真空电磁启动器（精选7篇）
真空电磁启动器 篇1
防爆 (真空) 电磁启动器为铸铝合金外壳, 表面喷塑, 耐腐蚀, 内装3TB系列交流接触器, 具有断相保护功能的热继电器、开关、指示灯、防结露元件等。当额定电流大于80A时, 内装CKJ真空交流接触器及互感器。钢管布线或电缆布线, 电缆布线需配电缆夹紧密封接头。
1 太原煤科院EBZ160掘进机介绍
1.1 太原煤科院EBZl60掘进机的特点
太原煤科院EBZl60掘进机是一种中型掘进机, 整机具有以下特点:1) 截割部可伸缩, 伸缩行程为550mm;2) 具有内、外喷雾, 外喷雾前置, 合理设计喷嘴位置, 强化外喷雾效果;3) 铲板底部大倾角, 整机地隙大, 爬坡能力强;4) 中间运输机平直结构, 与铲板搭接顺畅, 龙门高、运输通畅;5) 本体、后支承箱体形式焊接结构, 刚性好, 可靠性高;6) 液压系统采用恒功率、压力切断、负载敏感控制;7) 电气系统采用新型综保, 模块化设计, 具有液晶汉字动态显示功能;8) 重心低, 机器稳定性好。
1.2 主要用途及适用范围
该机主要用于煤岩硬度≤f7.5的煤巷、半煤岩巷以及软岩的巷道、隧道快速掘进, 能够实现连续切割、装载、运输作业。最大定位截割断面24m2, 最大截割硬度≤75Mpa, 纵向工作坡度±16°。
2 太原煤科院EBZ160掘进机电磁启动器的原理
隔爆型磁力启动器是将隔离开关、接触器、熔断器、过热过流继电器、按钮等元件都装在隔爆外壳内, 用来保护和控制电动机。矿用隔爆磁力启动器的型号较多, 但结构和使用方法基本一致。启动器主要由装在撬形底架上的方形隔爆外壳, 包括可拆卸的控制板装配、前门及电器件装配等部分组成。外壳的前门为平面止口式, 当前门右侧中部的机械闭锁解锁后, 可以抬启启动器左侧固定于铰链上的手把, 转动前门即可关闭 (转动前门时, 注意操作手把的抬起高度, 避免操作手把上部凸轮与铰链顶撞) 。
1) 启动前, 将换向开关打至正向或反向位置, 变压器T有电, 综合保护ADB电源指示灯亮, 其漏电检测端开始对主回路进行绝缘监测, 如绝缘电阻大于规定值, 则其常开接点闭合, 可以启动。否则, ADB实行漏电闭锁, 启动器无法启动。2) 启动过程:a.近控:将先导插件XDZ中的钮子开关SA4拨到“近控”位置, 转换开关SA2打到“单台”位置, 然后将转换开关SA1旋向“启动”位置, 则继电器KAl吸合, 继电器KA2吸合, 断开漏电检测回路, 同时接触器KM吸合并使KAl自锁, 主回路接通, 完成启动过程。将转换开关SAl旋向“停止”位置, 则接触器KM等断电释放, 漏电检测回路接通, 准备再启动。b.远控:将钮子开关SA4拨到“远控”位置, 其余操作及原理与上同, 可实现远方控制。3) 程序控制:指联台使用, 即第1台控制第2台或N台。并将第一台的转换开关SA4打到“联台主机”位置, 其余各台均打到“联台从机”位置, 同时, 最后一台要将6#、7#端子短接。第一台启动后, 经1~10s (可调) 延时, 第二台开始启动。如在1~10S (可调) 内第二台启动失败, 则第一台自动停止, 实现前后联动控制, 多台运行依次类推。4) 在启动和运行过程中, 当线路发生过流、过载、断相故障时, ADB动作, 断开控制回路电源, 从而切断主电路, 达到保护之目的。经复位后 (按钮SB) , 启动器可重新启动。当过电流太大, 超过接触器的分断能力时, ADB将闭锁本启动器的保护单元, 而由上一级保护装置切断过电流, 达到保护作用。根据接触器的极限分断能力, ADB的短路闭锁值设定在4500A±5%。
3 太原煤科院EBZ160掘进机电磁启动器的真空改造
