真空電磁起動器在綜放工作面的應(yīng)用和維護(hù)

賀亞發(fā)

（山西西山晉興能源有限公司斜溝煤礦，山西呂梁 033602）

0 引言

真空電磁起動器具有保護(hù)配置豐富、數(shù)字化程度高、電流速度雙向保護(hù)的優(yōu)點，能夠保證負(fù)載設(shè)備軟起動。綜放工作面機(jī)電設(shè)備眾多，在額定電壓1140 V交流供電線路中，采煤機(jī)、前后刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備的三相交流感應(yīng)電動機(jī)均需要真空電磁起動器進(jìn)行配電，起到軟起動、速度切換和保護(hù)的作用［1－3］。煤礦井下工作條件差，在溫濕度高和粉塵多的情況下，電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的頻率較高，為了不影響采煤工作面的生產(chǎn)，提高真空電磁起動器的維修效率十分必要［4－6］。

在真空電磁起動器現(xiàn)場維修中，故障現(xiàn)象多種多樣，內(nèi)部不同工作回路或不同部件引起不同的故障現(xiàn)象，主回路觸頭接觸不良、控制回路繼電器燒毀、機(jī)械閉鎖結(jié)構(gòu)變形等均是常見的故障點［7－9］，相關(guān)文獻(xiàn)對這些內(nèi)容進(jìn)行了研究，給出了相應(yīng)的解決措施，但是大部分文獻(xiàn)局限于故障排查與處理，缺乏對起動器原理、接線方式的描述與總結(jié)［10－11］。煤礦電氣設(shè)備維修工作中，需要維修者從設(shè)備原理出發(fā)進(jìn)行思考，有利于提高檢修效率，形成科學(xué)的工作方法，本文在分析電磁起動器接線原理的基礎(chǔ)上，給出了常見故障的現(xiàn)象和檢查維修建議。

1 結(jié)構(gòu)

用于煤礦綜放工作面的起動器均應(yīng)滿足隔爆要求，常用的型號為QBZ－80、QBZ－120、QBZ－200，如圖1 所示，型號中Q表示電磁起動器，B 表示隔爆型，Z 表示真空，后面的第一個數(shù)字表示額定電流，第二個數(shù)字表示額定工作電壓，常用的額定電壓有380 V、660 V 和1140 V，N 表示可逆。除了電壓電流，起動器的其他技術(shù)參數(shù)還有通斷能力、極限分?jǐn)嗄芰?、電壽命和最大控制功率?/p>

圖1 隔爆型電磁起動器型號含義

某真空電磁起動器結(jié)構(gòu)如圖2 所示，起動器由隔爆外殼和真空本體組成，真空本體裝于隔爆外殼中。外殼為原型，殼轉(zhuǎn)蓋為轉(zhuǎn)動式齒口結(jié)構(gòu)，殼身上部為接線箱，用以引進(jìn)電源電纜和引出電機(jī)電纜，且均采取隔爆措施，以達(dá)到隔爆要求。在外殼右側(cè)有隔離換向開關(guān)的轉(zhuǎn)換手柄和停止按鈕。兩者有機(jī)械連鎖，只有停止按鈕按下后，才能搬轉(zhuǎn)手柄并打開轉(zhuǎn)蓋。真空本體所有元件都裝于底板上，其正面裝有真空接觸器、電動機(jī)綜合保護(hù)器、過電壓吸收裝置、中間繼電器和熔斷器，背面裝有隔離換向開關(guān)、變壓器及起動、停止按鈕，這些電氣元件一般無需調(diào)整或更換。

圖2 真空電磁起動器結(jié)構(gòu)

2 運行原理

真空電磁起動器接線原理如圖3 所示，按照電壓等級分為主回路部分和控制回路部分，在主回路中，高壓電源從電源接頭X3、X2、X1 接入，依次經(jīng)隔離換向開關(guān)Q、真空接觸器KM、電動機(jī)綜合保護(hù)器K2 連接至負(fù)載接頭D3、D2、D1，主回路出線接頭并聯(lián)的阻容電路作用是吸收負(fù)載起動時的浪涌電壓，有效減小反電動勢對回路中元件的損害。取主回路兩相電經(jīng)控制變壓器TB降壓得到交流36 V 控制電源，起動時先將隔離換向開關(guān)Q切換至正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)位置，然后按下起動按鈕S2，KM1 閉合，中間繼電器K3 得電吸合，交流控制電壓經(jīng)全波整流電路輸出，真空接觸器KM吸合，主回路接通，由于KM1 閉合同時輔助觸點KM2 也閉合，KM2 形成了自鎖電路，即使松開S2 后KM1 斷開，中間繼電器K3 也不會掉電斷開。由于起動器并不總是安裝在方便操作的地方，因此還具有遠(yuǎn)程操作的功能?？刂瞥鼍€2 和9 分別接地或用導(dǎo)線相連后再接地，控制出線2和1 之間接遠(yuǎn)程控制開關(guān)SB1，遠(yuǎn)控時S3 打到分的位置切斷開關(guān)本身的起動按鈕回路，防止別人誤操作。遠(yuǎn)控分閘的時候，按下本機(jī)或遠(yuǎn)程開關(guān)任何一個停止按鈕，均可以實現(xiàn)斷開中間繼電器吸合線圈回路，切斷真空接觸器?？刂瞥鼍€8 與9 之間可接36 V的照明燈。

