第三部分 掘进机电控分析

电压等级 36V
动作值 2kΩ +20％
恢复值 1.5倍动作值
恢复方式 自动
220V
5kΩ +20％
1.5倍动作值
自动
六、工作原理及使用操作
• 电气系统工作原理详见电气原理图部分。该系统 采用两级控制，即由安装在操作箱里的控制开关 控制电控箱中门板上的PLC，再由PLC结合继电 器板（JDB）控制交流接触器，保护元件如电子 综合保护器（MFS），低压漏电监测保护器（FL ）等输出接点，串接于PLC的输入回路中，对各 电机进行控制和保护，以保护掘进机作业安全进 行。
1、开机准备 在开机前应该解锁(拉出)电控箱（SB1）和操作 箱（SB2）上的急停按钮,闭合隔离开关,并把操作 箱上的“电源”开关（SA8）旋至“通”位,变压 器TC1、TC2带电,操作箱观察窗口有电源显示， 同时控制箱观察窗内的电压表给出电压指示,如果 照明回路和控制的绝缘程度不低于规定值，掘进 机的两个照明灯发亮，各电子保护器进入工作状 态或预备工作状态，为开机作好准备。
3、转载电动机起动 油泵电动机起动后，旋转开关SA3至“起动”位 置，可起动后配套转载运输机，按钮SB3为吊挂 式转载运输机的远停按钮，以满足巷道掘进机作 业的需要，停机时，可旋转SA3至“停止”位置 。
4、刮板电动机的起动 只有当转载电动机起动后，方能用开关SA4起动 刮板电动机，以避免转载电动机带负荷起动，用 开关SA5可以反相启动刮板电动机，这是掘进机 作业的需要，这种工作状态下的控制回路没有自 维持特点，交流接触器KM4和KM5选用机械联锁 可逆接触器，本身自带机械联锁，并在电路中设 有电气联锁。
继电器板(JDB)性能
• 该继电器板是配合PLC使用的,作为中间放大环节, 其中BJ1～BJ9用于控制各个交流接触器, BJ12～ BJ15用于220V，36V 漏电监测，BJ11只用于控 制行走电机制动闸。该继电器板供电电源为交流 24v，经整流滤波稳压后得24v直流电以供各小型 直流继电器之用。
四、可编程控制器组件性能
• 掘进机电控箱可编程控制器组件由PLC和继电器 板JDB两部分组成，对电控装置过载、过热、漏 电闭锁保护和低压漏电监测等输出信号进行综合 处理,并对EBH120掘进机的切割电动机、油泵电 机、转载电动机、左右刮板电动机、左右行走电 动机进行控制。
PLC简介
• PLC由两部分组成:即由主机CPU222模块和数字 量扩展模块EM223组成。 • 主机CPU222模块:该模块由电源、CPU、编程口 及程序存贮器、输入和输出组成。该PLC的工作 电源为开关型稳压电源,其输入电压为交流220v， 电压波动范围宽115v～240v,抗干扰性强。另设有 直流24v输出端（L+，地），（注：任何外电源 不得接于24v端）。该主机左侧设有三个指示灯 ST（CPU）、RUN（运行）和STOP（停止）， 正常情况RUN指示灯亮，若STOP指示灯亮说明 PLC已停止工作，若ST指示灯亮或闪烁说明CPU 有问题。1L（0.0,0.1,0.2）和2L(0.3,0.4,0.5)为输 出端子,盖板上有相应的状态指示灯。1M（0.0～ 0.3）和2M(0.4～0.7)为输入端子, 盖板上也有相 应的状态指示灯。
（2）电动机过热保护 过热保护利用电动机绕组里预埋的正温度系 数开关热敏（MZ61-135℃）作为传感元件,当工 作电动机绕组温度升至130℃-135℃时,热敏电阻 阻值剧增,保护器检测端“A3”获得较高的电压信 号,通过电子电路翻转动作使保护输出节点断开,导 致交流接触器跳闸,实现电动机的过热保护,同时故 障显示单元给出相应的故障指示,此故障状态下的 跳闸为第一动作.另外,该保护器还具有自诊断功能 ,如果热敏电阻的检测回路出现短路故障时,保护器 同样动作,导致接触器跳闸,此故障状态的跳闸称为 第二动作。
3、电子保护 电子综合保护器MFS： 该电子综合保护器配合电流取样单元 TA1～TA8能 实现对主切割电动机及其它电动机和供电线路的 过载、过热、短路、断相以及漏电闭锁等综合保 护,它配合故障显示元件能给出各种故障显示信号 。
该电子综合保护器的功能简介如下： （1）漏电闭锁保护 漏电闭锁保护在电动机起动前对电动机绕组及部 分供电线路进行绝缘检测,保护器端口“A8”为绝 缘检测端口，当被检测部分的绝缘电阻值大于规 定值时，保护器内部电路使继电器保持吸合状态 ，MFS的输出常开接点闭合，不影响电动机正常 起动。如果绝缘电阻值小于规定值，保护器内部 执行继电器失电，MFS的输出节点断开，电动机 不能起动，实现了漏电闭锁保护。同时故障显示 单元给出漏电故障指示，当绝缘电阻恢复到一定 值时，漏电闭锁电路自动解锁。
