CN203057039U - 一种矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器，所述软起动器包括安装在撬形底架上的大方形隔爆外壳和由前门控制板及交流真空接触器、可控硅及电器、元件组成的抽芯架以及隔离换向开关板。所述大方形隔爆外壳可分成接线腔和主腔二个独立的防爆部分，所述接线腔位于所述主腔体的上方，所述接线腔集中了全部主回路与控制回路的进出线端子，所述主腔由主腔壳体与前门包容组成，所述软起动器还包括智能型控制器，所述智能型控制器由电流、电压传感器、主控板及中文显示屏三部分组成。

Description

一种矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器

技术领域

本实用新型涉及到一种真空交流软起动器，更具体地说，涉及到一种矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器。 

背景技术

原有的煤矿井下皮带运输机大量采用QJZ系列普通性质的隔爆兼本质安全型真空电磁起动器，满足不了皮带机的重载要求，当重载时电动机产生堵载电流，烧坏电动机，减少了大量的运输时间，迫使采煤工作面停止作业生产，增加了各煤矿的损失。 

为此，本实用新型的目的就是为了克服上述缺陷，申请人发明了一种特为煤矿井下皮带运输机配套使用的矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器（以下简称软起动器）。该软起动器设计采用了新型智能化的控制器。适用于含有爆炸性气体（甲烷）和煤尘的矿井中。 

本实用新型的软起动器时间可调，具有分断能力强、带负载能力强，安全可靠等优点，防爆外壳采用大方型、快速开盖、接触器、可控硅及电器等元件组成的抽芯架、隔离换向开关板、便于生产和维修。采用先进XPR1-3000CN-400软起动控制器，控制器采用了先进的微处理器，高精度的数据处理及先进的保护算法，保护精度高、反应速度快。

软起动器具有漏电闭锁、断相、过压、欠压、过流、过载、三相不平衡、短路、过电压吸收等保护功能，并且能储存相应的故障信息，以及运行电流、电压、故障等工作状态信息。

软起动器可单独控制，也可联锁控制（以下简称联控），多台起动时正序延时起动，逆序停止直至第一台。

软起动器还适用于煤矿井下风机、水泵、绞车等设备的软起动和磁力起动。

总之我国煤炭生产机械化、自动化程度的不断提高，皮带机大运量，高速度日益增多。实现皮带机的软起动功能，是矿井运输、安全生产、延长皮带机寿命的关键问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，发明了一种新型的矿用隔爆型真空交流软起动器。 

本实用新型为矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器，所述软起动器包括安装在橇形底架上的大方型隔爆外壳、前门控制板和由交流真空接触器、可控硅及电器元件组成的抽芯架以及隔离换向开关板，所述大方形隔爆外壳可分成接线腔和主腔二个独立的防爆部分，所述接线腔位于所述主腔的上方，所述接线腔集中了全部主回路与控制回路的进出线端子，所述主腔由主腔壳体与前门包容组成，其特征在于，所述软起动器还包括多功能软起动控制器，所述控制器由电流、电压传感器、主控板及中文显示屏三部分组成，所述电流、电压传感器为空心电流互感器，直接穿在三相母线上，便可获得与一次侧电流成正比的电流信号。 

优先的，所述控制器对采集的模拟量及开关量进行快速的采样并完成运算处理，能实时地在中文显示屏上显示三相电流及单相电压、工作状态等。

优选的，所述控制器在出现故障时能根据故障性质决定跳闸的时间，显示屏显示故障信息，并记忆故障有关参数以便查询，并且其还可通过通讯接口与整个安全监视系统进行通讯。

本实用新型的矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器（以下简称软起动器），它同时具有矿用真空电磁起动机和真空交流软起动的功能，是一种机电一体化及微电子技术的高科技智能型产品。软起动器适用于交流660V、1140V电压的异步电动机重负荷软起动，以及各种情况下的电磁起动。主要是通过控制电压或控制电流上升实现对电动机的控制，其控制功能包括对电动机的操作，可控加速，运行或可控减速，软起动、软停，大大降低了电机的起动电流（由4Ie～7Ie改善为0.5Ie～４Ie可调），并减少了起动时冲击电流对电网及负载的冲击。控制方式可就地控制，也可远方控制，并可在停机时切换电动机的正、反转。软起动器的起动曲线可根据现场实际工况调整，从而减少起动时皮带机的冲击力，降低了对皮带机的损害，延长了皮带机的使用寿命。