圖3 真空電磁起動器接線原理

3 保護(hù)與試驗功能

3.1 保護(hù)功能

電磁起動器的保護(hù)功能通過電動機(jī)綜合保護(hù)器實現(xiàn)。電動機(jī)綜合保護(hù)器JDB有5 個接線端子，9 號接線端子接控制變壓器的地，3、4 號接線端子接JDB 兩端，通過3、4 號端子的接通與斷開可對真空接觸器進(jìn)行控制，4 號接線端子同時為保護(hù)器提供工作電源。33 號接線端子為檢漏端子，實現(xiàn)漏電閉鎖功能。

（1）漏電閉鎖。合上隔離開關(guān)后保護(hù)器就開始工作，首先進(jìn)行漏電自檢，如果檢測到設(shè)備有漏電現(xiàn)象，JDB 保護(hù)器內(nèi)部的繼電器不吸合，起動控制回路無法起動。33 號接線端子為檢漏端子，通過主接觸器的一對常閉觸點KM3 和中間繼電器的常閉觸點ZJ2 接到負(fù)載接頭任意一項即可，當(dāng)開關(guān)合閘以后，KM3 接點和ZJ2 接點均斷開，漏電檢查回路被切斷，即使設(shè)備漏電也不會分閘，漏電保護(hù)由上一級饋電開關(guān)完成，33 號檢漏端子有兩個接頭，根據(jù)設(shè)備額定電壓選擇380 V或660 V。

（2）短路保護(hù)。保護(hù)器內(nèi)有電流互感器對主回路電流進(jìn)行檢測，當(dāng)電流大于8 倍額定電流時判斷為設(shè)備短路，開關(guān)跳閘。

（3）斷相保護(hù)。當(dāng)主回路一路或兩路電流為零時判斷為斷相故障。

（4）過載保護(hù)。當(dāng)電流大于1.05 倍額定電流，小于8 倍額定電流時判斷為設(shè)備過載，延時一段時間后若仍過載，保護(hù)器斷開3、4 接點，開關(guān)分閘。過載保護(hù)具有反時限特性，延時時間與過載倍數(shù)反相關(guān)。

（5）漏電保護(hù)。漏電保護(hù)動作值根據(jù)煤礦安全規(guī)程設(shè)定，故障排除后手動復(fù)位。

（6）過壓欠壓保護(hù)。保護(hù)器內(nèi)有電壓互感器對主回路電壓進(jìn)行檢測，當(dāng)電壓小于75%額定電壓時判斷為欠電壓故障，當(dāng)電壓大于115%時判斷為過電壓故障。欠壓和過壓均會跳閘。

3.2 試驗功能

為了保護(hù)器可靠運行，起動器一般設(shè)有接觸器試驗、過載試驗、漏電閉鎖試驗等功能，試驗前應(yīng)確保負(fù)載側(cè)無電。

（1）接觸器試驗。隔離開關(guān)閉合后，斷路器處于分閘位置，將試驗開關(guān)切換至“接觸器試驗” 位置，開關(guān)立即合閘。

（2）短路試驗和過載試驗。隔離開關(guān)閉合后，斷路器處于分閘位置，開關(guān)吸合后將試驗開關(guān)切換至“短路試驗” 位置，開關(guān)立即分閘。開關(guān)吸合后將試驗開關(guān)切換至“過載試驗” 位置，開關(guān)延時一段時間后分閘。

（3）漏電閉鎖試驗。隔離開關(guān)閉合后，將試驗開關(guān)切換至“漏電閉鎖試驗” 位置，開關(guān)無法合閘，顯示漏電閉鎖，試驗后手動復(fù)位。

4 故障排查與維護(hù)

