第8章 甲烷超限报警断电装置

第一节 矿用断电控制器
（4） 动作性能。动作性能是指控制电源电 压在额定控制电压的波动范围(75%～110%)。磁 力启动器应能可靠闭合，并当控制电压不低于 60%额定控制电源电压时处于吸合状态的启动器 不应释放。
第一节 矿用断电控制器 （5） 磁力启动器应具有失压保护、过载保 护和短路保护，并可根据需要设断相保护、 主电 路漏电闭锁保护、控制电路绝缘监视保护等。 2.QCS83系列和QC283系列磁力启动器及 其控制 QCS83系列和QC283系列磁力启动器都是 QC83系列磁力启动器的改进型。
第一节 矿用断电控制器 按照《矿用隔爆型电磁起动器用电子保护器》 （MT 175—1988）生产的QBC系列矿用隔爆型 电磁启动器，已经能够完全取代QC83系列矿用 隔爆型电磁启动器，其电气性能和安全性能明显 提高。
第一节 矿用断电控制器 隔爆型磁力启动器按接触器主触头灭弧介质 的不同可分为空气式和真空式。空气式磁力启动 器主回路采用空气式交流接触器，主要用于启动 不频繁的电气设备。空气式磁力启动器具有结构 简单、维护方便、价格便宜等优点，但极限分断 能力较低，短路保护必须采用熔断器。
第一节 矿用断电控制器 最常用的矿用隔爆型磁力启动器有QCS83、 QC815、QC810、DQZBH、BQD和QJZ系列等 多种类型，其中QC83系列目前已经禁止使用, 已 不具备煤矿矿用产品安全标志。按《矿用隔爆型 直空电磁起动器》（MT 111—2011）生产的 QBZ系列矿用隔爆型电磁启动器
第一节 矿用断电控制器 QCS83-80型磁力启动器的交流接触器为 CJ8-100型，其他与QC83-80型相同。QCS83120型交流接触器为CJ8-150型，限流热继电器 为JR9-300型，用交流接触器CJ8-10代替中间继 电器，其电气工作原理与QC83-120型相近。
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第一节 矿用断电控制器 QC283隔爆型磁力启动器解决了空气接触器 接通或分断主电路、分断能力小、同时分断线路 时产生的强电弧给供电系统带来不安全因素的问 题。用国产CJZ-300/1140（或CZK2-200/600） 型真空接触器和JDB型电动机综合保护器，更换 QC83系列磁力启动器中的空气接触器和JR-4型 过流热继电器，其他元器件原则上不动。
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（2） 输出控制接点容量应符合GB 3836.4—2000的有关要求，能满足控制要求， 并在相关标准中明确规定，但不得低于下列要求： ① 本质安全接点，直流24 V/100 mA。② 非本 质安全接点，交流660 V/0.3 A、380 V/0.5 A、 36 V/3 A、直流60 V/l A。
第一节 矿用断电控制器 2.直流供电电源 电压范围为9~24 V，周期与随机偏移应符合 相关标准的规定。 (二) 主要功能 （1） 断电控制器应具有动合和动开接点输 出功能。动合和动开接点均能根据输入信号输出 相应的控制状态且保持。
第一节 矿用断电控制器 （2） 断电控制器的输出应能满足交流或直 流控制的需要。 （3） 断电控制器应具有被控设备馈电状态 监测、显示和信号输出功能。 （4） 交流或直流供电的断电控制器应具有 电源指示。 （5） 断电控制器应具有输出状态指示。
第一节 矿用断电控制器 （三） 主要技术要求 （1） 采用双电平和无源输出的开关量信号 应符合下列要求： ① 有源输出高电平电压应不 小于+3.0 V（输出电流为2 mA时），有源输出低 电平电压应不大于+0.5 V（输出电流为2 mA 时）。② 无源输出截止状态的漏电阻应不小于 100 kΩ，无源输出导通状态的电压降应不大于 0.5 V（电流为2 mA时）。
第一节 矿用断电控制器
改进后的QC283隔爆型磁力启动器，具有分 断能力强、寿命长、操作频率高的特点，特别适 用于井下电动机频繁启动的要求，能保障设备的 长期可靠运转。
第一节 矿用断电控制器 QCS83系列和QC283系列磁力启动器的电 气工作原理与QC83系列磁力启动器的工作原理 相似，为保证安全监控装置的故障闲锁功能，用 矿用断电控制器的常开触点串联在最先启动的继 电器回路中。QCS83-80型磁力启动器无先导继 电器，其交流接触器型号为CJ8-100，线圈的额 定工作电压为36 V，额定工作电流为1.95 A。