综上所述，本实用新型的软起动器的有益效果是软起动的起动时间可调、分断能力强、寿命长、安全可靠等优点。防爆外壳采用大方形、快速开盖、抽芯架、便于生产和维修。采用先进的井下智能化多功能综合控制器，控制器采用了先进的微处理器，高精度的数据处理及先进的保护算法，保护精度高，反应速度快。能完成漏电闭锁、断相、过压、欠压、过流、过载、三相不平衡、短路、过电压吸收等保护功能。

附图说明

图1矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器的示意图； 

图2矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器的侧视图；

图3矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器的电气原理图；

图4为矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器的主控板端子示意图；

图5为矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器的脱扣保护时间曲线图；

图6为矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器的电压斜坡起动的输出电压波形示意图

具体实施方式

下面结合附图1和图2以实施例对本实用新型进行进一步说明。 

如图1所示，本实用新型的矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器由安装在撬形底架上的大方壳型隔爆外壳5、前门控制板4及接触器、可控硅及电器元器件组成的抽芯架组成。外壳5可分接线腔1和主腔2，2个独立的防爆部分，外型见图1。

接线腔1设置在主腔2的上方，它集中了全部主回路与控制回路的进出线端子，内有六个主接线柱，其中三个为电源进线接线柱，另外三个为负荷接线柱，另外还有三个九芯接线柱接到接线端子排用来多台联机、远控及通讯状态信号。主腔2由主腔壳体与前门包容组成。内部安装软起动器的主要部件，即接触器、可控硅及电器元件所组成的抽芯架、隔离换向开关板和操作组件、隔离换向开关板装在主腔2的右侧，隔离换向开关手柄后机械联锁装置在主腔2的前侧。

本实用新型的软起动器还包括控制器（图中未示出），其位于主腔2内，该控制器由电流、电压传感器、主控板及中文显示屏3三部分组成。电流传感器为空心电流互感器，直接分别穿在三相母线上,便可获得与一次侧电流成正比的电流信号。

控制器对采集的模拟量及开关量进行快速的采样并完成运算处理,能实时地在中文显示屏中显示三相电流及单相电压、联机信号。控制器在软起动器出现故障时能根据故障性质决定跳闸，中文显示故障信息，并记忆故障的有关参数以便查询，并且其还可通过通讯接口与整个安全监视系统进行通讯。

本实用新型采用先进的井下智能化多功能的综合控制器，控制器采用先进的微处理器，高精度的数据处理及先进的保护算法，保护精度高，反应速度快。能完成漏电闭锁、断相、过压、欠压、过流、过载、三相不平衡、短路、过电压吸收等多种保护。

本实用新型的软起动器的电气工作原理如图3所示，其以反并联的三组大功率晶闸管作为软起开关，以KZB多功能软起动控制器作为控制核心。在电动机的起动过程中，多功能软起动控制器根据用户预设的曲线对电动机进行自动控制，使其平滑可靠完成起动过程。当起动机起动过程完成后，交流真空接触器吸合，短接了所有的晶闸管，使电动机投入电网全压运行。

所述软起动器起动前准备：

a）将软起动器主腔内的钮子开关拨向软起动方向；

b）单机近控：K7和K8短接，外控2号线与9号线短接；

c）单机远控：K7和K8短接，拆开2号线与9号线，按图示连接外控按钮；

d）合上隔离换向开关，控制变压器有电（将K1电压转换开关转换到实际使用电压档），观察窗内的显示板亮，显示“SKFB”（上矿防爆）或“READY”（准备起动），说明控制电源有电，正常情况下漏电闭锁继电器（漏电闭锁检测）接点吸合才能起动。

所述软起动器起动过程：

单机远控：起动前控制变压器有电，BJ进行漏电闭锁检测、检测合格后则BJ的207、209接点闭合。

按下远控按钮→先导继电器2KA、3KA接点吸合→A6、B6接点闭合且自保→A8、B8接点闭合→中间继电器1KA线圈得点吸合→1KA接点吸合，同时RQ的09与10号线闭合，软起动进行（0～60s）→起动完成后RQ的01、02接点闭合KM吸合，旁路运行。控制器进入监控保护状态，显示屏显示运行电流。

