低壓電器及三相異步電動(dòng)機(jī)的控制-盾構(gòu)電氣系統(tǒng)綜合介紹

電氣器件的介紹1.1斷路器

斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開(kāi)斷正常回路條件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開(kāi)斷異?；芈窏l件下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。

斷路器可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載、短路或欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。1.1斷路器微型斷路（0.5A~63A）馬達(dá)保護(hù)開(kāi)（0.1A~80A）塑殼斷路器（40A~630A）框架斷路器（630A~4000A）當(dāng)短路時(shí)，大電流（一般10至14倍）產(chǎn)生的磁場(chǎng)克服反力彈簧，脫扣器拉動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)瞬時(shí)跳閘。當(dāng)過(guò)載時(shí)，電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作（電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短）?，F(xiàn)在有電子型的，使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時(shí)微處理器發(fā)出信號(hào)，使電子脫扣器帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。1.1斷路器1.2軟啟動(dòng)器軟起動(dòng)器是一種集軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱(chēng)為SoftStarter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動(dòng)器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)。1.2軟啟動(dòng)器1.2軟啟動(dòng)器傳統(tǒng)的減壓起動(dòng)方式星-三角起動(dòng)自耦減壓起動(dòng)電抗器起動(dòng)起動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)二次沖擊電流無(wú)沖擊電流。軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過(guò)逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。軟啟恒流起動(dòng)。軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流。1.3變頻器變頻器是交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的一種,是將交流工頻電源轉(zhuǎn)換成電壓、頻率均可變的適合交流電機(jī)調(diào)速的電力電子變換裝置，英文簡(jiǎn)稱(chēng)VVVF(VariableVoltageVariableFrequency）。隨著對(duì)自動(dòng)化需求的增加，變頻器控制的三相交流電機(jī)慢慢成為自動(dòng)加工設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。交流調(diào)速正慢慢取代直流調(diào)速。簡(jiǎn)介變頻器調(diào)速優(yōu)勢(shì)平穩(wěn)平滑軟啟動(dòng)，降低啟動(dòng)沖擊電流，確保電機(jī)安全節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵能耗按速度的立方遞減精確高精度寬范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，變傳統(tǒng)電機(jī)為智能電機(jī)高效提高工藝要求、提升產(chǎn)品質(zhì)量、減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度自動(dòng)化非常方便接入通訊網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化控制1.3變頻器額定工作電壓額定電流輸出頻率范圍輸出功率范圍可選用的控制方式可選用的通訊方式加減速時(shí)間過(guò)載能力頻率精度頻率分辨率防護(hù)等級(jí)1.3變頻器的工作原理

按照電機(jī)學(xué)的基本原理，已知交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n=(1-s)60f/p式中：s:轉(zhuǎn)差率P:電機(jī)極對(duì)數(shù)f:電機(jī)運(yùn)行頻率；如果平滑地改變加到異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的交流電的頻率f，就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n。1.4繼電器繼電器是一種電控制器件。它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成。只要在線圈兩端加一定的電壓，線圈會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)釋放。1.4繼電器1.5接觸器1.6電纜1.6電纜常見(jiàn)代號(hào)含義V－聚氯乙烯

YJ—交聯(lián)聚乙烯絕緣R－軟電纜（電線）

B－平型（扁形）

S－雙絞型A－鍍錫或鍍銀

F－耐高溫

P－編織屏蔽ZR—阻燃型

NH—耐火型BVR—銅芯聚氯乙烯軟電纜VD—低煙低鹵阻燃聚氯乙烯WDZ—無(wú)鹵低煙阻燃型WDN—無(wú)鹵低煙耐火型1.7比例閥放大器

比例電磁鐵為了輸出克服彈簧力和液動(dòng)力，必須有足夠的電流，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通常是0-5v/0-10v/-5-+5v/-10-+10v的電壓信號(hào)或0-20mA/4-20mA電流信號(hào)，控制信號(hào)帶負(fù)載能力很弱，不足以推動(dòng)比例電磁鐵。比例閥放大器起到一個(gè)信號(hào)匹配的作用，接收微弱的控制信號(hào)，輸出比例電磁鐵所需的電流，同時(shí)比例閥放大器加入了各種必要環(huán)節(jié)，如死區(qū)調(diào)整、增益調(diào)整、斜坡時(shí)間、顫振調(diào)整等。比例閥放大器就是一個(gè)信號(hào)匹配器。盾構(gòu)機(jī)電氣系統(tǒng)的介紹液驅(qū)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)液驅(qū)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)布置圖TC1高壓開(kāi)關(guān)柜變壓器TC3螺機(jī)泵推進(jìn)泵安裝機(jī)泵輔助泵控制泵……泡沫泵主驅(qū)動(dòng)泵注漿控制箱照明PLC管片吊機(jī)控制箱……DT超挖刀泵齒輪油加熱人倉(cāng)本地控制盒EP2油脂泵齒輪油泵……TC5水管卷筒風(fēng)筒吊機(jī)皮帶機(jī)……污水泵內(nèi)循環(huán)水膨潤(rùn)土泵空壓機(jī)過(guò)濾循環(huán)泵電驅(qū)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)電驅(qū)盾構(gòu)供配電系統(tǒng)布置圖TC1箱式變壓器TC2螺機(jī)泵推進(jìn)泵安裝機(jī)泵輔助泵控制泵……主驅(qū)動(dòng)泵注漿攪拌照明PLC管片吊機(jī)……DT超挖刀泵齒輪油加熱人倉(cāng)加熱EP2油脂泵齒輪油泵……TC4TC5二次注漿泵水管卷筒風(fēng)筒吊機(jī)皮帶機(jī)……主驅(qū)動(dòng)變頻柜TC3內(nèi)循環(huán)水照明插座箱……膨潤(rùn)土泵污水泵1#空壓機(jī)2#空壓機(jī)2.1高壓供電系統(tǒng)由于盾構(gòu)機(jī)整機(jī)負(fù)荷較大(1000KVA以上)，如果直接采用低壓供電，電纜將承受巨大的供電電流且壓降過(guò)大造成設(shè)備無(wú)法正常工作，故盾構(gòu)機(jī)通常采用高壓10KV供電。液驅(qū)高壓供電系統(tǒng)的組成：高壓電纜高壓電纜箱高壓開(kāi)關(guān)柜變壓器高壓電纜卷筒