第一节 矿用断电控制器 （3） 输出控制接点组数应能满足控制要求， 并在相关标准中明确规定，但至少有1组动合和 动开接点。 （4） 输出控制接点参数：① 机械接点，导 通电阻<0.1 Ω；分断电阻>100 MΩ。② 电子接 点，导通压降≤2 V；截止漏电流≤0.3 mA。
第一节 矿用断电控制器 （5） 分站至断电控制器最大传输距离不得 少于2 km。 （6） 输出控制距离应能满足控制要求，并 在相关标准中明确规定。
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3.状态监测电路
该电路用于监测受断电控制器控制的被控开 关馈电状态。一般有2种监测方式：一种是直接 监测被控开关的负载侧的电压，但这样会增加断 电控制器的成本
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另一种是通过监测被控开关的辅助接点关闭 状态，间接监测被控开关的馈电状态。另外，也 可通过监测被控开关控制回路电压，间接监测被 控开关的馈电状态，但这种馈电状态监测方法不 如直接监测馈电开关负载侧电压或监测被控开关 辅助接点有效。
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下面以QC83-120D、QC83-225D型磁力启 动器为例说明QCS83系列和QC283系列磁力启 动器的控制。QC83-120D、QC83-225D型磁力 启动器电气原理。
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1.馈电控制信号电路 该电路一般由本质安全防爆隔离和抗干扰隔 离的光电耦合器等电路组成，用于接收分站输出 的断电控制信号，再传输给信号处理及控制电路。
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2.控制输出电路
该电路一般由电磁继电器、驱动电路、消弧 保护电路等组成，将信号处理及控制电路输出的 断电器控制信号放大后，驱动电磁继电器动作， 控制被控开关的控制回路。
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4.馈电状态回传电路 该电路由本质安全防爆隔离和抗干扰隔离的 光电耦合器等电路组成，是将监测电路监测到的 被控开关馈电状态信号送分站。
第一节 矿用断电控制器
5.信号处理及控制电路 该电路有采用单片机或数字电路等多种。对 于复用传输线的串行数字输入／输出电路，信息 处理及控制电路一般采用单片机完成串行数字通 信、译码、逻辑控制等功能。对于不复用传输线 的开关量输入／输出电路，信息处理电路比较简 单，完成逻辑控制等功能。
第一节 矿用断电控制器 远距离控制时，将旋转开关转到远控档，通 过远方的控制按钮进行控制。 程序控制时，将第一台启动器的旋转开关转 到近控档或远控档，第二台及以下启动器的旋转 开关转到程序挡，并调整时间继电器，使它延时 的时间符合要求，然后通过第一台的近控或远控 按钮进行控制。
第一节 矿用断电控制器 1.磁力启动器的主要技术参数 （1） 额定工作电压。额定工作电压Ue与额 定工作电流Ie共同决定着磁力启动器的接通与分 断能力。磁力启动器的额定工作电压有380 V、 660 V、1140 V 3种。
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6.电源电路 断电控制器一般由分站电源供电。因此，其 电源电路一般采用稳压器或AC/DC变换电路；也 有采用交流供电，这样的电源电路就较复杂，一 般由隔离降压变压器、整流电路、滤波电路、双 重化限流限压电路（或稳压恒流电路）等组成。
第一节 矿用断电控制器 7.显示电路 电路用来指示电源、馈电状态、输出状态等。
（7） 从接收到控制信号到输出相应控制状 态的时间应不大于0.5 s。
第一节 矿用断电控制器 三、 电磁启动器及馈电开关控制 (一) 电磁启动器控制
隔爆型磁力启动器由交流接触器、控制电路、 过载保护元件和隔爆外壳等组成。交流接触器直 接把电网电压加到电动机的定子绕组上，使电动 机在全电压下启动。隔爆型磁力启动器主要用于 煤矿井下交流电动机直接启动、停止和反转，并 对电动机及有关电路进行保护。