4.1 故障排查思路

真空電磁起動器出現(xiàn)故障，檢修人員到達(dá)現(xiàn)場后，不急于尋找故障點，應(yīng)按照“望、聞、問、切” 的順序了解設(shè)備基本信息、故障前后的表現(xiàn)、現(xiàn)場的運行環(huán)境，對該設(shè)備及故障類型有大致的判斷，然后進(jìn)行故障排查?！巴?指的是觀察該電磁起動器的銘牌和接線方式，了解基本設(shè)備類型、參數(shù)、電源和負(fù)載等信息；“聞” 指的是聽現(xiàn)場設(shè)備有無異響，振動、摩擦、放電等均會發(fā)出特定的聲音；“問” 指的是詢問故障發(fā)生時現(xiàn)場工作人員故障發(fā)生前有無設(shè)備頻繁啟動、故障發(fā)生時有無火花、氣味等現(xiàn)象；“切” 指的是檢查控制回路，按下相關(guān)按鈕、繼電器等元件。故障排查一般按照下面的順序和方法。

（1）斷電后直觀檢查明顯故障點。斷電后，觀察主電路的觸頭、熱元件、熔斷器，控制電路的接頭、觸點、線圈，除了電路故障，機(jī)械故障也容易直接觀察出來，電磁起動器容易損壞的機(jī)械部件有連鎖機(jī)構(gòu)、傳動裝置、銜鐵等。

（2）通電后萬用表檢查控制電路。斷電檢查沒有結(jié)論時，可通過切斷主回路，控制回路通電測量的方式檢查，檢查前應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)和控制器切至零位，用萬用表檢查電源電壓、控制電路的動作順序。

（3）利用儀器儀表測量電壓、電流、電阻等參數(shù)。前面兩個階段均沒有結(jié)論，可以考慮用兆歐表、鉗形電流表、校驗燈等儀器儀表檢查線路或元件的電參數(shù)，常用的測量方法有電壓分段測量法、電阻分段測量法和短接法。

4.2 常見故障及維修

電磁起動器的檢修從主電路開始查找，從隔離換向器位置、線路、觸頭到熔斷器依次檢查，若主電路沒有問題再檢查控制回路的線圈、連鎖觸點和接頭等，常見的故障現(xiàn)象和建議處理方式總結(jié)如下。

（1）電源正常，起動器不起動。出現(xiàn)這種現(xiàn)象后重點檢查的部件為熔斷器接觸面、JDB 的中間繼電器、隔離開關(guān)是否到位。

（2）啟動力度小。電磁鐵無法將銜鐵吸合到位，變壓器發(fā)出很大的嗡嗡聲，重點檢查輔助觸點KM2 接觸是否不良、整流橋是否損壞、電磁鐵和銜鐵之間是否有螺栓等異物卡住、控制變壓器抽頭是否選擇正確、電磁鐵是否匝間短路、真空度是否下降。

（3）負(fù)重啟動。出現(xiàn)這種情況的原因是保護(hù)器設(shè)置的電流較小，應(yīng)適當(dāng)增大電流整定值。

（4）開關(guān)動作緩慢。開關(guān)分閘動作時間取決于分閘彈簧的彈力，分閘彈簧卡澀、控制電壓過低均會導(dǎo)致分閘彈簧力度不足，檢查控制電壓是否達(dá)到36 V，或向卡澀部位涂抹二硫化鉬潤滑油脂。

（5）噪聲大。開關(guān)動作時噪聲大是由于電磁鐵吸合面銹蝕、安裝面不平、短路環(huán)斷裂等原因?qū)е拢黄轿恢迷黾訅|片可緩解噪聲問題。

（6）線圈燒毀。接觸器吸合之后KM1 輔助開關(guān)沒有打開、控制電壓過大均會導(dǎo)致線圈燒毀，更換線圈后應(yīng)檢查輔助開關(guān)位置和控制電壓。

5 結(jié)束語

真空電磁起動器具有漏電保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓過壓保護(hù)等功能，在運行前還提供了短路試驗、過載試驗、漏電閉鎖試驗等功能。真空電磁起動器集饋電、啟動、轉(zhuǎn)換和停止為一體，具有價格低、配電設(shè)備集中控制、體積小、重量輕、保護(hù)功能齊全的優(yōu)點，在綜放工作面應(yīng)用后取得了良好的效果。本文結(jié)合真空電磁起動器的原理，給出了故障檢查的一般思路、常見故障現(xiàn)象及其維修建議。針對不同故障情況，維修的方案應(yīng)具有針對性，盡可能恢復(fù)故障前的狀態(tài)。在維修完畢后，維修者必須和操作者配合通電試運行，最后分析故障根本原因，并做好記錄，防止類似事故發(fā)生。