JOYSC系列交流梭车电气控制系统.docx

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JOYSC系列交流梭车电气控制系统

JOYSC系列交流梭车电气控制系统

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JOY10SC32系列交流梭车电气控制系统

一、概述

煤矿井下运煤车是连续采煤机进行房拄式采煤与掘巷的配套设备之一。

运煤车按动力分为拖曳电缆式、蓄电池式和内燃机式三种，而拖曳电缆式运煤车习惯又称梭车。

美国JOY公司生产的梭车，其配套的电气系统共有四种，即全交流系统、交直流二极管系统、交直流晶闸官系统和全直流固态斩波系统，四种系统各有特点。

全交流系统主要用于在倾角巷道工作上的梭车，可使用大扭矩电动机和电气制动。

交直流晶闸管系统，采用微处理机控制，带有电流反馈，可实现加速时的电流控制和再生制动。

目前在自动化程度较高的神东矿区所使用的梭车主要有JOY10SC32系列交流梭车和10SC32-48B系列直流梭车。

1、主断路器合闸手柄2、电控箱3、操作控制箱4、运输电动机

5、左牵引电动机（右侧相同位置装有右牵引电动机）

6、前照明灯（梭车后部装有两个后灯）

7、在梭车的左侧，电控箱的对面装有泵电动机。

系列号

运输

行走*2

泵

总功率

交流

功率

25/12.5KW

37KW

15KW

107.6KW

电压

1050V

1050V

1050V

电流

14/15A

26/36A

11A

直流

功率

22KW

26KW

14KW

88KW

电压

1050V

250V

1050V

电流

19A

116A

11A

JOY10SC32交流梭车电气控制系统

一、电器控制系统组成

JOY10SC32交流梭车电气系统主要由电控箱、四台电动机、操作箱及油温油位开关等组成。

10SC32系列梭车的电气系统原理如图所示。

原理图说明电路的功能和操作，可分为两部分，即主回路和控制电路。

10SC32系列梭车主回路部分在图纸上用粗黑实线表示，是高压电路，即梭车1050V主电源回路。

10SC32系列梭车主回路主要包括：

电缆卷筒、机器主断路器CB1、泵接触器、泵电动机、输送机正/反转接触器、输送机高速接触器、输送机低速接触器、输送机电动机、牵引正/反转接触器、左行走高速接触器、左行走低速接触器、左行走电动机、右行走高速接触器、右行走低速接触器、右行走电动机。

供电电缆为拖曳电缆，它是一根五芯电缆，其中三芯为动力芯线，一根为接地芯线，一根为先导回路控制线。

电缆的长度一般为153米，为防止热量积聚和电缆损坏，一般只允许电缆卷筒上保留的电缆长度为连续采煤机与给料破碎机之间的长度。

梭车输送机电动机和牵引行走电动机采用的是交流双速电动机，调速方式为交流变极调速。

主断路器CB1的额定电流为250A，有过热和过流保护。

泵电路及输送机电路中的各接触器均为双极型，额定电流为35A。

牵引电路中的各接触器均为真空接触器，其额定电压为1500V，额定电流为160A。

10SC32系列交流梭车各电动机如下图所示：

10SC32系列梭车控制电路部分在图纸上用黑细实线表示，机器主控制电压为交流110V。

控制电路主要由各控制开关和继电器组成，由机器主控制变压器提供交流110V控制电源。

控制变压器原边1050V电源由线路L1和L2经两个10A保险提供，副边有两个绕组。

X1、X2输出交流110V控制电压，经控制断路器CB2为各控制回路提供交流110V控制电源。

X3、X4输出交流12V电压，经照明断路器CB3为梭车照明灯提供电源。

梭车电气控制回路主要包括：

先导控制回路、预启动回路（PR继电器回路）、泵回路（泵接触器控制回路）、行走部过电流继电器回路（LOR回路）、输送机控制回路、行走部控制回路、照明回路、漏电保护控制回路等。

