連續采煤機電氣先導回路的工作原理

劉占山

（同煤集團塔山礦，山西大同037003）

1 先導回路的組成原理

12CM15型連采機電氣先導控制回路的組成簡圖如圖1所示.圖中由三部分組成,一是前級開關,即安設在運輸平巷的磁力起動器,二是用于連接磁力起動器和連采機的動力電纜,三是連采機上的先導回路部分.

圖1 連采機電氣先導回路原理圖

先導回路由連采機上的啟/停開關按鈕、并聯于啟動按鈕上的電阻R、串聯在回路中的二極管D、急停按鈕、1CB斷路器的輔助常開接點,以及動力電纜中的控制芯線、前級開關中的變壓器T、直流繼電器K共同構成.直流繼電器K控制著前級開關中的主接觸器KM,如果K吸合,KM就會吸合,前級開關就會向連采機送電;如果K釋放,KM就釋放,前級開關就會給連采機斷電.二極管D起整流作用,故先導回路是一個由交流電壓供電的直流電流回路.

先導回路中的1CB接點與主斷路器1CB在機械上是聯動的,當主斷路器1CB合上閘時,1CB接點閉合.如果主斷路器1CB不合閘,先導回路就無法接通,前級開關就不可能在先導控制下向連采機送電;反過來,如果主斷路器1CB跳閘,1CB接點就打開,先導回路就被切斷,前級開關隨即就會終止向連采機供電.

由上可知,當合上主斷路器1CB,按下啟動按鈕給連采機上電時,并不是直接控制連采機自己,而是去控制前級開關,使前級開關向連采機送電或給連采機斷電.對于前級開關來說,給連采機送電的操作并不是在前級開關上進行,而是在遠離前級開關的連采機上進行,相當于前級開關的一種遠方控制方式.這就是所謂的“先導控制”.

2 自保電阻和直流繼電器的控制原理

與啟/停開關按鈕并接的電阻R稱為自保電阻,它與直流繼電器配合,其功能是保持運行中繼電器K處于吸合狀態.

由圖1可知,當主斷路器1CB合上閘時,1CB接點閉合,這時在沒有按下啟動按鈕時,并聯在啟動按鈕上的自保電阻R已使先導回路中的電流構成了通路．

下面以先導回路的等效電路來說明這個問題,等效電路見圖2,圖中的r是先導回路的等效線路電阻(包括變壓器二次線圈的直流電阻)．

圖2 先導回路的等效電路

由于直流繼電器是一個大電感器件,大電感對電流中的脈動成分有很強的濾波作用,因而,流過先導回路的直流電流實際上很平穩,這一平穩的直流電流為:

式中U2——變壓器T二次側的交流電壓有效值;

Rz——先導回路的總電阻值．

故,在沒有按下啟動按鈕時,自保電阻R接入回路,此時回路中的直流電流稱為先導回路的保持電流,其值為:

當按下啟動按鈕后,由于自保電阻R被短路,此時回路中的電流較大,直流繼電器K吸合,這里把這一電流稱為先導回路的啟動電流,即實際給定的電流．其值為:

對于繼電器來說,吸合電流I吸合和釋放電流I釋放是它的兩個主要技術參數．I吸合是指繼電器能夠產生吸合動作的最小電流,在正常使用時,啟動電流必須略大于吸合電流,這樣繼電器才能穩定地工作．I釋放是指繼電器產生釋放動作的最大電流．

由上面的兩個公式可知,I啟動＞I保持．所以,如果使 I保持＜ I吸合＜I啟動,故在沒有按下啟動按鈕時,繼電器K不吸合．當r的取值合適,使 I啟動＞I吸合,這樣,當按下啟動按鈕后,繼電器K將會吸合．

下面再分析當松開啟動按鈕后,K是吸合還是釋放呢?回答是:如果電阻R取值合適,使I釋放＜I保持＜I吸合,則K仍繼續維持在吸合狀態上．這是因為繼電器是一個電磁機構,它具有一種大滯環特征,也就是,其吸合電流I吸合很大,而釋放電流I釋放很小．之所以如此,是由于吸合之前,電磁鐵的磁路氣隙大,需要很大的電流才能產生足夠大的電磁力來克服彈簧阻力使電磁鐵吸合．而當吸合之后,氣隙很小,所以維持同樣大小的電磁力只需要很小的電流．一般來說,直流繼電器的吸合電流I吸合大約是其額定電流的85%,而釋放電流I釋放只是其額定電流的10%～30%左右,兩者相差很大．如果流過直流繼電器的電流變成I吸合與I釋放之間的某一值,這時,直流繼電器的狀態可能是吸合,也可能是釋放,這取決于它此刻之前的狀態．明確地說,它將維持先前狀態不變．比如,當松開啟動按鈕后,電流從下降到時,由于在時繼電器K已吸合,而這時的I保持＞I釋放,所以繼電器K仍然吸合．反過來,如果電流從I釋放上升到I保持,由于在I釋放時繼電器K已釋放,所以這時的繼電器K將繼續保持在釋放狀態上．顯然,如果適當地選擇R的阻值,使I保持正好落在繼電器K的I吸合與I釋放之間的某一合適的值上時,那么,在松開啟動按鈕后,繼電器K仍會保持在吸合狀態上．

歸結起來,在前級開關的變壓器T上電后,盡管還沒有操作連采機的啟動按鈕,先導回路上已經流過了一個直流電流,即I保持,但是,由于它小于直流繼電器K的吸合電流I吸合,所以,K不會吸合,接觸器KM也就不吸合,前級開關就不會向連采機送電．但當按下啟動按鈕后,此時的先導回路電流I啟動＞I吸合,所以K吸合,并使KM吸合,前級開關向連采機送電．而當釋放了啟動按鈕之后,先導回路電流又恢復為I保持,但這時的K依然會保持在吸合狀態上,KM依然吸合,繼續維持向連采機送電．當然,只要先導回路中串聯的任何一個接點 (比如,急停按鈕)一打開,由于電流等于0,所以K就釋放,KM也釋放,前級開關就會停止向連采機供電．

3 結語

該先導控制采用的是兩線制控制方式,即只使用一對芯線作為先導控制線．這種二線制先導回路具有線路故障自動保護的功能,也就是說,當線路發生開路或短路時都會迫使直流繼電器K釋放．對于線路開路的情況,這一點很容易理解,但當線路短路時是怎樣使K釋放的呢．這是因為K為直流繼電器,如果先導線路發生短路,二極管D就會被短接掉,流過K的電流就不再是直流而是交流,交流電流不含直流成分,不能使K吸合或維持吸合,避免了故障的擴大．

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