第八章 甲烷超限报警断电装置
第一节 矿用断电控制器 第二节 机车载式甲烷报警断电仪
复习思考题
第一节 矿用断电控制器 一、 矿用断电控制器的组成及其工作原理 矿用断电控制器用于远程控制井下防爆开关、 磁力开关或馈电开关上控制回路，以实现井下开 关的自动断电。矿用断电控制器具有执行井下监 控分站发出的远程断电指令，自动控制井下设备 开关高低压控制回路，实现远程断电的功能。矿 用断电控制器使用于煤矿井下所有装有交流控制 开关回路的机电设备及所有具有爆炸危险的场所。
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二、 矿用断电控制器主要功能及技术要求
(一) 供电电源
1.交流供电电源 (1) 额定电压：36 V、127 V、220 V、380 V、660 V、1140 V等，允许偏差－25%~+10%。
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(2) 谐波：不大于10%。
(3) 频率：50 Hz，允许偏差±5%。
第一节 矿用断电控制器 QCS83-120型磁力启动器用CJ8-10型交流 接触器作先导继电器，先导继电器的额定工作电 压为36 V，额定工作电流为0.2 A。QCZ83225g2B型磁力启动器有先导继电器，型号为 SJZ1-2，先导继电器额定工作电压为36 V，额 定工作电流为1.7 A。因此，矿用断电控制的 常开接点容量应不小于上述值。
第一节 矿用断电控制器 置于隔爆外壳内的空气式交流接触器散热条 件差，因此，应降容使用，降容大小一般通过实 验确定。真空式磁力启动器主电路采用真空式交 流接触器。密封在真空容器中的交流接触器的主 触头，其电弧不会外喷，因此，具有分断能力强、 燃弧时间短、触头磨损小、电寿命长、安全可靠 等优点，适用于煤矿井下启动频繁的电气设备。
第一节 矿用断电控制器 如图8-2所示。
第一节 矿用断电控制器 就地控制时，将旋转开关转到近控档，按启 动按钮，通过中间继电器控制主电路交流接触器 线圈接通电源，三相交流接触器闭合，向被控设 备供电。同时，交流接触器的辅助常开触点闭合， 使控制电路自保。按停止按钮，接触器线圈失电、 主触头分断，被控设备断电。发生故障时（如短 路、过载、断相），热继电器或电动机综合保护 器均按要求的时间动作，切断被控设备的电源。
第一节 矿用断电控制器 矿用断电控制主要是用于实现甲烷闭锁、风 电闭锁和甲烷风电闭锁功能，当掘进工作面局部 通风机停止运转或风筒风量低于规定值时，或空 气中甲烷浓度超限时，能自动切断被控设备电源 的装置；当甲烷浓度低于复电浓度时，或与闭锁 控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解 锁。因此，断电控制是矿井安全监控设备最基本、 最重要的功能。
第一节 矿用断电控制器 (一) 矿用断电控制器的组成 矿用断电控制器一般由分站断电控制信号输 入电路、馈电状态回传输出电路、信息处理及控 制电路（主板）、断电控制输出电路、馈电状态 监测电路、显示电路、电源等组成。
第一节 矿用断电控制器 (二) 矿用断电控制器的工作原理 矿用断电控制器工作原理如图8-1所示。
第一节 矿用断电控制器
真空式交流接触器会产生操作过电压，并且 真空管真空度的保持和检测也存在一些困难。真 空式电磁启动器的结构与空气式电磁启动器基本 相同，不同的是增加了过电压保护。
第一节 矿用断电控制器
隔爆型磁力启动器由隔爆外壳、交流接触器、 换相隔离开关、保护电器（包括熔断器、热继电 器和电动机综合保护）、控制电路、控制变压器 等组成。
第一节 矿用断电控制器 （2） 额定发热电流。额定发热电流是指接 触器等电器元件安装在确定的外壳内，在规定的 工作条件下所承载的最大电流。额定发热电流有 40 A、100 A 、160 A、315 A、400 A 5种。
第一节 矿用断电控制器 （3） 额定控制电源电压。额定控制电源电 压是指提供给控制电路的电压。交流有6 V、12 V、24 V、36 V、42 V、127 V、220 V、380 V、 660 V，直流有6 V、12 V、24 V、48 V、110 V， 200 V，其中，先导电路电压不高于36 V。