控制回路中还包括用于漏电保护的变压器PR1，它由控制变压器的110V输出电压供电。

变压器PR1副边有4个绕组，分别输出15电压，用于4台电动机的接地漏电保护。

在控制回路中有下列控制开关：

1、牵引断开开关2、泵/牵引开关3、照明开关4、运输机开关

10SC32梭车各主要开关位置状态如下：

1、泵行走开关（PS）：

控制泵的启动/停止和行走速度的快慢，泵行走开关（PS）共有4个挡位，即断开、泵启动、高速行走和低速行走。

2、脚踏开关（FS）：

其功用是决定行走方向。

脚踏开关（FS）共有3个挡位，即断开、前进和后退。

3、断开开关（DS）：

其功用是控制有关电路的断开或接通，断开开关（DS）共有3个挡位，即断开、速度和运行。

4、输送机开关（CS）：

其功用是决定输送机正转高低速及反转高低速运行。

输送机开关（CS）共有6个挡位，即断开、启动、正向低速、正向高速、反向低速和反向高速。

5、接地漏电选择E/L开关：

其功用是选择所要进行接地漏电检查的回路。

接地漏电选择E/L开关共有6个挡位，即断开、泵、输送机电动机、右行走电动机、左行走电动机和照明。

6、接地漏电试验/复位开关：

其功用是检查各回路漏电保护系统是否正常，并在试验后进行复位。

接地漏电实验/复位开关共有3个挡位，即断开、接地漏电试验/复位。

二、10SC32系列梭车各控制回路分析

1、先导控制回路

JOY10SC32梭册先导控制回路也可以叫做远方控制电路，因为它控制的开关是安装在顺槽的上一级开关，对于顺槽开关来说，其控制电路属于远方控制。

该电路是顺槽开关漏电监测的一部分，在梭车电路中只包含了它的部分电路。

它通过供电电缆的先导线与地线，将梭车与带有漏电监测系统的顺槽开关连接在一起。

控制电路如下图：

先导回路与机器主断路器的辅助接点相连，主断路合闸后，先导电压通过辅助接点到P1线，然后通过急停开关到达远控装置的启动按钮。

按下启动按钮时，先导回路通过二极管入地，先导回路形成通路，顺槽开关合闸，此时启动按钮可以释放。

先导回路通过30Ω电阻仍形成通路，回路中的电流下降，但仍可满足线圈维持电流大小的要求。

先导回路的失电有以下几种情况：

1）、远控开关中的停止按钮被按下

2）、急停按钮被按下

3）、电缆有漏电故障，顺槽开关跳闸

先导回路的功能：

1）、使顺槽开关合闸，把电送到机器主断路器，使机器控制变压器、各接触器电源侧带电，为下一步各回路的控制提供电源。

2）、在梭车工作中，如有紧急情况，可以通过急停开关，断开顺槽开关，使煤机断电。

3）、在梭车运行时，煤机上的交流电动机的漏电闭锁保护失去作用，此时的漏电保护是通过先导回路和顺槽开关中的漏电保护环节实现的。

4）、先导回路中的自保电阻使线圈的功耗下降，并省去了一根芯线。

2、照明回路

3、预启动回路（PR继电器回路）

在JOY10SC32系列交流梭车电气控制系统中有一个预启动控制回路，即PR继电器控制回路。

在预启动控制回路中有各种保护环节（漏电保护、油温油位等接点），机器通电后，当各种保护正常时，PR继电器得电吸合，串接在泵控制回路中的常开接点闭合，为泵启动做好准备。

反之，若某一保护环节发生问题，预启动继电器PR无电，其串接在泵控制回路中的场开接点断开，使泵不能启动，同时相应的指示灯不亮。

如下图所示

4、泵启动回路

启动泵电动机前，系统必须满足下列条件：

1）、各电动机的漏电试验检测接点必须闭合，即泵电动机漏电闭锁接点PEL、运输电动机漏电闭锁接点CEL、左牵引电动机漏电闭锁接点LTEL和右牵引电动机漏电闭锁接点RTEL必须闭合。

