CN106061179B - 一种井下安全供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种井下安全供电装置，包括固定托板、绝缘仓、保护电路板、控制电路板，绝缘仓安装在固定托板上形成密封空仓，在固定托板上设置有卡接槽和隔离板，保护电路板垂直安装进卡接槽中，隔离板将密封空仓分割成若干空间，保护电路板位于一个独立空间中，控制电路板安装在隔离板上并与保护电路板垂直连接，高频隔离变压器安装在控制电路板上并位于隔离板形成的一个空间中。本发明采用独特的安装结构和电路设计，交流输入电压宽至27～264V，体积小，重量轻，带负载能力强，克服了井下电源波动带来的影响，为井下设备、系统提供可靠安全、经济并具有良好供电质量的电源，彻底解决了现有技术存在的问题。

Description

一种井下安全供电装置
技术领域
本发明涉及一种供电装置，尤其涉及一种井下安全供电装置。
背景技术
煤矿井下采用交流电电压等级有：6000V、1140V、660V、380V、127V、36V。6000V为矿区内高压配电电压或动力电压；660V为井下低压配电电压或动力电压；1140V为采煤机的专用电压；127V为井下照明、手持式电钻的电压；36V为控制电压，也叫安全电压。
随着煤矿管理现代化的需要，以智能电子设备为核心的数据采集和控制系统越来越多地被煤矿选用。由于煤矿生产是井下作业，生产场所空间狭小，空气潮湿，顶板有压力，井下有涌水而且还有瓦斯和煤尘。特别是采掘工作面，电气设备移动频繁，负荷变化大；大型采掘设备直接启动，强大的电流冲击着电网，因此，矿井供电必须保证安全、可靠、经济，且有良好的供电质量和供电能力。
其中：供电可靠，即要求供电不中断。供电安全，井下作业存在有爆炸危险的瓦斯和煤尘，因而不仅发生人身触电和电火灾的可能性比地面大，而且会导致瓦斯、煤尘爆炸严重后果。有良好的供电质量。这主要是指供电频率和供电电压偏离额定值的幅度不超过允许的范围，否则，电气设备的远行情况将会显著恶化，甚至损坏电气设备。一般电力设备使用的交流供电标准频率为50赫兹，偏差不超过±0.2～±0.5，电压不超过±7％。供电经济，尽量做到供电系统简单、操作方便、基本建设投资和运行维护费用低。
而数据采集和控制系统的引入，拓展了对电源输出的要求，不再只限于127V和36V，同时智能电子设备对电源的要求必须符合上述要求，并且对电源供电质量要求更高，而现有井下统计数据显示，智能电子设备的故障中约有70%是由于电源工作不稳引起的，这直接影响了数据采集单元的准确性、可靠性、稳定性，影响到系统性能的好坏，关系到矿井安全生产、抗灾能能力和矿工的安危。因此，需要一种供电可靠、安全、经济，并具有良好供电质量的井下安全供电装置。
发明内容
本发明的目的在于解决当前技术中存在的问题，提供一种供电可靠、安全、经济，并具有良好供电质量的井下安全供电装置。
为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种井下安全供电装置，包括固定托板、绝缘仓、保护电路板、控制电路板，绝缘仓安装在固定托板上形成密封空仓，在固定托板上设置有卡接槽和隔离板，保护电路板垂直安装进卡接槽中，隔离板将密封空仓分割成若干空间，保护电路板位于其中一个独立空间中，控制电路板安装在隔离板上，并与保护电路板垂直连接，高频隔离变压器安装在控制电路板上，并位于隔离板形成的另一个空间中。
进一步的，所述固定托板上设置沉头槽，绝缘仓上设置螺丝孔，螺栓通过沉头槽与螺丝孔连接，完成固定托板与绝缘仓的连接。
进一步的，所述绝缘仓上设置接线端子，在绝缘仓一端设置3个进线接线端子，另一端设置2个出线接线端子，在出线接线端子旁的绝缘仓上设置输出灯指示窗。
更进一步的，所述3个进线接线端子分别为间隔分布在绝缘仓一端的N柱、L柱和地线柱，2个出线接线端子为正极柱和负极柱，进线电压为交流27～264V。
进一步的，所述保护电路板上设置有EMI滤波模块、AC/DC模块，EMI滤波模块的输入端连接进线接线端子，输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块输出至控制电路板。
