP800/4000V
  工作制:断续
  冷却方式:自然冷却

3 电流限定
  一般电动机启动时对电网施加的启动电流比电动机的额定电流高出7~8倍,采用电流调节器是为了把启动电流限制在允许的范围内,以获得良好的稳态和动态特性。该软启动器电流反馈信号由电流互感器取出,经整流后加到触发控制器上。如果启动电流较大,则电流反馈信号大,差值小,触发控制器输出小,交流电压小,主回路中电流就不会增大太快,启动电流被限制在额定电流的1.5~3倍。同时,电流的限定可使带有高惯性负载的电机限流延时启动,这一特性又可以降低电网启动压降,有利于设备重负荷启动。

4 速度闭环调节
  给定“S”型速度曲线,通过编程直接送入590传动控制器中的速度环比例积分调节器。速度反馈信号取自胶带机滚筒上的速度传感器,传感器将采集到的信号也送入590传动控制器中的速度环比例积分调节器。由590传动控制器自动完成速度闭环调节。

5 速度环与电流环的关系
  速度给定和速度反馈被送入590传动控制器中的速度环比例积分器,比例积分器输出电流给定信号。电流给定信号与通过电流互感器采集到的电流反馈信号被送入电流环比例积分调节器,产生电流环的输出信号,即触发信号。触发信号送入触发控制器控制大功率晶闸管和接触器吸合断开,从而控制电机自动实现“S”型曲线控制,保证启动加速度始终控制在0.1~0.3m/s2范围内平滑可靠地完成启动过程,使启动不受载荷的影响。同时,克服开环控制系统中由于载荷变化而引起的加速度失控现象。

6 现场安装、调试及使用
  1998年3月27~30日,在兖矿公司济宁二号煤矿4302工作面SSJ1200/2×200胶带机上进行了安装、调试。该胶带机长600m,带速为3.15m/s,胶带机整体呈小角度下运趋势,但起伏较大。驱动电机200kW,额定电压1140V,额定电流120.8A。设定启动加速度a=0.1m/s2,重载启动试验,启动时间28s,启动平稳,胶带无跳动现象,最大电流400A,为额定电流的3.3倍,无大的电流冲击现象。轻载启动电流冲击和震动更小,胶带更平稳。以后转入正常使用,效果良好。

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