礦山電工學(xué)3煤礦機(jī)械設(shè)備電氣控制

CH3煤礦機(jī)械設(shè)備的電氣控制學(xué)習(xí)要求1.一般掌握：控制電器；煤礦機(jī)械設(shè)備的控制線路圖的繪制與分析方法。2.熟練掌握：QC83系列礦用隔爆磁力起動(dòng)器的工作原理。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系2§3-1控制電器控制電器：用來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等控制過程的電器。礦山常用控制電器有：控制器、主令電器、繼電器、接觸器等。一、接觸器★按照其驅(qū)動(dòng)電流的性質(zhì)可分為直流和交流型兩種。直流接觸器一般為單極型，交流接觸器一般為三極型。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系32023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系4一、接觸器接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交、直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動(dòng)切換電器。在功能上接觸器除能自動(dòng)切換外，還具有手動(dòng)開關(guān)所缺乏的遠(yuǎn)距離操作功能和零壓及欠壓保護(hù)功能，但沒有自動(dòng)開關(guān)所具有的過載和短路保護(hù)功能。接觸器生產(chǎn)方便，成本低，主要用于控制電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)、電容器組等，是電力拖動(dòng)自動(dòng)控制電路中使用最廣泛的一種低壓電器元件。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系51、直流接觸器的工作原理接觸器在鐵心1上繞有線圈2，當(dāng)線圈通過電流時(shí)，銜鐵被吸引，主接點(diǎn)4閉合，接通主電路；同時(shí)輔助接點(diǎn)6斷開，切斷控制回路。當(dāng)線圈斷電時(shí)，電磁吸引力消失，銜鐵在自重和反作用彈簧7作用下，恢復(fù)原位，使主接點(diǎn)打開，輔助接點(diǎn)閉合。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系61、直流接觸器的工作原理主接點(diǎn)斷開時(shí)，其固定接點(diǎn)與可動(dòng)接點(diǎn)間將產(chǎn)生電弧，與主接點(diǎn)串連的消弧線圈5就是起熄弧作用的。當(dāng)主接點(diǎn)間產(chǎn)生電弧時(shí)，線圈的磁場對(duì)電弧產(chǎn)生作用力F（左手定則），使電弧向上移動(dòng)，電弧被拉長，在熄弧罩中冷卻而很快熄滅。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系72、交流接觸器的工作原理線圈KM通過電流后，鐵心被磁化，吸引銜鐵，主接點(diǎn)KM1、輔助接點(diǎn)KM2接通主電路與控制電路，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。若線圈無電，則鐵心失磁，銜鐵在自重或彈簧的作用下恢復(fù)原位，KM3接通，KM1、KM2均斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系82、交流接觸器的工作原理由于交流接觸器線圈中通過的電流是交流，鐵心中產(chǎn)生的磁通是交變的。為減小交變磁通產(chǎn)生的磁滯和渦流損失，鐵心5和銜鐵4都由硅鋼片疊成。

在交流接觸器中，交變磁通產(chǎn)生的吸引力在磁通（電流）為零時(shí)消失，銜鐵要斷開，磁通恢復(fù)（電流過零后）吸力也恢復(fù)，因而在電流交變過程中，銜鐵將出現(xiàn)振動(dòng)和噪聲。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系92、交流接觸器的工作原理為了克服銜鐵的振動(dòng)和噪聲，在鐵心5的2/3截面處嵌入一短路環(huán)，如圖所示。由于短路環(huán)的存在，使截面A的磁通與截面B的磁通

出現(xiàn)相角差

，φA與φB不會(huì)同時(shí)過零值，故振動(dòng)和噪聲大為消弱。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系102、交流接觸器的工作原理

當(dāng)主接點(diǎn)斷開電路時(shí)，固定接點(diǎn)與可動(dòng)接點(diǎn)間出現(xiàn)強(qiáng)電場，使其間的空氣電離形成電弧，造成接點(diǎn)損壞。為延長接點(diǎn)使用壽命，應(yīng)設(shè)法盡快熄滅電弧。圖3-2中的消弧罩就是為加速熄滅電弧的。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如右圖4所示。消弧罩由耐火材料制成，馬蹄形鐵片放置在消弧罩1中，且左右稍微錯(cuò)開。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系112、交流接觸器的工作原理當(dāng)接點(diǎn)4斷開時(shí)，產(chǎn)生的電弧因電動(dòng)力和磁力拉向上方且越拉越長，導(dǎo)致它被滅弧柵格（鐵片）割成許多小段，使電弧所在空間的游離作用減弱，加上鐵片的冷卻作用，使電弧很快熄滅。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系12二、繼電器繼電器是一種靈敏的小型自動(dòng)控制電器。它能反映某些機(jī)電參數(shù)的變化如電流、電壓、時(shí)間、壓力等），并用其接點(diǎn)斷開或接通電氣回路，達(dá)到控制目的。

