魏學(xué)平++秦家升++廖明軍++劉凱++高見廠

摘 要：通過對6 kV高壓大功率電動機(jī)安全啟動，漏電保護(hù)，過壓過流、欠壓、缺相、過載保護(hù)，相序控制，潮濕冷凝防護(hù)，絕緣防護(hù)，潤滑系統(tǒng)保護(hù)，安全停止和緊急停車保護(hù)等控制的技術(shù)研究，保證電動機(jī)在高溫、高濕、高寒、低溫、高海拔等惡劣工況環(huán)境中能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)一種6 kV高壓大功率電動機(jī)安全保護(hù)控制系統(tǒng)，使得6 kV高壓大功率電動機(jī)應(yīng)用在礦用液壓挖掘機(jī)上，替代大功率柴油發(fā)動機(jī)，作為礦用液壓挖掘機(jī)的一種動力源，保證礦用液壓挖掘機(jī)安全工作。體現(xiàn)礦用電動液壓挖掘機(jī)節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性、成本低廉、維修便捷、操作安全等優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：電動液壓挖掘機(jī) 6 kV高壓 高壓電動機(jī) 安全保護(hù) 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TU621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0026-02

礦用液壓挖掘機(jī)有著動作靈活、響應(yīng)快、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，深受大型礦山歡迎。礦用挖掘機(jī)所需動力功率大，大功率柴油發(fā)動機(jī)特有效率低，油耗高，噪音大，污染高，生產(chǎn)廠家少，采購成本高，現(xiàn)國內(nèi)燃油價格高。電動機(jī)效率高，噪音低，生產(chǎn)廠家較多；電網(wǎng)單價低，使用費(fèi)用低，部件采購和維護(hù)成本低；無污染，綠色環(huán)保等特點(diǎn)。

1 電動機(jī)的選擇

在100 t以上的礦用超大型液壓挖掘機(jī)，所需功率至少在500 kW以上，使用380 V低壓電，額定電流約在800 A，啟動電流為6～8倍額定電流，約5000 A，所需電纜粗，電氣元件體積大，價格高。選用6 kV/50 Hz作為電源，比380 V電源電流低15倍多，額定電流較低，所需元器件體積小，電纜細(xì)，有利于操作。

挖掘機(jī)總體體積較小，使用環(huán)境惡劣，現(xiàn)國內(nèi)外高壓變頻技術(shù)主要運(yùn)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，占用空間大，使用環(huán)境和溫度較好，抗震能力差，成本較高等特點(diǎn)，不利于挖掘機(jī)上使用。

2 高壓電動機(jī)安全保護(hù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦用電動液壓挖掘機(jī)由6 kV高壓電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶著液壓泵工作。礦用電動液壓挖掘機(jī)高壓電動機(jī)安全保護(hù)控制系統(tǒng)由高壓電機(jī)主回路系統(tǒng)、6 kV高壓系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)、高壓電動機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)三大系統(tǒng)。

高壓電機(jī)主回路控制系統(tǒng)采用電網(wǎng)6 kV電源，主控制單元采用交流380 V和交流220 V，控制系統(tǒng)電壓全部采用DC24 V，保證操作安全性。通過主控制器對微機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)、電機(jī)溫度系統(tǒng)、電源檢測系統(tǒng)、絕緣檢測裝置等信號采集，控制主回路接觸器接通與斷開，保證電動液壓挖掘的高壓電動機(jī)安全運(yùn)行，并在專用監(jiān)控器顯示提示操作者。如圖1電動液壓挖掘機(jī)高壓大功率電動機(jī)安全運(yùn)行保護(hù)控制系統(tǒng)原理圖所示。

2.1 高壓電機(jī)主回路系統(tǒng)

高壓電機(jī)主回路系統(tǒng)采用電網(wǎng)6 kV電源，由圖1可示，由高壓電源檢測單元9、自動真空斷路器10、高壓真空主接觸器5.和高壓電動機(jī)1形成高壓電動機(jī)工作主回路控制系統(tǒng)。當(dāng)需要工作時，按下自動真空斷路器10，高壓電接入系統(tǒng)，當(dāng)高壓真空主接觸器5接通時，高壓電動機(jī)1工作；否則，高壓電動機(jī)1停止。高壓電機(jī)主回路工作狀態(tài)由高壓電機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)的控制器18控制，在安全狀態(tài)下允許工作，不安全狀態(tài)禁止工作。

2.2 6 kV高壓系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)

6 kV高壓系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)主要包含電網(wǎng)沖擊保護(hù)系統(tǒng)和系統(tǒng)防觸電保護(hù)系統(tǒng)。

2.2.1 電網(wǎng)沖擊保護(hù)系統(tǒng)

礦用液壓挖掘機(jī)電動機(jī)采用降壓啟動方式，來降低啟動電流對電網(wǎng)沖擊。

2.2.2 防觸電保護(hù)系統(tǒng)

絕緣檢測裝置15對挖掘機(jī)上6 kV、380 V、220 V系統(tǒng)漏電檢測，如果發(fā)現(xiàn)漏電，立即斷開高壓真空主接觸器5、高壓真空輔助接觸器6和自動真空斷路器10，即斷開6 kV電源，防止車輛供電，防止電動機(jī)啟動。

2.3 高壓電動機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)

高壓電機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)電壓采用DC24V，由6 kV控制變壓器12供給，保證操作安全性。通過控制器采集和控制，通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在主監(jiān)控19和操作面板顯示提示工作狀態(tài)。

2.3.1 電機(jī)過壓過流保護(hù)

通過微機(jī)保護(hù)器8對主回路電壓和電流進(jìn)行采集，通過CAN總線與主控制器18進(jìn)行信息交換，當(dāng)主回路電壓超高、過電流、欠壓、缺相時，控制把高壓真空主接觸器5和高壓真空輔助接觸器6觸點(diǎn)斷開，防止電機(jī)繼續(xù)工作，燒壞電機(jī)。

2.3.2 電機(jī)防潮保護(hù)

高壓電動機(jī)1內(nèi)部設(shè)計(jì)電機(jī)加熱器2、溫度傳感器3，當(dāng)長時間未工作和環(huán)境溫度-10℃以下低溫，由主控制器18控制電機(jī)加熱器控制裝置16工作，電機(jī)加熱器2工作，高壓電動機(jī)1不能啟動，電機(jī)加熱器2停止工作后，才能接通高壓真空主接觸器5和高壓真空輔助接觸器6啟動高壓電動機(jī)1。

3 結(jié)語

通過對電動液壓挖掘機(jī)的高壓電動機(jī)控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，對6 kV高壓電動機(jī)啟動電流、漏電保護(hù)、過壓過流、欠壓、缺相、過載、相序反接、潮濕、絕緣損壞、潤滑缺失、安全停止和緊急停車等現(xiàn)象有效時時監(jiān)控和保護(hù)，使得高壓電動機(jī)能夠安全運(yùn)行，保證保證礦用電動液壓挖掘機(jī)能夠正常工作，來達(dá)到礦用電動液壓挖掘機(jī)操作簡單，維修便捷，安全可靠，節(jié)能環(huán)保、成本低廉的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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