2）、泵接地漏电继电器PELR和泵过载保护触点POL闭须闭合。

3）、油温触点OIL/T和油位触点OIL/L必须闭合。

4）、脚踏开关和运输机开关必须位于关断位置。

满足这些条件时，控制电路中的第一条控制回路接通，使预启动继电器得电工作。

泵电动机启动后，电动机应以顺时针方向旋转，若旋转方向相反，泵吸空，发出噪声，应立即纠正，否则泵将损坏。

泵电动机启动、运行控制电路和泵电动机动力电源回路如下图1、图2、图3所示：

图1

图2

图3

5、运输机控制回路

启动泵电动机前，系统必须满足下列条件：

泵电动机必须运行；运输机漏电继电器CELR和运输机过载保护COLS接点必须闭合。

1）、运输机正转低速控制回路

2）、运输机正转低速动力电源回路

3）、运输机正转高速控制回路

4）、运输机正转动力电源回路

5）、运输机反转低速控制回路

6）、运输机反转低速动力回路

7）、运输机电动机高低速绕组接法

电动机低速运行时绕组接法

电动机高速运行时绕组接法

6、牵引刹车制动压力控制回路

机器处于停车状态时，液压系统是没有压力的，制动器则在弹

簧的作用下，使行走部处于刹车制动状态。

机器如要前后行走，必须接触制动。

当泵开动后，其常开辅助接点闭合，使制动电磁阀SOL线圈有电，压力释放液压油路接通，制动解除。

另外，压力继电器开关得到液压压力，当压力达到3。

1Mpa时，压力开关动作，其常闭接点BPS断开，使响应的指示灯熄灭；其常开接点BPS闭合，使压力继电器BPSR带电。

压力继电器BPSR的常开接点闭合，为行走部的运行打下条件。

1、引前控制回路

牵引行走电动机启动时，必须具备以下几个条件：

泵必须运转，制动器液压系统必须有足够的压力，制动器压力继电器BPSR必须带电，左右行走漏电继电器LTEL和RTEL及左右行走过载保护接点LH/TOLS和RH/TOLS必须闭合，断开开关DS处于运行位置。

1）、牵引前进低速控制回路

2）、牵引高速前进控制回路

3）、牵引后退低速控制回路

4）、牵引高速后退控制回路

5）、牵引前进电动机动力电源回路

6）、牵引后退电动机动力电源回路

7）、牵引正转高速动力电源回路

8）、牵引反转高速动力电源回路

9）、牵引电动机绕组高低速接法

牵引低速运行时电动机绕组接法

牵引高速运行时电动机绕组接法

三、10SC32梭车电气保护

1、过电流保护

1）、1050V交流电源回路过电流保护

电器设备的过电流保护，通常又被称做短路保护。

它是指当电网供电线路或供电设备发生短路故障时，供电线路的电流突然增大，过电流保护就是利用这一特点构成的保护装置。

常用的过电流保护装置有：

定时限过电流保护、反时限过电流保护、无时限过电流速断保护、有时限过电流速断保护和3段式过电流保护等。

JOY10SC32系梭车的主电源回路过电流保护采用了无时限过电流速断保护的方式。

梭车电器系统以自动空气开关即自动空气断路器作为馈电开关，有机器主电源断路器CB1。

自动空气断路器具有良好的灭弧装置，断流能力很强。

它不仅能够切断正常的负荷电流，也能够切断短路电流。

自动空气断路器通常装有短路、欠电压及过负荷等保护装置，当被保护电路发生故障或不正常运行状态时，可以自动跳闸。

JOY10SC32系梭车的主电源回路空气断路器只装有短路保护装置，当发生故障时，故障电流超过断路器过电流整定值，通过断路器跳闸来实现煤机的过电流保护。

2）、牵引行走部过电流保护

在10SC32系列梭车左右牵引行走部的主电路中，均装有过电流保护装置。

在左右行走电动机的主电路中，安装有RT.CR和LT.CR过电流保护装置，其动作电流值为90A。

为防止误动作，过电流保护装置具有延时功能。

当电流超过90A、时间超过1秒钟时，保护装置动作。

左右牵引保护装置RT.CR和LT.CR的延时常开接点并联后串接在过流继电器LOR的回路中,只要有一个动作,就会使过流继电器LOR线圈通电吸合,过流故障指示灯点亮,串接在牵引控制回路中的LOR常闭点断开,行走部的控制回路断开而停止.过流继电器线圈吸合后,其另一个常开接点闭合使其字保。

