新型礦用刮板機重載軟起動的研究

王粉 楊志強 燕云龍

摘?要： 通過對刮板機的起動特點的分析，找出了刮板機在起動過程中存在的問題。對新型礦用刮板機重載軟起動進行分析、比較、研究，得出了對刮板機起動的合理的技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞： 刮板機;軟起動;重載

Study on New High Power Soft Start Device of Scraper Conveyor

Wang Fen?Yang Zhiqiang?Yan Yunlong

【Abstract】Based on the analysis of the starting characteristics of the scraper，the problems in the starting process of the scraper are found out.This paper analyzes，compares and studies the heavy load soft start of the new mining scraper machine，and obtains the reasonable technical research on the scraper soft start.

【Key words】Scraper Conveyor;Soft Start;High Power

【中圖分類號】TD528.13?【文獻標(biāo)識碼】A?【文章編號】1674-3733（2020）03-0203-01

1?概述

現(xiàn)有的軟起動方法普遍采用降低起動電壓的方法來起動電動機的，由于電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與其繞組所加電壓的平方成正比，當(dāng)定子電壓降低時，電磁轉(zhuǎn)矩會降低很多，所以，降壓起動只適合空載或輕載起動，一般起動轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩的50%左右，對于重載起動的電機并不適用。為了提高軟起動器的起動轉(zhuǎn)矩，降低起動電流和電壓，本新型礦用刮板機重載軟起動采用“限流+突跳起動”技術(shù)等來合理協(xié)調(diào)電流、電壓、頻率、電機、負(fù)載等之間的關(guān)系，實現(xiàn)了真正的重載軟起動，并且提高了起動轉(zhuǎn)矩，減小了起動電流，特別適合于需重載起動的礦用刮板機設(shè)備。

2?礦用刮板機起動的控制特點

綜采工作面刮板機工作條件惡劣，刮板機鏈條運動的靜摩擦力很大，特別是刮板機停機后，還有落煤給刮板機加載產(chǎn)生“壓溜”，造成設(shè)備起動困難。同時受煤礦井下電網(wǎng)容量、空間限制，又處于爆炸性氣體與煤塵的環(huán)境中，使解決井下大型運輸設(shè)備的重載難起動問題更加艱難。刮板機的起動控制有以下特點：

1）盡可能降低的起動電流，以減少對電網(wǎng)的沖擊、電機發(fā)熱和供電系統(tǒng)的影響。

2）由于刮板機起動初始為吸收間隙的空載運動，要求電機此時轉(zhuǎn)矩要小，速度要慢;由靜止轉(zhuǎn)為運動時，要求電動機有足夠大的轉(zhuǎn)矩來克服靜摩擦阻力，并且能有平穩(wěn)提升的起動轉(zhuǎn)矩和符合要求的機械特性曲線，逐步加速;克服靜摩擦后，負(fù)載會明顯減少，此時電機的力矩提升又相對變慢，這樣才可實現(xiàn)平穩(wěn)起動。

3?礦用刮板機重載軟起動技術(shù)分析

針對刮板機等煤礦應(yīng)用較多且運行負(fù)載較大的設(shè)備，以實現(xiàn)其電動機重載起動時對供配電線路保護需求的目的，使該類電動機設(shè)備具備調(diào)壓起動、限流起動、限流+突跳起動、切頻起動、全壓起動、自由停車、軟停車等功能，從而發(fā)揮對供配電線路和電機進行綜合保護的作用。重載軟起動器一般有以下幾種起動方式：

（1）限流起動方式：起動器接到起動信號后，使主接觸器吸合，根據(jù)負(fù)載電機的電流狀態(tài)，按適當(dāng)?shù)拈]環(huán)控制策略，控制輸出電壓，使被控電機的端電壓非線性增大，依電機的調(diào)壓特性運行，使被控電機進行緩慢起動，當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速后，交流真空接觸器閉合，旁路可控硅組件，完成起動過程。

（2）限流+突跳起動方式：起動器接到起動信號后，使主接觸器吸合，開始控制輸出電壓，同時檢測負(fù)載電機的電流狀態(tài)，當(dāng)電流達到4Ie時，進行500ms的全壓突跳起動然后轉(zhuǎn)限流起動，當(dāng)電機的轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速后，交流真空接觸器閉合，旁路可控硅組件，完成起動過程。

（3）直接起動方式：僅在軟起無法正常工作情況下采取的緊急措施。此時本起動器同一般真空磁力起動器功能相同。接到起動信號后，主接觸器先閉合，接著交流真空接觸器閉合，完成起動過程。

4?重載軟起動的性能

4.1?起動性能。在電動機空載、半載、滿載的情況下，起動器均能平穩(wěn)起動。調(diào)壓起動、限流起動、限流+突跳起動方式下，電機起動力矩/額定力矩≥1;切頻起動方式下，電機起動力矩/額定力矩≥1.4。

4.2?保護性能

（1）晶閘管過熱保護

三只分別安裝在晶閘管散熱器上的溫度繼電器并聯(lián)，進行溫度檢測。當(dāng)某散熱器上的溫度超過70±5℃時，溫度繼電器動作，實現(xiàn)對晶閘管的過熱保護。

（2）漏電閉鎖保護

主電路額定電壓V閉鎖動作值kΩ解鎖動作值kΩ閉鎖動作值允許誤差%

66022≤33+20

114040≤60+20

檢測回路電流小于1mA。在停止運行時檢測負(fù)載線路絕緣情況，當(dāng)絕緣電阻下降到閉鎖值以下時，輸出閉鎖，起動器不能起動。

（3）過載、過流保護

工作電流/整定電流動作時間起始狀態(tài)

1.12h不動作冷態(tài)

1.35min

1.61min

58s

（4）短路保護

起動過程中當(dāng)電流達到8Ie（+20%，-10%）整定電流時，短路保護動作切斷起動器，動作時間0.2～0.4s。短路保護用復(fù)位按鈕手動復(fù)位。

（5）堵轉(zhuǎn)保護

在電機全壓運行過程中，控制器檢測負(fù)載電流，當(dāng)電流達到2倍Ie整定電流時，控制器發(fā)出運行過載故障信號，PLC動作切斷起動器。

（6）晶閘管過電壓保護

起動器的晶閘管兩端設(shè)置壓敏電阻及阻容保護。壓敏電阻漏電流1mA，電壓為2200V。

（7）36VAC漏電監(jiān)視保護

當(dāng)外供36V電源絕緣電阻下降到3kΩ±10%以下時，漏電監(jiān)視保護動作，切斷外供36V電源。

5?結(jié)論

伴隨傳動控制對自動化要求的不斷提高，采用可控硅為主要器件、控制器為控制核心的智能型礦用刮板機重載軟起動器，由于其軟起動性能優(yōu)良、體積小、重量輕，并且具有智能控制及多種保護功能，而且各項起動參數(shù)可根據(jù)不同負(fù)載進行調(diào)整，其負(fù)載適應(yīng)性很強。因此軟起動器將逐步取代落后的Y/Δ、自耦減壓和磁控式等傳統(tǒng)的減壓起動設(shè)備將成為必然，是未來的發(fā)展趨勢。