双机（单机）联控：

首先单机运行（与单机远控过程相同），本台投入旁路后，KM吸合，其常开接点K5、K6闭合，则使下台的K1、K9外控线闭合，起动下一台电机（过程与单机远控相同）。

如下一台出现故障，则该台的RQ接点103、104断开，则上一台的K7、K8接点断开，影响到上一台的RQ的07与10号线断开，上一台停止工作。

多机联控时，RQ的故障接点向上传，逐步关闭上一台的电机，同时本机上的旁路接触器KM断开，则下一台的K1、K9线断开，关闭下一台的电机（可使用RQ上关机延时功能，往下台延时关机）。这些功能特别适合大功率双机驱动的主要运输机和其他联动工作机械而用。能使在线联控的所有电机停止运行。

故障停止：

软起动RQ随时监控电机工作状态，如出现断相、过载、过压、欠压、短路等故障，则RQ上的01、02接点自动断开，电机停止运行，同时显示窗口显示故障原因。

人工停止：

按下外控上的停止按钮，电机软停止（转速逐渐降低到停止）。

电机换向：

只有停机状态下并按住门右侧上的停止按钮，发出停止运行指令后，才能旋转换向开关，重新起动电机后才能达到改变电机选择方向的目的。

直起：

直起是指直接起动，只有在软起器损坏时，而生产又不能停顿的情况下才能使用。使用时将主腔内的钮子开拨到直起方向，无论用近控或远控都可直接起停。（应在短时间内修复，防止损坏更严重）

如图4所示，主控板端子说明：

a）端子①、②为旁路输出，用于控制旁路接触器，为常开无源触点，起动成功时闭合。触点容量AC250V/5A。

b）端子③、④为可编程继电输出，输出方式与功能由设置项FJ设定，为常开无源触点。可编程继电输出功能说明。触点容量为AC250/5A。

c）端子⑤、⑥为故障输出，软起动器发生故障或失电时开路，工作正常时闭合，为无源触点。触点容量为AC250V/5A。

d）端子⑦为瞬停输入，软起动器正常工作时此端子必须与端子⑩短接。若此端子与端子⑩开路时，软起动无条件停止工作，处于故障保护状态。此端子要可受控于外部保护装置的常闭输出点。设置项FC设为0（初级保护）时，此端子功能被禁止。

e）端子⑧、⑨、⑩为外控起动、停止按钮接线端子。

f）端子11、12为4～20mA直流模拟输出，用于实时监视电机电流，满度20mA时指示电机额定电流，可外接4～20mA直流电流表观察，该输入负载电阻最大值为300Ω。

g）外接端子线切勿接错，否认有可能导致本软起动器损坏，外接端子如图4。

设置按钮的操作方法：

软起动器共有5种工作状态，准备、运行、故障、起动和停止。准备、运行、故障均有相应的指示灯，起动时显示-xxxx，软停时显示_xxxx，其中xxxx表示电机电流。

a）延时状态：准备或故障状态指示灯闪动表示间隔延长，显示dExxx且倒计时表示起动延时。

b）起动和停止键：在软起过程中，显示器显示-xxxx指示起动电流值，此时只有停止键起作用，不能进入设置和帮助提示菜单，同时准备、运行、故障三个指示灯均不亮。在软停过程中，显示器显示_xxxx，指示电机电流值，此时只有起动键起作用，不能进入设置和帮助提示菜单，同时准备、运行、故障三个指示灯均不亮。停止键兼有复位故障状态的功能。

c）设置键：在非帮助状态下，按设置键进入设置菜单，显示FX：XXX,再按设置键，冒号闪动，表示可以修改冒号后面的参数。在冒号闪动时按确认键，若数据已被修改，则显示good，并连响两声，表示新数据已被保存，然后退出。若不想保存新数据，则按设置键，冒号停止闪动同时恢复后来的数据，再按确认键退出。也可按停止键直接退出。

d）确认键：在非设置状态下，按确认键进入帮助菜单，显示HX：XXX，再按确认键退出，也可按停止键退出，按确认键保存新数据并退出设置状态。

e）增、减键：在设置菜单中，冒号不闪时按增减键可改变功能号，冒号闪动时按增减键则改变数据，按住增、减键超过1秒时，数据将快速连续增减。在帮助菜单中按增减键改变功能号及相应的提示信息内容。在旁路运行指示灯亮时，且未进入设置和帮助菜单，则显示AXXXX，表示电机运行电流，此时按增减键，可依次选择显示PXXXX或HXXXX。其中PXXXX表示电机视在功率，HXXXX表示电机过载热平衡系数，当HXXXX指示值大于100%时，将过载保护，显示Err08。