矿用隔爆兼本安型真空电磁启动器由方形外壳和抽屉式电器芯架组成。外壳分为主腔和接线腔两部分。主腔前面为平面卡块式平移快开门, 主腔内装有接触器、换向开关、继电器、变压器、先导组件及启动、停止和试验按钮等。接线腔盖板和壳体连接为螺栓紧固, 启动器采用橡胶密封圈式电缆引入装置。交流真空电磁启动器由隔离换向开关、交流真空接触器、电流互感器以及控制保护装置等组成。控制保护器是启动器的核心部分, 控制电动机的启停并完成各种保护。
3.1 启停控制
真空电磁启动器对电动机的启停控制有本地控制、远程控制和工作面的集中控制。本地控制即通过启动器上的近控按钮实现电动机的控制, 在调试启动器以及输送机时使用;远程控制电路为本质安全型电路, 可实现煤矿井下电动机的远距离控制;启动器设有本质安全型的联控接口以实现综采工作面多种电气设备的集中控制。
3.2 闭锁控制
启动器设计有闭锁功能, 可以实现外部设备对启动器的控制。当电动机停止时, 外部关联设备闭锁, 启动器不能启动电动机;当电动机运行时, 外部关联设备闭锁, 启动器控制电动机停止运行;只有外部关联设备解除闭锁, 启动器才能正常控制。
3.3 速度切换有手动和自动两种方式
手动控制即在双速工作状态下, 电动机由低速运行转换为高速运行是人工手动进行操作;自动控制即在双速工作状态下, 根据电流原则电动机从低速运行状态自动转换为高速运行状态。
启动器为长方体结构, 整个箱体分为进线腔、主控腔和出线腔三个独立的腔室。箱体为隔爆结构, 控制保护器装在主控腔的圆形前门上。该启动器为矿用隔爆兼本质安全型真空电磁启动器, 四回路组合, 可作为双速双回路控制也可单独控制四个单回路。采用计算机微处理器技术, 根据实际工况计算机软件编程完成各种功能, 将控制、保护和显示融为一体, 从而使电气结构大大简化, 控制和保护功能增强, 状态显示采用液晶汉字系统, 方便了使用。交流真空电磁启动器设计为双速、可逆启动时可用来控制掘进机, 实现掘进机自动控制:低速启动———负荷电流下降到额定电流的1.1倍时高速运行———同步开关 (距终端10.5m) ———低速运行———终端开关———停机并延时自动返向运行。
4结论
控制保护器接收外部按钮控制信号后发出指令控制相应的接触器动作, 从而实现对电动机的启停、速度切换控制, 电动机的电流信号经电流互感器变换后经过整定送到控制保护器, 控制保护器经过运算、判断, 进而对电动机实施保护。
参考文献
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真空电磁启动器 篇2
1 功能简介
常规保护功能有过载、短路、断相和漏电闭锁保护, 与普通起动器相同, 这里不再介绍, 重点介绍特殊功能。
(1) 逆相保护、缺相保护保护功能:当相序接反时由智能保护器实现逆相保护, 断开起动回路, 不能开机, 同时显示屏显示逆相保护。调整相序后再通电直至相序正确时方可使用。当三相电源缺相时, 保护器亦能实现缺相保护。三相电压的取样由30VA的三相变压器将660V或1140V电压变换为40V~70V提供。逆相保护在开机前检测, 开机后不再检测。 (2) 将空压机的油细、油滤、电机高温、排气高温等保护接点接入本起动器的相应接点, 当上述保护动作时, 即可由本起动器实现上述保护并断电停机, 同时显示屏显示相应的保护状态。注意油细、油滤保护延时6s动作。电机高温、排气高温保护延时2s动作。 (3) 起动器的起动回路为本质安全电路, 具备远、近控制功能。远控时还具备控制电缆短路保护功能。 (4) 液晶汉字显示屏和附加的LED发光块显示板可对开关的所有状态用汉字进行显示。还可对各项参数时间进行设定。进入相应画面后, 即可用设置键对相应参数进行设置。 (5) 本起动器的前门上由左至右共有六个按钮, 依次为:起动 (近控) 、复位、功能、上升、下降和漏电试验。起动器右侧有一个与隔离换向开关手把闭锁的停止按钮。使用复位、功能、上升、下降四个按键即可实现各项参数的设置。 (6) 起动器的主回路出线引入装置为4个, 可引入电缆外径为φ42mm~φ51mm;主回路出线中型引入装置1个, 可引入电缆外径为φ20mm~φ25mm, 用于风机出线;控制线引入装置为5个, 引入电缆外径为φ1 2 m m~φ3 3 m m。