更进一步的，所述控制电路板包括依次连接的高频隔离变压器、输出稳压电路、输出滤波电路、两级过压过流保护电路、直流输出电路，以及连接高频隔离变压器输出端的低压启动模块，连接低压启动模块的MCU，连接两级过压过流保护电路输出端的隔离控制电路，与隔离控制电路连接的输出控制器，AC/DC模块的输出端同时连接输出控制电路和高频隔离变压器，两级过压过流保护电路的输出端反馈信号至MCU和隔离控制电路。
更进一步的，所述进线接线端子接生产现场交流低压电网，经EMI滤波模块处理，消除电网引入杂波并实现电压保护之后，输出至AC/DC模块，将交流电转换为直流电，AC/DC模块的输出端接高频隔离变压器，同时接输出控制电路，高频隔离变压器输出端接输出稳压电路，同时接低压启动模块，低压启动模块的输出端接MCU，输出稳压电路输出端接输出滤波电路，输出滤波电路输出端接两级过压过流保护电流电路，经两级过压过流保护电路输出端输出至直流输出电路，用于直流负载；从两级过压过流保护电路的输出端反馈信号给MCU和隔离控制电路，其中反馈给MCU的信号用于控制低压启动模块工作，反馈给隔离控制电路的信号经隔离控制电路反馈给输出控制电路，用于在过压、过流、短路保护时控制输出控制电路暂时关闭，延时启动，保护电源安全。
本发明的有益效果在于：由于采用独特的安装结构和电路设计，使得交流输入电压宽至27～264V，可驱动带有DC-DC模块的电路；通过两级过压过流保护，向I类矿用本质安全型设备提供电源，具有输入电压范围宽，体积小，重量轻，带负载能力强等特点，克服了井下电源波动带来的影响，为井下低压监测设备、传感器、智能仪器、井下皮带运输系统、视频监控系统、电力监控系统等提供可靠、安全、经济，并具有良好供电质量的电源，彻底解决了现有技术存在的问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
图1 本发明的结构示意图；
图2 本发明的电路原理框图。
图中：1、固定托板，2、绝缘仓，3、接线端子，4、高频隔离变压器，5、保护电路板，6、控制电路板，7、隔离板，8、螺栓。
具体实施方式
如图1、2所示，一种井下安全供电装置，包括固定托板1、绝缘仓2、保护电路板5、控制电路板6，绝缘仓2安装在固定托板1上形成密封空仓，在固定托板1上设置有卡接槽和隔离板7，保护电路板5垂直安装进卡接槽中，隔离板7将密封空仓分割成若干空间，保护电路板5位于其中一个独立空间中，控制电路板6安装在隔离板7上，并与保护电路板5垂直连接，高频隔离变压器4安装在控制电路板6上，并位于隔离板7形成的另一个空间中。
所述固定托板1上设置沉头槽，绝缘仓2上设置螺丝孔，螺栓8通过沉头槽与螺丝孔连接，完成固定托板1与绝缘仓2的连接。
所述绝缘仓上设置接线端子3，在绝缘仓一端设置3个进线接线端子，另一端设置2个出线接线端子，在出线接线端子旁的绝缘仓上设置输出灯指示窗。
所述3个进线接线端子分别为间隔分布在绝缘仓一端的N柱、L柱和地线柱，2个出线接线端子为正极柱和负极柱，进线电压为交流27～264V。
所述保护电路板5上设置有EMI滤波模块、AC/DC模块，EMI滤波模块的输入端连接进线接线端子，输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块输出至控制电路板。
所述控制电路板6包括依次连接的高频隔离变压器、输出稳压电路、输出滤波电路、两级过压过流保护电路、直流输出电路，以及连接高频隔离变压器输出端的低压启动模块，连接低压启动模块的MCU，连接两级过压过流保护电路输出端的隔离控制电路，与隔离控制电路连接的输出控制器，AC/DC模块的输出端同时连接输出控制电路和高频隔离变压器，两级过压过流保护电路的输出端反馈信号至MCU和隔离控制电路。