f）当数据大于999时，最后一位小数点亮，表示尾数+0。

g）按键操作有效时将有声响提示，否则说明本状态下此键无效。

h）外控端子接于3线方式时，外控起动按钮和停止按钮分别与控制面板上的起动键和停止键功率等效。

i）控制面板采用超强抗干扰设计，允许外引距离大于3米。

可编程继电输出功能：

可编程继电输出功能有两种工作方式，即可编程时序输出方式和可编程状态输出方式。

a）设置项FJ为0-4（10-14）时，可编程输出工作于时序输出方式，设定输出的起始时刻如下表二。

b）此工作方式包含一个999秒定时器，有设置项F4设定。若F4不为0，则按设置项FJ设定的起始时刻开始计时，计时到则输出改变状态，若设置项F4为0则立即改变输出状态。该输出的复位时刻是在按F4设置时间延时结束且在准备状态下再维1秒时。

c）可编程时序输出方式是以一次起动过程为控制周期的，如果再次起动电机则自动中断上次编程输出过程并重新起动该过程。

d）设置项FJ为5～9（15～19）时，可编程输出工作状态输出方式，设定的工作状态输出如表三。

e）可编程状态输出方式用于指示软起动器的工作状态，此方式下设置项F4设置的时间无效。设置项FJ出厂值为7，即指示软起动器的准备工作状态，此状态下可起动电机。可编程输出为故障状态时，是指电机类故障（Err05、Err06、Err07、Err08、Err12、Err15），它不同于⑤、⑥号故障输出端子的功能，运行状态是指非准备或故障状态，它包括起动、旁路、软停三个过程。

f）当FJ＞9时，可编程输出（③、④号外接端子）的复位状态由常开变为闭合，即反相输出。灵活运用可编程继电输出功能，可有效地简化外围控制逻辑线路。

自动重起动功能：

a）当设置项FE为1～9时，将允许自动重起动功能，此功能仅外控2线方式有效，并且不受外控允许设置项FD的控制，按两线方式接线且置于闭和起动状态时；

上电后延时60秒自动起动。

发生故障停机后，经延时60秒后自动重新起动，但当设置项F5的设置时间大于60秒时，则按F5设置时间延时。延时期间状态指示灯闪动。

包括上电起动和发生故障后重新起动在内共可自动起动n次，n为设置项FE设定值。

自动重起动方式必须重新上电开机才能生效，且每次重新上电都再次生效。

b）当设置项FE为10时，禁止失电保护功能，上电时，若外控起动端子已处于闭合状态，则自动起动电机，即允许上电起动。

c）当设置项FE为11时，发生故障后可再起动，当外控⑦号瞬停端子未禁止（设置FC＞0），或发生过瞬停、过热、过压、欠压等故障并恢复时，不需复位即可再次起动电机。

d）当设置项FE为12时，禁止失电保护功能且故障后可再起动。

e）当设置项FE为13时，运行状态记忆恢复功能，即在旁路运行状态下断电且再来电时，软起动器会自动起动恢复旁路状态运行状态。

保护功能与说明：

a）本软起动器具有完善的保护功能以保护软起动器和电动机的使用安全。在使用中，应根据不同的情况恰当地设置保护级别和保护参数。

b）软起动器过热保护，温度升至80℃±5℃时保护动作，当温度降至55℃时（最低），过程保护解除。

c）输入缺相保护滞后时间，＜3秒。

d）输出缺相保护滞后时间，＜3秒。

e）三相不平衡保护滞后时间，＜3秒。以各相电流偏差大于50%±10%为基准，当负载电流低于软起动器标称额定值的30%时，判定基准偏差将增大。

f）起动过流保护时间，持续大于设置项F7最大工作电流5倍时的保护时间见表七：

g）运行过载保护时间，以设置项F7最大工作电流为基准作反时限热保护，脱扣保护时间曲线如图5所示。

电源电压过低保护滞后时间，当电源电压低于极限值40%时，保护动作时间＜0.5秒，否则低于设定值时保护动作时间＜3秒。

 源电压过高保护滞后时间，当电源电压高于极限值140%时，保护动作时间＜0.5秒，否则高于设定值时保护动作时间＜3秒。

负载短路保护滞后时间＜0.1秒，电流为软起动器标称额定电流的10倍以上，本保护不能替代熔断式短路保护装置。

电机欠载保护，电流范围为电机额定电流的10%～90%，保护动作延时为5～90秒。

h）以上时间参数是从检测到有效信号开始到发出脱扣保护指令为止，参数仅供参考。

i）故障代码及处理方法如表八

j）注意：当软起动器起动电机成功时，面板中间的运行状态指示灯点亮，表示已处于旁路运行状态。若此时旁路接触器来吸合导致电机停止运行时，应检查旁路接触器及相关接线是否有误或接触不良。