过电流故障处理完后，若要重新运行，必须先将泵电动机停掉，断开过电流继电器控制电源，使过电流继电器断电释放，然后再重新启动泵电动机。

如下图所示：

2、电动机过载保护

JOY10SC32型梭车的电动机过载保护，是通过热继电器实现的。

热继继电器采用的是双金属片热继电器，保护整定值如下表所示：

3、交流电动机接地漏电保护系统

由于煤矿井下环境潮湿，有害气体大量存在，电气设备与供电电缆易受砸受压等损坏，供电网络极易发生接地漏电故障。

漏电的结果，不仅损坏电气设备，还可能导致人身触电、瓦斯、火灾等。

因此，煤矿井下的供电系统必须装设灵敏可靠的漏电保护装置，以确保供电的安全。

漏电保护一般可分为漏电跳闸保护与漏电闭锁保护两种。

漏电跳渣保护属于有载保护，即供电线路带电运行时，漏电保护对电网的对地绝缘进行检测，当绝缘电阻值下降到整定动作值时，保护动作，切断电源，确保供电安全。

漏电闭锁保护属于无载保护，即供电线路通电之前，漏电保护对所供电的线路对地绝缘进行检测，当绝缘电阻值下降到闭锁的整定动作值时，保护动作，将故障线路锁定，不能接通电源。

而当电动机无漏电故障正常启动后，漏电闭锁保护系统则退出运行，失去监测作用。

JOY10SC32型梭车各交流电机漏电检测系统由EL3漏电保护单元及其外电路组成。

EL3的5号端子经一电阻（6.8KΩ）接到三相电感器的中性点，三相电感器接主电路三相电源线。

EL3的1号端和2号端接15V交流电源。

当给连采机供电以后，则漏电保护单元便有15V电源输入。

在EL3内部有整流电路，使EL3的5号端输出15V直流电压（相对于接地端6号，实际6号端为正，5号端为负）。

如图所示

三相电源线及电动机绕组对地的绝缘情况可用一等效电阻r表示。

因此，在各电机接触器尚未闭合时便存在EL3（6）→地→r→电感线圈→6.8kΩ→EL3（5）这样的闭合回路。

正常情况下，r的值很大，回路中的电流很小很小。

如果任一相电源线的对地绝缘电阻下降到小于12K-14KΩ，则回路中的电流增大。

该电流流过EL3内部的一个小变压器原边，该变压器的副边感应出足够能量的电压，使接于2号和3号端子间的晶体管被触发导通，漏电继电器ELR得电动作，它串入各电机控制回路中的常闭触点断开，使控制回路不能闭合，从而防止在有漏电的情况下电路接通电源。

10SC32型梭车泵电动机、运输电动机、左右牵引行走电动机都装有漏电闭锁保护系统。

其工作原理如图所示：

10SC32型梭车在照明回路中装有漏电跳闸保护，如下图所示：

四、状态指示灯

JOYSASC系列直流梭车电气控制系统

一、电气系统组成

JOY10SC32SASC直流梭车电气系统主要由电控箱、四台电动机、操作箱及油温油位开关等组成。

10SC32系列SASC直流梭车的电气系统原理如图所示。

原理图说明电路的功能和操作，可分为两部分，即主回路和控制电路。

10SC32系列SASC直流梭车主回路部分在图纸上用粗黑实线表示，是高压电路，即梭车1050V主电源回路。

10SC32系列SASC直流梭车主回路主要包括：

电缆卷筒、机器主断路器1CB、泵接触器、泵电动机、输送机正/反转接触器、输送机电动机、左右牵引直流接触器、牵引触发模块、左右牵引可控硅整流装置SCR、左右行走电动机。

10SC32系列SASC直流梭车牵引控制系统采用了6SCRⅡ系统，即晶闸管可控硅整流控制系统。

控制系统采用两个相同的SCR可控硅晶闸管整流装置，左右牵引电机各一个，每个整流装置由六个SCR可控硅晶闸管组成三相全波整流电路，用一个微处理机触发控制单元对两个SCR可控硅晶闸管整流装置实施触发控制，提供牵引行走时所必需的电压匹配和速度匹配。