2、油泵电动机起动 必须首先起动油泵电动机使油路工作,方可起动其 它电动机,若油泵电机的其它保护指标均在正常范 围内,便可旋转开关SA2至“起动”位置，接通 PLC的输入信号，通过PLC内部逻辑控制，接触 器KM2得电吸合，油泵电动机M2起动，同时，其 它电动机待起动，停机时，可旋转SA2至“停止 ”位置，同时其它工作电动机也停止工作。
实际电流/整定电流 任意二相 1.0 第三相 0.9 ∝ ／ ／ 动作时间 起始状态 恢复方式
1.15
0
tp＜20min
热 态
断电恢复
绝缘监测保护器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱL
• 该保护器对电路控制系统中36V与220V控制回路 （包括掘进机照明回路和行走电动机电磁制动回 路）进行绝缘监测，其外围接口电路图见图4。其 中36V监测单元与220V监测单元的工作原理相同 ，当被监测电路出现一定的漏电现象时，FL内执 行继电器动作，其输出节点打开，使PLC的输出 继电器动作，从而使BJ12～BJ15断电打开，切断 供电电源，完成了绝缘监测保护。同时故障显示 单元给出相应的故障指示。
电压
动作值
恢复值 1.5倍动作值 1.5倍动作值
复位方式 自动 自动
检测电流 I＜5mA I＜5mA
延时投入时间 T≥3S T≥3S
1140v 40kΩ ＋20％ 660v 22kΩ ＋20％
为了防止主电路的操作过电压串入电子保护器MFS，利 用PLC强大的逻辑控制能力，在起动信号接通后，先使继电 器KA通电，使漏电检测线瞬时断开，延时0.1S～0.2S后，再 接通主交流接触器，从而避开千伏级电压对MFS的冲击。停 机时，通过PLC的控制使串接于漏电检测回路的KA节点延时 3S～5S后闭合，从而避免主电路操作过电压对MFS的冲击， 保证MFS的正常保护工作。
实际电流/整 定电流 动作时间 起始状 态 复位方式
8～10
200ms＜ts＜ 400ms
冷态
断电恢复
（5）断相(不平衡)保护 当电动机出现断相或严重不平衡运行状态 时,电流取样单元TA的断相信号输入到保护器 “A5、B4、A2”端口,通过保护器内部的“运放 隔离，单片机处理，比较放大”等环节使执行电 路动作，导致接触器跳闸，实现断相或不平衡保 护，同时故障显示单元给出相应的故障指示。断 相保护动作具有自锁特性，故障消失后，必须断 电才能恢复，同时故障消失。
• 额定电压：主回路1140V/660V； 控制回路220V 、36V、24V； • 额定工作电流：（1140V/660V）:132.6A/228A； • 额定工作频率:50HZ；
三、各电动机基本参数
名 称 型 号 额 定 电 流 A 132/76 13/7.4 9.8/5.4 13/7.4 17/9.8 13/7.4 额定功率 Kw 120 11 7.5 11 15 11 额定转 速r/Min 1465 1456 1456 1456 1467 1456 功率因 数cosΦ 0.87 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 效率 η % 90 86.8 86.8 86.8 90 86.8 起动 倍数 7 7 7 7 7 7 切割电动机M1 油泵电动机M2 转载电动机M3 刮板电动机M4、5 行走电动机M6、7 内喷雾电动机M8 YBUS-120 YBUT-11 YBUT-7.5 YBUT-11 YBUT-15 YBUT-11
实际电流/ 整定电流 1.05 1.2 1.5
动作时间
起始状态
恢复时间
恢复方式
〉2h ＜20 min 1min＜t＜ 3min 8s＜t＜16s
/ 热态 热态
/ / 15s＜tr＜ 60s 15s＜tr＜ 60s
/ / 自动
6
冷态
自动
（4）短路(过流)保护 保护器MFS配合电流取样单元TA能实现短路保 护，当电动机供电回路出现9倍或9倍以上额定值的短 路电流时，TA的“1、2、3”端口给出短路信号，输 入到保护器“A5、B4、A2”端口，通过保护器内部 的“运放隔离，单片机处理，比较放大”等环节使执 行电路动作，导致接触器跳闸，实现短路过载保护， 同时故障显示单元给出相应的故障指示。该保护动作 具有自锁特性，故障消失后，必须断电才能复位，同 时故障消失。
• PLC输出端口CPU-0.0～CPU-0.4共5点,对应控制 KA1～KA5,用于主回路漏电闭锁检测信号的延时 投入。CPU-0.5控制KA6, 用于切割电动机起动预 警.