起动模式及应用：

本软起动器有二种起动模式和监控模式及调试模式，用户可根据不同和应用情况进行选择。

电压斜坡起动模式：

a）设置项FB为1时设定起动模式为此模式。

b）图6给出了电压斜坡起动的输出电压波形，其中U1为起动时的初始电压值，当电机起动时，在电机电流不超过额定值400%的范围内，软起动器的输出电压迅速上升到U1，然后输出电压按所设定的起动参数逐渐上升，电机随着电压的上升不断平稳加速，当电压达到额定电压Ue时，电机达到额定转速，旁路接触器吸合，起动过程完成。

c）起动时间七是根据标准负载在标准试验条件下所得的控制参数，以出厂参数为基准通过控制输出电压使电机平稳加速以完成起动过程，并非机械地控制时间大而不论电机加速是否平稳。鉴于此，在负载较轻时，起动时间往往小于设定的起动时间，只要能顺利起动则属正常。

e）一般而言，电压斜坡起动模式适用于起动电流要求不严而对起动平稳性要求较高的场合。 

电压、电流双闭环起动模式：

a）设置项FB为5时设定起动模式为此模式。

b）电压限流双闭环起动模式采用电压斜坡和限流双闭环回路控制，是一种既要求起动较平稳又要求严格限流的综合起动模式，它采用了估算电机工作状态的预测算法。

c）该起动模式的输出电压波形根据电机和负载情况的不同而有所变化。

停机模式及应用

本软起动器有两种停机模式，即软停机模式和自由停机模式。

软停机模式：

a）设置项F2不为0时设定停机模式为此模式。

b）在这种停机模式下，电动机的供电由旁路接触器切换到软起动器的晶匣管输出，软起动器的输出电压由全压开始逐渐减小，使电机转速平稳降低，以避免机械震荡，直到电机停止运行。软停机时的输出截止电压等同于起动时的起始电压。

c）软停机模式减少和消除水泵类负载的喘振。

d）软停机模式可用设置项FL设定软停限流值，减少软停时的大电流冲击，注意此软停限流值是在起动限流值基础上计算的百分比。

自由停机模式

a）设置项F2为0时设定停机模式为此模式。

b）在这种停机模式下，软起动器接到停止命令后立即断旁路接触器并禁止软起动器晶匣管的电压输出，电动机依负载惯性逐渐停机。在一拖二（多）接线方式时，应把软起动器的停机模式设为此，以避免输出切换时的缺相故障报告。

d）一般情况下，如无必要软停机，则应选择自由停机模式，以延长软起动器的使用寿命。

e）自由停机模式完全禁止瞬时输出，可避免特殊应用场合的瞬时大电流冲击。

本实用新型的软起动器不限于上述实例中的结构，可以进行多种变型。总之，在不脱离本实用新型精神范围内的所有改进工作落入本实用新型的范围内。

Claims (2)

1.一种矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器，所述软起动器包括安装在橇形底架上的大方型隔爆外壳、前门控制板和由交流真空接触器、可控硅及电器元件组成的抽芯架以及隔离换向开关板，所述大方形隔爆外壳可分成接线腔和主腔二个独立的防爆部分，所述接线腔位于所述主腔的上方，所述接线腔集中了全部主回路与控制回路的进出线端子，所述主腔由主腔壳体与前门包容组成，其特征在于，所述软起动器还包括多功能软起动控制器，所述控制器由电流、电压传感器、主控板及中文显示屏三部分组成，所述电流、电压传感器为空心电流互感器，直接穿在三相母线上，便可获得与一次侧电流成正比的电流信号。

2.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器，其特征在于，所述多功能软起动控制器在出现故障时能根据故障性质决定跳闸的时间，所述显示屏显示故障信息，并记忆故障有关参数以便查询，并且其还可通过通讯接口与整个安全监视系统进行通讯。

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