两台牵引电动机采用的是直流串励电动机，调速方式为交-直流调压调速，通过直流接触器改变牵引直流串励电动机电枢绕组中的电流方向实现电动机的换向控制。

10SC32系列SASC直流梭车牵引速度，有低速、中速和高速三个挡位。

供电电缆为拖曳电缆，它是一根五芯电缆，其中三芯为动力芯线，一根为接地芯线，一根为先导回路控制线。

电缆的长度一般为153米，为防止热量积聚和电缆损坏，一般只允许电缆卷筒上保留的电缆长度为连续采煤机与给料破碎机之间的长度。

主断路器1CB的额定电流为250A，有过热和过流保护。

泵电路及输送机电路中的各接触器均为交流真空接触器。

牵引电路中的接触器采用的是直流接触器，其额定电压为250V，额定电流为160A。

10SC32系列SASC直流梭车交流梭车各电动机如下图所示：

10SC32系列SASC直流梭车控制电路部分在图纸上用黑细实线表示，机器控制电源主要有三种，即交流110V主控制电源、交流24V照明电源和交流12V报警电源。

控制电路主要由各控制开关和继电器组成，由机器主控制变压器提供交流110V控制电源。

控制变压器原边1050V电源由线路L1和L2提供，副边有三个绕组。

X1、X3输出交流110V控制电压，经控制断路器4CB为各控制回路提供交流110V控制电源。

X4、X5输出交流24V电压，经照明断路器5CB为梭车照明灯提供电源。

X7、X8交流110V/15V绕组没有用。

梭车电气控制回路主要包括：

先导控制回路、泵回路（泵接触器控制回路）、输送机控制回路、行走部控制回路、照明回路、牵引变压器中性点漏电保护控制回路和启动报警控制回路等。

1、泵行走开关（PTS）：

控制泵的启动/停止和行走速度的快慢，泵行走开关（PS）共有个挡位，即泵启动、高速行走、中速行走、低速和断开。

2、脚踏开关（FTS）：

其功用是决定行走的速度。

脚踏开关（FS）共有3个挡位，即断开、中速和高速。

3、牵引方向选择开关（TDS）：

其功用是控制牵引行走方向，，牵引方向选择开关（TDS）共有3个挡位，即断开、前进和后退。

4、输送机开关（CS）：

其功用是决定输送机电动机的正、反转启动和运行。

输送机开关（COS）共有5个挡位，即断开、正向启动、正向运行、反向启动和反向运行。

5、接地漏电测试开关：

其功用是对牵引变压器进行漏电测试。

二、10SC32系列梭车各控制回路分析

1、主电源回路：

10SC32系列SASC直流梭车主回路部分在图纸上用粗黑实线表示，是高压电路，即梭车1050V主电源回路。

10SC32系列SASC直流梭车主回路主要包括：

电缆卷筒、机器主断路器1CB、泵接触器、泵电动机、输送机正/反转接触器、输送机电动机、左右牵引直流接触器、牵引触发模块、左右牵引可控硅整流装置SCR、左右行走电动机。

2、交流110V控制电源和交流24V照明电源回路：

10SC32系列SASC直流梭车控制电路部分在图纸上用黑细实线表示，机器控制电源主要有三种，即交流110V主控制电源、交流24V照明电源和交流12V报警电源。

控制电路主要由各控制开关和继电器组成，由机器主控制变压器提供交流110V控制电源。

控制变压器原边1050V电源由线路L1和L2提供，副边有三个绕组。

X1、X3输出交流110V控制电压，经控制断路器4CB为各控制回路提供交流110V控制电源。

X4、X5输出交流24V电压，经照明断路器5CB为梭车照明灯提供电源。

X7、X8交流110V/15V绕组没有用。

3、照明灯控制回路：

1）、机器通电后，当照明开关在全部灯位置时，照明灯控制如下图所示：

2）、机器通电后，牵引反转时，照明灯控制电路如下图所示：

3）、泵启动后，牵引正转时照明控制电路如下图所示：

4、泵控制回路：

1）、启动控制回路

2）、泵运行控制回路

3）、泵动力电源回路

5、运输机控制回路

1）、运输机正转启动、运行控制回路

2）、运输反转启动、运行控制回路

6、牵引控制回路：

1）、牵引正转控制回路：

牵引速度调节：

2）、牵引反转控制回路：

7、接地漏电测试控制回路：

10SC32系列SASC直流梭车在牵引变压器中性点中装有带载接地漏电保护装置，漏电系统主要由漏电监测单元ELU、漏电检测电流互感器ELT、漏电测试电阻ER1、漏电测试开关ETS和漏电跳闸指示灯等元器件组成。

牵引变压器中性点漏电保护的作用主要有以下两个方面：

1）、机器送电后，泵电动机没有启动时可以通过漏电测试控制回路对牵引漏电保护单元的完好性进行测试。

2）、泵启动后，牵引牵引行走时，对牵引变压器和牵引直流电动机的绝缘进行带载监测，实施漏电保护。