CN104674877A - 一种电动液压挖掘机控制系统 - Google Patents

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本发明公开了一种电动液压挖掘机控制系统，属于电动机械控制技术领域，包括前端变压器(1)、接线箱、集电环、高压电控柜、高压电动机(12)、联轴器及液压泵，配电电网通过高压电缆线依次经过前端变压器(1)、接线箱、集电环和高压电控柜将电能传递给高压电动机(12)，高压电动机(12)通过联轴器与液压泵传动连接。将电网电力接入液压挖掘机，用高压电动机带动液压泵，为机器提供动力；其可大大节约机器的使用成本，并可实现零污染、零排放。

Description

一种电动液压挖掘机控制系统
技术领域
本发明涉及一种电动液压挖掘机控制系统，属于电动机械控制技术领域。
背景技术
动力系统是液压挖掘机的核心部件,其性能直接关系到液压挖掘机的性能及使用成本。传统的液压挖掘机均采用柴油机作为机器的动力源。柴油机作为动力源的液压挖掘机具有技术及配套资源成熟，机器转场方便，受周边环境因素影响小的特点。而大型液压挖掘机通常使用在大型矿山区域，因为柴油发动机功率较高，单位时间内的燃油消耗较高，需要使用专用的油品供应车辆配送燃油。燃油消耗及燃油运输成本无形中提高了机器的使用成本。
应用在大型矿山区域的大型液压挖掘机其使用特点是在同一地点工作时间长，不频繁转场。同时，矿区通常有方便的电力资源。如果以电力能源为挖掘机提供能源，单位时间内机器的使用费用会大幅度降低，而且机器可以完全意义上实现零污染、零排放，更符合目前节能减排的趋势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种电动液压挖掘机控制系统，将电网电力接入液压挖掘机，用高压电动机带动液压泵，为机器提供动力；其可大大节约机器的使用成本，并可实现零污染、零排放。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该电动液压挖掘机控制系统，包括前端变压器、接线箱、集电环、高压电控柜、高压电动机、联轴器及液压泵，配电电网通过高压电缆线依次经过前端变压器、接线箱、集电环和高压电控柜将电能传递给高压电动机，高压电动机通过联轴器与液压泵传动连接。
进一步，所述的高压电控柜包括高压隔离开关、高压限流熔断器、电压互感器、相序检测装置、综合微机保护装置、高压断路器、高压限流熔断器、电流互感器、高压真空接触器KM1、热继电器、电压传感器、电压表、电流传感器和电流表，高压隔离开关分别与高压断路器和高压限流熔断器电连接，高压限流熔断器通过电压互感器与综合微机保护装置电连接，相序检测装置、电压传感器和电压表设置在电压互感器和综合微机保护装置之间的电路上；高压断路器分别与高压限流熔断器和综合微机保护装置电连接，高压限流熔断器与电流互感器电连接，电流互感器与综合微机保护装置电连接，热继电器、电流传感器和电流表设置在电流互感器与综合微机保护装置之间的电路上；电流互感器通过高压真空接触器KM1与高压电动机电连接。
进一步，还包括高压真空接触器KM2和限流电阻，高压真空接触器KM2和限流电阻串联后并联在高压真空接触器KM1的两端。
进一步，还包括高压真空接触器KM2、自耦变压器TA和高压真空接触器KM1的常闭点，高压真空接触器KM2、自耦变压器TA和高压真空接触器KM1的常闭点依次串联后并联在高压真空接触器KM1的两端。
进一步，还包括高压避雷装置，所述的高压避雷装置设置在高压隔离开关与高压断路器之间的电路上。
进一步，还包括过电压保护装置，所述的过电压保护装置设置在电流互感器与综合微机保护装置之间的电路上。
优选的，所述的联轴器为高弹性联轴器。
优选的，所述的液压泵为柱塞式变量泵。
与现有技术相比，本发明采用高压电动机替代大功率燃油发动机，将电网电力接入液压挖掘机，用高压电动机带动液压泵，为机器提供动力。其可大大节约机器的使用成本，并可实现零污染、零排放。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的原理图；
图3是本发明中电机直接起动原理图；
图4是本发明中电机采用串电阻或电抗降压起动原理图；
图5是本发明中电机采用自偶变压器起动原理图。
图中：1、前端变压器，2、高压隔离开关，3、高压限流熔断器，4、电压互感器，5、相序检测装置，6、综合微机保护装置，7、高压避雷装置，8、高压断路器，9、高压限流熔断器，10、电流互感器，11、过电压保护装置，12、高压电动机，13、热继电器，14、电压传感器，15、电压表，16、电流传感器，17、电流表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括前端变压器1、接线箱、集电环、高压电控柜、高压电动机13、联轴器及液压泵，配电电网通过高压电缆线依次经过前端变压器1、接线箱、集电环和高压电控柜将电能传递给高压电动机12，高压电动机12通过联轴器与液压泵传动连接。
如图2和图3所示，所述的高压电控柜包括高压隔离开关2、高压限流熔断器3、电压互感器4、相序检测装置5、综合微机保护装置6、高压断路器8、高压限流熔断器9、电流互感器10、高压真空接触器KM1、热继电器13、电压传感器14、电压表15、电流传感器16和电流表17，高压隔离开关2分别与高压断路器8和高压限流熔断器3电连接，高压限流熔断器3通过电压互感器4与综合微机保护装置6电连接，相序检测装置5、电压传感器4和电压表15设置在电压互感器4和综合微机保护装置6之间的电路上；高压断路器8分别与高压限流熔断器9和综合微机保护装置6电连接，高压限流熔断器9与电流互感器10电连接，电流互感器10与综合微机保护装置6电连接，热继电器13、电流传感器16和电流表17设置在电流互感器10与综合微机保护装置6之间的电路上；电流互感器10通过高压真空接触器KM1与高压电动机12电连接。
如图4所示，还包括高压真空接触器KM2和限流电阻，高压真空接触器KM2和限流电阻串联后并联在高压真空接触器KM1的两端。这种方式为通过电阻或电抗降压起动高压电动机12，首先控制高压真空接触器KM2接通，待电机运转后接通高压真空接触器KM1断开高压真空接触器KM2。降压起动的方式起动电流更小，可减少对电网的冲击，但电阻或电抗或产生较大电能损耗，且电阻或电抗的体积较大。
如图5所示，还包括高压真空接触器KM2、自耦变压器TA和高压真空接触器KM1的常闭点，高压真空接触器KM2、自耦变压器TA和高压真空接触器KM1的常闭点依次串联后并联在高压真空接触器KM1的两端。采用自耦变压器的起动方式，首先控制高压真空接触器KM2接通，电压经自耦变压器TA降压后接入高压电动机12，待高压电动机12运转后接通高压真空接触器KM1，同时高压真空接触器KM1的常闭点断开，再控制高压真空接触器KM2断开。自耦变压器的起动方法起动会更为平缓，电能损耗更小，其体积相对电阻或电抗较小，但成本更高。
作为本发明的一种改进，还包括高压避雷装置7，所述的高压避雷装置7设置在高压隔离开关2与高压断路器8之间的电路上。增加高压避雷装置7能在雷雨天气作业时避免因雷电发生危险。
作为本发明的另一种改进，还包括过电压保护装置11，所述的过电压保护装置11设置在电流互感器10与综合微机保护装置6之间的电路上。采用过电压保护装置11对系统的运行起到更好的保护作用。
进一步，所述的联轴器为高弹性联轴器；所述的液压泵为柱塞式变量泵。
电动机的启动过程：电网电压经前端变压器1变压后，通过高压电缆再经接线箱、集电环接入高压电控柜内部后，由高压隔离开关2控制电源的通断，高压断路器8作为短路保护及远程通断控制装置，控制系统电源的通断，再经高压熔断器9，接入到高压真空接触器KM1。通过对高压真空接触器KM1的控制即可完成高压电动机12的起动。最后的启动过程可根据现场实际情况选择直接启动方式、降压起动方式或采用自耦变压器的起动方式。
安全保护功能实现：
过电压保护：通过电压互感器4检测系统电压，电压表15显示系统电压，电量传感器14将电压传输给综合微机保护装置6，当电压过高时综合微机保护装置6控制高压断路器8断开系统电源，实现过压保护。在过电压的瞬间或有脉冲过电压时，高压断路器8还未动作时，过电压保护装置11可将多余电压分流，实现对电机的保护。
过电流保护：通过电流互感器10检测系统电压，电流表17显示系统电压，电量传感器16将电流传输给综合微机保护装置6，当电流过高时综合微机保护装置6控制高压断路器8断开系统电源，实现过电流保护。
相间短路保护：当发生相间短路时，相电流会升高，高压限流熔断器9或高压限流熔断器3会熔断，切断电源。
错相缺相保护：通过相序检测装置5检测缺相或错相，并将数据传输给综合微机保护装置6，综合微机保护装置6控制高压断路器8断开系统电源。
防雷保护：通过高压避雷装置7，在雷击时对电流导流，避免因雷击对元件及人员造成伤害。

