KJ15A機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)電源應(yīng)用分析

【摘要】KJ1029型電源箱是KJ15A機(jī)車運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)的供電設(shè)備，分析了該型電源箱的結(jié)構(gòu)特征、工作原理、安裝調(diào)試、使用操作、維護(hù)保養(yǎng)、故障類型與排除，可為KJ15A系統(tǒng)的正常工作及電源的故障處理提供理論參考，為從事系統(tǒng)日常維護(hù)的人員提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】KJ15A機(jī)車；電源箱；結(jié)構(gòu)原理；故障排除

引言

在爆炸性危險(xiǎn)的煤礦井下，對電能的使用比普通環(huán)境嚴(yán)格，了解KJ15A機(jī)車監(jiān)控系統(tǒng)供電，對系統(tǒng)和電源故障處理具有重要意義。KJ15A系統(tǒng)電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)和KF1029型電源箱（以下簡稱電源箱）引入了強(qiáng)電電源，設(shè)計(jì)為隔爆本安型；控制分站、傳感器和信號(hào)機(jī)等設(shè)計(jì)為本安型。電源箱作為KJ15A監(jiān)控系統(tǒng)本安電源，輸出15V、12V、9V、5V四組直流電，供檢測、執(zhí)行設(shè)備、通訊和分站使用。15V、12V二組與9V、5V二組之間保持電隔離，切斷現(xiàn)場設(shè)備與分站之間的電氣連接，保證系統(tǒng)可靠。15V、12V、9V三組有獨(dú)立的雙重保護(hù)，能對短路、過壓、過流故障實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)；5V由9V二次穩(wěn)壓得到，也有各種保護(hù)功能。電源箱有電網(wǎng)掉電、電池電壓檢測電路，供分站辯識(shí)井下電網(wǎng)電壓。

1、結(jié)構(gòu)與原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

電源箱為單腔體結(jié)構(gòu)，左、右半部是電池組件、機(jī)芯；有3只電纜引入裝置，左邊2只引入強(qiáng)電和輸出本安電源，右邊1只備用；蓋板用內(nèi)六角螺栓固定。機(jī)芯左側(cè)電池上方為接線板兼作電池壓板，用螺栓固定在箱壁支架上，通過接線端子對外引線。機(jī)芯右下部母板HJ5615上三排插座插入HJ4112、HJ4113/15和HJ4113/9板，母板和接線板間用連接器相接。

1.2 工作原理

架線直流或127V交流電經(jīng)HJ4111接線板引入HJ4112供電卡，由電源濾波電路、壓敏電阻、PTC熱敏電阻組成的保護(hù)網(wǎng)絡(luò)濾除電網(wǎng)中有害尖脈沖，再整流成直流電壓。由CW1842單端隔離式脈沖寬度調(diào)制器及輔助電路降壓到14.5V，為下級電路提供母線電源。該電路板采用單端反激開關(guān)電源電路，有欠壓、過壓、過流保護(hù)及慢啟動(dòng)和故障快速斷電功能；電路板最大供電電流限制為2A，防止電池充電電流過大。

電池組件與HJ8411電池保護(hù)檢測板配合使用。直流母線平常對其浮充電，交流掉電后電池對母線供電。電池放電電壓降到10V時(shí)，保護(hù)檢測板自動(dòng)切斷放電回路，保證電池不過放電；電池組件的保護(hù)檢測板不斷測量電池電壓并轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)光耦隔離后傳給分站檢測。

隔爆型電源箱在爆炸性環(huán)境必須斷電才能開蓋維護(hù)。交流電源在進(jìn)線喇叭口附近設(shè)一斷電開關(guān)，交流斷電后電池供電維持工作，因此電源箱必須能從外部對電池?cái)嚯?，才能在危險(xiǎn)場所開蓋。

輸出卡HJ4113由DC-DC開關(guān)電源逆變電路及兩路雙重化保護(hù)電路組成。DC-DC變換器采用推挽定頻調(diào)寬開關(guān)電源電路，用功率場效應(yīng)管作開關(guān)元件，可靠性好、效率高。HJ4113/15將母線直流電壓轉(zhuǎn)換為15V、12V，經(jīng)過安全柵電路隔離成二組直流輸出，向各傳感執(zhí)行設(shè)備供電。HJ4113/9卡將母線電壓轉(zhuǎn)為9V，經(jīng)安全柵隔離成本安電源，為分站本機(jī)供電，經(jīng)7805降壓后供分站CPU用。9V、5V組與12V、15V組在電氣上隔離使分站可靠工作。