1．

電磁式電流或電壓繼電器它由線圈、鐵心、接點(diǎn)等組成。按線圈通過電流種類的不同可分交流和直流兩種；按功用不同最常用的為電流和電壓兩種。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系131．

電磁式電流或電壓繼電器電磁式繼電器的構(gòu)造原理如圖3-5所示。圖a是角移式，圖b是抽吸式，控制系統(tǒng)多用角移式。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系14三、主令電器

在控制電路中起著發(fā)號(hào)施令作用的電器稱為主令電器。按鈕、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、終端開關(guān)和主令控制器等均屬主令電器。主令控制器多用于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)控制電路（例如絞車控制電路）中。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系15三、主令電器凸輪型主令控制器的接觸元件如圖所示。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系16四、控制器控制器是一種具有很多接點(diǎn)的轉(zhuǎn)換開關(guān)。用來直接控制直流電動(dòng)機(jī)或繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)、制動(dòng)、反向和調(diào)速等。目前廣泛應(yīng)用的有鼓形控制器與凸輪控制器。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系17四、控制器

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系18§3-2控制線路圖的繪制原則及分析方法

控制線路圖通常分為原理接線圖和安裝接線圖。原理接線圖是說明控制線路的工作原理的，圖中各元件一般不按其實(shí)際位置繪制；安裝接線圖是供控制線路的安裝、維修用的，圖中各電器元件都按實(shí)際位置繪制。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系19控制線路圖繪制的一般原則

1）把全部電路分成主回路、控制回路和輔助回路。電動(dòng)機(jī)等強(qiáng)電流電路屬主回路，接觸器和繼電器線圈等小電流電路屬控制回路，其他如信號(hào)、測量等電路屬輔助回路。主回路一般畫在圖紙的上方或左方，用較粗的線繪出；控制或輔助回路用較細(xì)的線，畫在紙的下方或右方；控制回路電源線垂直畫在兩側(cè)，各并聯(lián)支路平行地畫在兩控制電源線之間，排列順序應(yīng)盡量符合電器元件的動(dòng)作順序。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系20控制線路圖繪制的一般原則2）圖中各電器元件應(yīng)按規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)表示。同一電器元件，必須用相同的文字符號(hào)。例如有兩個(gè)相同的接觸器KM，可用1KM、2KM表示。一個(gè)繼電器有一個(gè)線圈K和三個(gè)接點(diǎn)，則接點(diǎn)可表示為K1、K2、K3。 3）電路中的接點(diǎn)位置按線圈不通電（或未加外力）時(shí)的位置畫出。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系21鼠籠電動(dòng)機(jī)的控制線路圖

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系22鼠籠電動(dòng)機(jī)的控制線路圖主回路：QS為三相單投刀開關(guān)（也叫隔離開關(guān)），用于檢修時(shí)切斷電源;FU為熔斷器，做短路保護(hù)用；KM1為接觸器主接點(diǎn)，用以控制主回路的通斷；FR為熱繼電器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí)用它自動(dòng)切斷電源?？刂苹芈罚篠TP為停止按扭；ST為啟動(dòng)按扭；KM為接觸器線圈，KM2為其輔助接點(diǎn)；FR1為熱繼電器FR的常閉接點(diǎn)。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系23控制過程1）閉合隔離開關(guān)QS，為啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)作好準(zhǔn)備。

2）啟動(dòng)：按啟動(dòng)按扭ST，接通如下控制回路：

接觸器線圈KM有電，其主接點(diǎn)KM1、輔助接點(diǎn)KM2同時(shí)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。松開啟動(dòng)按鈕ST后，因自保接點(diǎn)KM2已閉合，故KM線圈仍有電，電機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系24控制過程3）停止：按停止按鈕STP，因線圈KM斷電，其銜鐵返回原位，KM1、KM2接點(diǎn)斷開電動(dòng)機(jī)停車。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如因電源停電或電動(dòng)機(jī)過載（熱繼電器FR動(dòng)作,或者FR1接點(diǎn)斷開）都會(huì)使線圈KM斷電，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停車。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系25

§3-3礦用隔爆磁力起動(dòng)器隔爆磁力起動(dòng)器是一種組合電器，它主要由隔離開關(guān)、接觸器、熔斷器、過熱過流繼電器、按鈕等組成，裝在隔爆外殼中，用來控制和保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系26一、QC83系列礦用隔爆磁力起動(dòng)器

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系271.QC83-80隔爆磁力起動(dòng)器本系列隔爆磁力起動(dòng)器，用于有沼氣或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中，控制保護(hù)低壓電動(dòng)機(jī)。包括以下型號(hào)：QC83-80、QC83-80N、QC83-120、QC83-225。其中字母和數(shù)字的意義：