所述进线接线端子接生产现场交流低压电网，经EMI滤波模块处理，消除电网引入杂波并实现电压保护之后，输出至AC/DC模块，将交流电转换为直流电，AC/DC模块的输出端接高频隔离变压器，同时接输出控制电路，高频隔离变压器输出端接输出稳压电路，同时接低压启动模块，低压启动模块的输出端接MCU，输出稳压电路输出端接输出滤波电路，输出滤波电路输出端接两级过压过流保护电流电路，经两级过压过流保护电路输出端输出至直流输出电路，用于直流负载；从两级过压过流保护电路的输出端反馈信号给MCU和隔离控制电路，其中反馈给MCU的信号用于控制低压启动模块工作，反馈给隔离控制电路的信号经隔离控制电路反馈给输出控制电路，用于在过压、过流、短路保护时控制输出控制电路暂时关闭，延时启动，保护电源安全。
本发明由于采用独特的安装结构和电路设计，使得交流输入电压宽至27～264V，输出直流12V/2A，可驱动带有DC-DC模块的电路；通过两级过压过流保护，向I类矿用本质安全型设备提供电源，具有输入电压范围宽，体积小，重量轻，带负载能力强等特点，克服了井下电源波动带来的影响，为井下低压监测设备、传感器、智能仪器、井下皮带运输系统、视频监控系统、电力监控系统等提供可靠、安全、经济，并具有良好供电质量的电源，彻底解决了现有技术存在的问题。
申请实施例只是用于说明本申请所公开的技术特征，本领域技术人员通过简单的替换所进行的改变，仍然属于本申请所保护的范围。

Claims (7)

1.一种井下安全供电装置，其特征在于：包括固定托板、绝缘仓、保护电路板、控制电路板，绝缘仓安装在固定托板上形成密封空仓，在固定托板上设置有卡接槽和隔离板，保护电路板垂直安装进卡接槽中，隔离板将密封空仓分割成若干空间，保护电路板位于其中一个独立空间中，控制电路板安装在隔离板上，并与保护电路板垂直连接，高频隔离变压器安装在控制电路板上，并位于隔离板形成的另一个空间中。
2.根据权利要求1所述的井下安全供电装置，其特征在于：所述固定托板上设置沉头槽，绝缘仓上设置螺丝孔，螺栓通过沉头槽与螺丝孔连接，完成固定托板与绝缘仓的连接。
3.根据权利要求1所述的井下安全供电装置，其特征在于：所述绝缘仓上设置接线端子，在绝缘仓一端设置3个进线接线端子，另一端设置2个出线接线端子，在出线接线端子旁的绝缘仓上设置输出灯指示窗。
4.根据权利要求3所述的井下安全供电装置，其特征在于：所述3个进线接线端子分别为间隔分布在绝缘仓一端的N柱、L柱和地线柱，2个出线接线端子为正极柱和负极柱，进线电压为交流27～264V。
5.根据权利要求1所述的井下安全供电装置，其特征在于：所述保护电路板上设置有EMI滤波模块、AC/DC模块，EMI滤波模块的输入端连接进线接线端子，输出端连接AC/DC模块，AC/DC模块输出至控制电路板。
6.根据权利要求5所述的井下安全供电装置，其特征在于：所述控制电路板包括依次连接的高频隔离变压器、输出稳压电路、输出滤波电路、两级过压过流保护电路、直流输出电路，以及连接高频隔离变压器输出端的低压启动模块，连接低压启动模块的MCU，连接两级过压过流保护电路输出端的隔离控制电路，与隔离控制电路连接的输出控制器，AC/DC模块的输出端同时连接输出控制电路和高频隔离变压器，两级过压过流保护电路的输出端反馈信号至MCU和隔离控制电路。
7.根据权利要求6所述的井下安全供电装置，其特征在于：所述进线接线端子接生产现场交流低压电网，经EMI滤波模块处理，消除电网引入杂波并实现电压保护之后，输出至AC/DC模块，将交流电转换为直流电，AC/DC模块的输出端接高频隔离变压器，同时接输出控制电路，高频隔离变压器输出端接输出稳压电路，同时接低压启动模块，低压启动模块的输出端接MCU，输出稳压电路输出端接输出滤波电路，输出滤波电路输出端接两级过压过流保护电流电路，经两级过压过流保护电路输出端输出至直流输出电路，用于直流负载；从两级过压过流保护电路的输出端反馈信号给MCU和隔离控制电路，其中反馈给MCU的信号用于控制低压启动模块工作，反馈给隔离控制电路的信号经隔离控制电路反馈给输出控制电路，用于在过压、过流、短路保护时控制输出控制电路暂时关闭，延时启动，保护电源安全。
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