2 电路原理
(1) 该起动器主回路为常规电路, 无特殊之处, 二个九芯接线柱为控制功能接线端子。
(2) 合上起动器隔离开关手把送电, 单片机智能保护器通电工作, 系统首先检测三相电源的相序及缺相否, 相序不正确或缺相时, 智能保护器实现逆相保护, 不允许开机, 调整相序或用隔离换向开关换相。开机后不再检测相序。
(3) 智能保护器对负荷侧绝缘状况进行检测, 如果检测到发生漏电或接地故障时, 起动器实现漏电闭锁保护, 起动器不能起动, 液晶显示屏显示漏电保护状态, 相应的漏电闭锁故障灯亮。当负荷绝缘恢复到正常值后起动器自动退出漏电闭锁状态, 起动器允许起动。开机后不再检测绝缘。
本智能保护器对负荷侧绝缘电阻的闭锁值根据电源电压的高低自动调整, 无需进行人工转换。660V时为22K、1140V时为40K。
(4) 智能保护器对环境温度进行检测, 当检测到环境温度高于或低于用户设置的高、低温动作值时, 系统实现温度保护, 起动器不能起动。
(5) 智能保护器对油细、油滤、排气高温和电机高温四路进行检测, 当任一路处于保护状态时, 系统即实现相应的保护, 起动器不能起动。开机后出现上述故障时, 系统亦实现相应的保护, 起动器停机。
(6) 本起动器的起动回路为本安先导电路, 其本安工作电源由BK3本安电源变压器输出AC24V本安电源提供。只有当上述保护功能均处于正常状态时, 本安起动回路才能接通电源实现起动。
(7) 起动时, 按下前门上的起动按钮 (远控时则使用远控起动按钮) , 本安先导回路通电起动, 1ZJ吸合, 1ZJ1接通2ZJ继电器电源, 2ZJ吸合, 2ZJ2、2ZJ3首先切断漏电检测回路, 2ZJ1接通真空接触器CJZ线圈的电源, 起动器吸合接通负荷电源, 其辅助触点CJZ4闭合实现自保, CJZ2、CJZ3断开漏电检测电路, 液晶显示屏显示开机状态画面, 运行灯亮。
(8) 停机时, 按下起动器的停止按钮, 先导回路电源断电, 1ZJ释放, 2ZJ随之释放, 真空接触器CJZ断开, 实现停机, 漏电检测回路接通。
(9) 起动器开机后, 智能保护器对负载进行过载、短路、断相及相电流不平衡状态进行保护, 系统连续地对上述状态进行检测, 当出现过载、短路、断相及相电流不平衡时, 智能保护器进行相应的保护停机, 并在显示屏显示相应保护, 保护特性完全按照国家标准设计。
需注意的是智能保护器对过载、短路、断相及相电流不平衡保护的实现是以用户设置的主回路电流值和风机电流值为依据计算的, 所以用户对上述两个电流值的设置务必要准确。
除短路保护外, 其余所有保护动作后, 均可在3min内自动复位。
3 参数的设置
本单片机智能保护器应用户的要求, 可设置参数相当多, 使用前必须对这些参数进行设置, 否则可能不能正常工作。
4 使用、及注意事项
(1) 使用前必须首先根据现场的电源电压设定好起动器的工作电压。