2.1高壓供電系統(tǒng)2.1.1高壓電纜卷筒：

通常將250米柔性高壓電纜纏繞在卷筒上，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制面板實(shí)現(xiàn)電纜的收放功能；掘進(jìn)過(guò)程中不斷放纜，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的持續(xù)供電。電纜規(guī)格3×70+3×35/3。使用時(shí)應(yīng)注意電纜的收放長(zhǎng)度要恰當(dāng)。另如長(zhǎng)時(shí)間斷電，應(yīng)通過(guò)隧道220V照明電對(duì)電纜卷筒進(jìn)行加熱。

2.1.2高壓電纜箱：將約500米高壓電纜以“8”字型排列在電纜箱內(nèi)，掘進(jìn)時(shí)由人力進(jìn)行放電纜。2.1.3高壓開(kāi)關(guān)柜：高壓開(kāi)關(guān)柜將10KV高壓供給給變壓器，同時(shí)變壓器的保護(hù)觸點(diǎn)與高壓開(kāi)關(guān)相連。當(dāng)變壓器故障（高溫、密封失效）時(shí)，高壓開(kāi)關(guān)將斷開(kāi)，保護(hù)變壓器。2.1高壓供電系統(tǒng)2.1.4變壓器：

盾構(gòu)機(jī)常用的變壓器有波紋密封油浸式（油變）和干式變壓器（箱變）兩種。油浸式變壓器具有體積小、單臺(tái)容量大等優(yōu)點(diǎn)，但其維護(hù)不便，需定期對(duì)變壓器油進(jìn)行檢測(cè)；而干式變壓器維護(hù)方便，運(yùn)行噪音小，但體積大、造價(jià)昂貴，由于安裝空間限制單臺(tái)容量有限。因此目前一般常見(jiàn)的是液驅(qū)盾構(gòu)機(jī)采用的是全密封油浸式變壓器，它使變壓器內(nèi)部與大氣隔離，防止油的劣化和絕緣受潮，增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性，而電驅(qū)盾構(gòu)采用箱式變電站。2.1高壓供電系統(tǒng)1.4.2箱式變壓器低壓配電盤(pán)介紹箱式變壓器低壓側(cè)設(shè)計(jì)多個(gè)開(kāi)關(guān)，主要分為四個(gè)部分：箱變內(nèi)部供電開(kāi)關(guān)、線前開(kāi)關(guān)、變頻驅(qū)動(dòng)總開(kāi)關(guān)、低壓總開(kāi)關(guān)，同時(shí)有低壓補(bǔ)償系統(tǒng)。箱變內(nèi)部總開(kāi)關(guān)主要負(fù)責(zé)箱變內(nèi)部的照明、通風(fēng)等功能的供電。線前總開(kāi)關(guān)主要負(fù)責(zé)設(shè)備的照明、急停及插座系統(tǒng)。如果線前總開(kāi)關(guān)未閉合，整個(gè)低壓系統(tǒng)都將斷電。

變頻驅(qū)動(dòng)總開(kāi)關(guān)主要負(fù)責(zé)給TC3變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電

低壓總開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)整個(gè)設(shè)備的低壓供電，在此開(kāi)關(guān)的下一級(jí)又分出幾個(gè)開(kāi)關(guān)，負(fù)責(zé)給每個(gè)拖車(chē)供電。

由于低壓側(cè)主要負(fù)載是電機(jī)，電機(jī)是感性負(fù)載，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，箱變內(nèi)配置了無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)載進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，保證設(shè)備的功率因數(shù)≮0.9。2.2低壓供電系統(tǒng)低壓系統(tǒng)主要由以下系統(tǒng)組成：

（1）DT配電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、齒輪油系統(tǒng)、HBW系統(tǒng)及推進(jìn)油缸、盾尾密封等系統(tǒng)的控制。

（2）TC1配電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)PLC系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、泡沫發(fā)生器系統(tǒng)、螺機(jī)系統(tǒng)、管片小車(chē)及管片安裝機(jī)系統(tǒng)的控制和檢測(cè)。

（3）TC2（電驅(qū)）TC3（液驅(qū)）配電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)液壓泵站系統(tǒng)、膨潤(rùn)土、泡沫系統(tǒng)及水系統(tǒng)等的控制和檢測(cè)。（4）TC5配電系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)皮帶機(jī)系統(tǒng)、排污系統(tǒng)及卷筒的控制和檢測(cè)。

2.2低壓供電系統(tǒng)

2.2.2低壓配電柜液壓泵站驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置在拖車(chē)2右側(cè)，緊靠液壓泵站系統(tǒng)，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力及控制（螺旋輸送機(jī)、推進(jìn)、管片安裝、過(guò)濾循環(huán)、控制、輔助、注漿等)。

2.2低壓供電系統(tǒng)2.2.1主控室