Claims (8)

1.一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，包括前端变压器(1)、接线箱、集电环、高压电控柜、高压电动机(12)、联轴器及液压泵，配电电网通过高压电缆线依次经过前端变压器(1)、接线箱、集电环和高压电控柜将电能传递给高压电动机(12)，高压电动机(12)通过联轴器与液压泵传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述的高压电控柜包括高压隔离开关(2)、高压限流熔断器(3)、电压互感器(4)、相序检测装置(5)、综合微机保护装置(6)、高压断路器(8)、高压限流熔断器(9)、电流互感器(10)、高压真空接触器KM1、热继电器(13)、电压传感器(14)、电压表(15)、电流传感器(16)和电流表(17)，高压隔离开关(2)分别与高压断路器(8)和高压限流熔断器(3)电连接，高压限流熔断器(3)通过电压互感器(4)与综合微机保护装置(6)电连接，相序检测装置(5)、电压传感器(4)和电压表(16)设置在电压互感器(4)和综合微机保护装置(6)之间的电路上；高压断路器(8)分别与高压限流熔断器(9)和综合微机保护装置(6)电连接，高压限流熔断器(9)与电流互感器(10)电连接，电流互感器(10)与综合微机保护装置(6)电连接，热继电器(13)、电流传感器(16)和电流表(17)设置在电流互感器(10)与综合微机保护装置(6)之间的电路上；电流互感器(10)通过高压真空接触器KM1与高压电动机(12)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，还包括高压真空接触器KM2和限流电阻，高压真空接触器KM2和限流电阻串联后并联在高压真空接触器KM1的两端。
4.根据权利要求2所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，还包括高压真空接触器KM2、自耦变压器TA和高压真空接触器KM1的常闭点，高压真空接触器KM2、自耦变压器TA和高压真空接触器KM1的常闭点依次串联后并联在高压真空接触器KM1的两端。
5.根据权利要求2所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，还包括高压避雷装置(7)，所述的高压避雷装置(7)设置在高压隔离开关(2)与高压断路器(8)之间的电路上。
6.根据权利要求2所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，还包括过电压保护装置(11)，所述的过电压保护装置(11)设置在电流互感器(10)与综合微机保护装置(6)之间的电路上。
7.根据权利要求1所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述的联轴器为高弹性联轴器。
8.根据权利要求1所述的一种电动液压挖掘机控制系统，其特征在于，所述的液压泵为柱塞式变量泵。
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