Q——起動(dòng)器；C——磁力；8——隔爆；3——設(shè)計(jì)序號(hào)；80、120、225——額定電流（A）；N——可逆。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系281．QC83-80型磁力起動(dòng)器

控制40kW（電網(wǎng)電壓為660v時(shí)）或30kW（電網(wǎng)電壓為380v時(shí)）以下的鼠籠電動(dòng)機(jī)，如井下的小型輸送機(jī)、局扇和小水泵等。

QC83-80型起動(dòng)器能實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)方兩種控制方式。“就地控制”就是利用起動(dòng)器本身的起動(dòng)（1ST）停止（1STP）按鈕進(jìn)行控制；“遠(yuǎn)方控制”則是在離開起動(dòng)器一段距離另加一組起動(dòng)（2ST）停止（2STP）按鈕進(jìn)行控制。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系291）

就地控制將起動(dòng)器上部接線盒中的9-PE、左側(cè)接線盒中的2-PE、起動(dòng)器中絕緣板上的2-5端子連接起來（圖3-14中的2ST、2STP按鈕不接）。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系311）

就地控制

接通隔離開關(guān)QS。按起動(dòng)按鈕1ST，接通控制回路：接觸器線圈KM有電,主接點(diǎn)KM1接通,電動(dòng)機(jī)起動(dòng),同時(shí)KM2接通自保,此時(shí)可松開1ST。

如需停止電動(dòng)機(jī)，只要按下停止按鈕1STP使KM斷電，KM1斷開，電動(dòng)機(jī)即停車。當(dāng)電源電壓消失，電動(dòng)機(jī)停車。同時(shí)接觸器KM失電返回KM2接點(diǎn)斷開，此時(shí)即使電源電壓自動(dòng)恢復(fù)也不會(huì)自動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這種作用叫零電壓保護(hù)。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系322）遠(yuǎn)方控制將就地控制時(shí)的2-5、2-PE連接片斷開，端子1、2間接遠(yuǎn)方起動(dòng)按鈕2ST，端子2、PE間接遠(yuǎn)方停止按鈕2STP。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系332）遠(yuǎn)方控制此時(shí)只能用遠(yuǎn)方起動(dòng)按鈕2ST起動(dòng)，而用1STP或2STP停止按鈕均能停車，保證一處起動(dòng)、多處停車，這樣有利于安全。QC83-80型起動(dòng)器除了能實(shí)現(xiàn)就地控制與遠(yuǎn)方控制之外，還能實(shí)現(xiàn)連鎖控制。所謂連鎖控制是指多臺(tái)工作機(jī)械聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，各個(gè)機(jī)械的控制應(yīng)滿足一定的操作程序的控制。例如掘進(jìn)工作面為了保證安全生產(chǎn)，在工作時(shí)常需起動(dòng)局扇后，才允許接通工作面用電設(shè)備的電源，這樣，工作面用電設(shè)備的電源與局扇的電源在控制上就必須連鎖。

2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系34上圖為連鎖控制原理圖，圖中起動(dòng)器1QC控制局扇，起動(dòng)器2QC控制掘進(jìn)工作面電源。由圖看出，2QC的起動(dòng)受控于1QC接觸器輔助接點(diǎn)1KM3，即只有1KM3閉合后2QC才能起動(dòng)，一旦1KM3斷開（此時(shí)局扇停車），工作面電源立即斷開，兩起動(dòng)器間實(shí)現(xiàn)了連鎖控制。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系352.QC83-80N型可逆磁力起動(dòng)器

用來控制需要經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的機(jī)械，如井下小絞車等。它相當(dāng)于兩個(gè)QC83-80型起動(dòng)器組合在一個(gè)隔爆外殼內(nèi)，外殼的前后各由一個(gè)轉(zhuǎn)蓋。起動(dòng)器本身只有一個(gè)停止按鈕STP，必須外接一個(gè)向前（FW）、向后（BW）、停止（1STP）三聯(lián)按鈕。2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系362.QC83-80N型可逆磁力起動(dòng)器2023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系372023/1/918:13中國礦業(yè)大學(xué)電氣工程系382.QC83-80N型可逆磁力起動(dòng)器1）

正轉(zhuǎn)控制首先接通隔離開關(guān)QS，起動(dòng)器接通電源。司機(jī)按向前按鈕(FW)，接通如下回路：正轉(zhuǎn)接觸器線圈1KM有電，閉合其主接點(diǎn)1KM1，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)；同時(shí)自保接點(diǎn)1KM2接通，可松開向前按鈕FW；閉鎖接點(diǎn)1KM3斷開，防止反轉(zhuǎn)接觸器2KM回路接通，完成