五、保护装置
1、阻容过电压吸收保护 由于切割电机采用高寿命、高速分断的真空交流 接触器，因而容易产生操作过电压，为了避免过 电压对电动机绕组及电缆线的绝缘破坏，采用了 阻容过电压吸收装置FV。 2、熔断器保护 各级供电回路（包括各主回路及各级控制回路） 均设置熔断器保护，FU1～FU4为低压高分断能 力熔断器，它们分别承担各主回路的过流保护， FU5～FU11为普通螺旋式熔断器，承担各级控制 回路的过流保护。
• 只有按下箱体右上方可自锁的紧急停止按钮，才 能分合隔离开关，以保证隔离开关不带负荷操作 。 • 隔离开关处于分断位置时才能拧紧闭锁螺杆，打 开腔门，以保证腔门打开时，腔内所有元器件（ 但不包括隔离开关的电源侧）不带电，同时，闭 锁螺杆拧出后，由于联锁，使隔离开关不能闭合 。
二、电控设备的主要参数
一、电控箱结构
• 电控箱有两大腔,左侧是主腔,右侧是接线腔，箱体 的右侧面共有大小16个接线喇叭嘴，最大的喇叭 嘴是电源进线嘴，八个较大的喇叭嘴是电动机电 源输出嘴，七个小喇叭嘴分别是照明灯、警铃、 行走制动器及控制线出线嘴。 • 主腔门为快开门式，腔门由安装于箱体上下两端 的悬臂支撑。门与箱体之间用14个扣钉紧扣以实 现隔爆结合，调节扣钉可以改变隔爆结合面的间 隙（隔爆面由生产厂家在设备出厂前调整好，用 户不能自行调整），门与箱体之间有可靠的机械 联锁。
第四部分
掘进机电控
EBH120型掘进机电控
• EBH120型掘进机电控设备包括KXB205/1140(660)E 矿用隔爆型掘进机用电气控制箱 和CXB-36E矿用隔爆型掘进机用主令操作箱在交 流1140V/660V，50Hz供电系统中对EBH120型半 煤岩巷道掘进机各电动机及后配套转载机电滚筒 进行起动﹑停止﹑正反转控制,并对各电动机和控 制回路进行必要的保护。
第一动作 第一恢复 第二动作 第二恢复 值 值 值 值
恢复方式
14kΩ ±2 7kΩ ±20 150Ω ±2 300Ω ±2 0％ ％ 0％ 0％
自动
（3）电动机过载保护 电流取样单元TA通过其端口“1、2、3”（ 1140V）把各电动机的负荷信号输入到保护器 MFS的端口“A5、B4、A2”实现过载保护。当 电动机工作电流增大电流取样单元TA输出端口输 出信号增大，当电动机工作电流达到额定值的1.3 倍以上时，保护器通过内部的运放隔离及单片机 处理，比较放大等环节，使执行电路动作，导致 接触器KM跳闸，实现对电动机过载保护。同时故 障显示单元给出相应的故障指示。保护器动作后 ，经过一段时间，保护器可以自动恢复（短时强 负载消失后 自动恢复）。
• 扩展模块EM223:该模块输入为16点,1M(0.0～ 0.7)和2M(0.0～0.7),1M和2M为其公共点(与M相 连)。输出为16点,1L(0.0～0.3)、2L（0.4～0.7） 、3L（0.0～0.3）和4L(0.4～0.7),1L～4L为每组 输出的公共点。输出输入盖板上都有相应的状态 指示灯。