電源輸出卡上的檢測和控制信號(hào)端，便于分站了解、控制電源箱的使用。電池電壓檢測端向分站上報(bào)電池當(dāng)前電壓；交流掉電檢測端向分站上報(bào)井下電網(wǎng)供電狀態(tài)。二組檢測信號(hào)與分站檢測電路間設(shè)有光電隔離。電源箱初始加電后，僅+9V電壓向外供電。在分站內(nèi)，用電源開關(guān)把使能控制端DK信號(hào)線與+9V電源連通，+9V電壓通過DK線返回電源箱；控制電源箱工作：允許15V、12V的DC-DC變換器工作，對設(shè)備饋電；電池與直流母線接通，處于向母線供電狀態(tài)；輸出卡上7805穩(wěn)壓產(chǎn)生直流5V供分站主板使用。

2、安裝調(diào)試

2.1 安裝與接線

電源箱可水平緊固在硐室內(nèi)的角鋼支架上，無淋水、無過多灰塵，離地面0.4m，防止受外力傾倒?；蚬潭ㄔ诖笙飩?cè)壁，離巷底1.6m，方便維護(hù)，避免大型設(shè)備車輛碰撞。電源箱強(qiáng)電電源輸入線應(yīng)接在附近的開關(guān)，再接入強(qiáng)電專用供電線，以便維修時(shí)斷電；各外接電纜必須經(jīng)壓緊螺母壓緊，以外力不能使電纜松動(dòng)、旋動(dòng)、拔脫為準(zhǔn)；未穿線的電纜引入裝置用金屬墊片堵死，防止灰塵、潮氣進(jìn)入。電源箱內(nèi)走線整齊，芯線壓緊，接線板端子標(biāo)有接線定義，強(qiáng)電線路盡量遠(yuǎn)離弱電部分。分站電源電纜應(yīng)在2m以內(nèi)，不宜過長；電纜屏蔽線兩端接往接線板屏蔽線接線柱，屏蔽層接在接地螺栓上。電源箱安裝、接線完畢，仔細(xì)檢查接線無誤，蓋上并鎖緊蓋，才準(zhǔn)送電。

2.2 調(diào)試

電源箱出廠已經(jīng)調(diào)試，現(xiàn)場不必調(diào)試。電源箱使用時(shí)，必須先接好負(fù)載再加電，否則會(huì)引起保護(hù)電路動(dòng)作而需斷電后重新加電。電源箱為無人值守的現(xiàn)場工控設(shè)備，對其操作通過分站控制，其本身不設(shè)人機(jī)界面。

3、應(yīng)用

3.1 操作與維護(hù)保養(yǎng)

電源箱開蓋檢查，應(yīng)先在分站內(nèi)切斷電源開關(guān)，再斷開電源箱供電隔離開關(guān)，然后開蓋。井下環(huán)境潮濕、多塵，應(yīng)盡量減少開蓋次數(shù)、縮短開蓋時(shí)間，保證箱體線路板、接線端子間的絕緣強(qiáng)度。

如判斷機(jī)芯發(fā)生故障，應(yīng)更換機(jī)芯，上井后再詳細(xì)檢查。如某路電源工作不正常，應(yīng)檢查該路引線、插頭接觸是否良好，可直接從輸出卡插頭處到接線板上用萬用表歐姆檔測量。如果確認(rèn)接線良好，應(yīng)更換輸出卡。如果電源箱4路電源全部停止供電，應(yīng)更換供電卡。

更換的故障電路卡，應(yīng)由專業(yè)人員維修，找出故障點(diǎn)后根據(jù)元件值更換損壞的零部件。一些大功率的器件如無相同替換型號(hào)，必須選擇參數(shù)優(yōu)于標(biāo)定值的器件代換，否則會(huì)使整機(jī)性能下降，甚至破壞電源箱的本安輸出性能。

3.2 故障分析與排除

電源箱常見三種故障，原因分析及排除方法如下：強(qiáng)電供電信號(hào)無效。原因：強(qiáng)電掉電、超壓使內(nèi)部保護(hù)電路動(dòng)作切斷供電。排除方法：恢復(fù)強(qiáng)電供電，用隔離開關(guān)切斷強(qiáng)電供電，20min后送電。后備電池不工作。原因：放電完畢，欠壓保護(hù)動(dòng)作；無強(qiáng)電時(shí)，電池組不能啟動(dòng)。排除方法：充電數(shù)小時(shí)后恢復(fù)；送強(qiáng)電或在分站處用6V電池人工啟動(dòng)。無輸出。原因：過載保護(hù)動(dòng)作；電源開關(guān)未閉合；輸出卡或供電卡壞；電纜斷線或接觸不良。排除方法：排除負(fù)載故障重新加電；閉合電源開關(guān)；更換壞的電路卡；重新接線。