电源电压的设置需要人工设置的只有一处:即控制变压器的电源端, 由一个660V←→1140V切换开关来选择合适的电源电压, 注意出厂时均位于1140V位置。然后进入软件电源电压等级设置, 以确定电压参数, 其余均已实现智能化, 无需人工干预。 (2) 起动器通电后, 首先要检查液晶显示屏的显示状态, 如各项保护功能正常时应显示停机画面;如三相电源的相序不正确时, 将显示逆相保护, 起动器不能起动, 应改变三相电源的相序。 (3) 根据负载空压机电动机的额定电流, 设定好主回路的工作电流值, 以确保在出现故障时能及时执行保护。主回路电流的设定范围为20A~200A。 (4) 对小风机的额定工作电流进行设置, 可根据风机的额定电流值来设置风机的电流值, 风机电流的设定范围为0.1A~9.9A。 (5) 起动器显示正常时, 可先将远、近控开关置于近控位置, 然后用前门上的起动按钮对起动器试运行, 并观察熟悉显示屏的各个画面。起动器出厂时均置于近控位置, 以便用户检测。 (6) 起动器前门上设有一个漏电试验按钮, 在停机状态时可模拟漏电试验, 以检测起动器的漏电闭锁功能。开机后请不要再进行试验。 (7) 本起动器还设有强制运行功能, 用户进入专用模式后, 在强制启动设置项设定为采用强制启动, 然后确认后退出, 即可实现在故障情况下带病强制开机运行。此时保护功能不投入。
此功能带有一定的风险性, 在强制运行过程中, 用户一定要随时注意设备的运行状态, 发现问题立即停机, 以免发生危险, 运行结束后务必要关闭强制启动功能
液阻真空电机启动器性能及优点 篇3
关键词：液阻,启动器,绕线式异步电动机
1 前言
随着科技的发展液阻真空电机启动器得到广泛的应用, 进一步代替电机电刷滑环装置。通常情况下, 绕线式异步电动机多采用传统的频敏启动装置, 在转子回路中串入电阻, 以增加电动机机的启动转矩并通过电缆, 连接到电机转子端集电环、电刷、分段切除的金属电阻中。本装置缺点电刷与集电环之间摩擦, 容易发热, 使集电环松动, 同时产生粉尘, 在粉尘的作用下, 易产生火花导致集电环出现灼烧现象, 如果不及时处理, 会引起电动机电动势能不均衡, 电流分布不匀甚至烧毁电机, 因此使事故率提高维修困难, 材料损耗增加。而无刷启动器则完全避免了以上缺点。
无刷启动器构造主要由机壳、启动液、动极板、弹簧、接线柱、安全阀、及排气阀组成, 安装方式如图。
2 启动器性能原理
a.液阻真空电机启动器是采用电机转子旋转时所产生的离心力作为自身动力, 控制起动电阻的大小, 达到减少电机起动电流、增加起动转矩, 使绕线异步电动机实现无刷自控运行的装置。
b.内部串入的电阻在离心力作用下, 其阻值与速度的平方成反比, 具有恒电流、恒转矩起动电机的功能。它的最大特点启动电流在0.6-2.6le、起动转矩在0.6-2.6Me内任意设定, 并使起动电流、起动转矩在起动过程中接近恒定。
c.并可根据机械负载的特性自动改变起动电阻的大小, 调节起动转矩和起动电流, 使电动机处于最佳起动状态。能在保持电机起动转矩不变的情况下, 使起动电流从7Le降到1.6Le, 并能以最大转矩起动电机。
d.液阻真空电机启动器可以通过改变电解液的, 改变起始电阻的大小, 以达到调整电机的起始电流, 满足不同负荷对起始电流和起动转矩的要求, 避免了传统起动装置起动电流不能无级调整这一缺点。
3 启动器的优点
a.无刷液阻真空电机起动器彻底根除使用滑环、碳刷时所造成的各种危害。去掉传统、复杂的起动装置, 操作方便。并可大大减少维修费用。
b.启动器采用转子离心力做为自身动力, 不再需要外接电缆并去掉了传统、繁琐、多触点元件组成的起动装置, 基起动装置的功率损耗及电机的起动时间比定子控制式电机软起动器减少10倍以上, 但起动器的综合价格不及其它软起动器的1/3。电气原理如图所示
c.电机运转过程中, 如出现堵转现象。随着电机转速的降低, 起动器会自动投入运行, 达到增加电机转矩, 减少起动电流的目的。
d.起动控制由起动器根据电机的转矩自动完成。彻底避免了其它起动装置不能根据负载的大小, 自动跟踪电机起动过程而造成电机或起动器损坏等不良现象。
e.起动电阻直接安装在电动机的转轴上, 利用电机旋转时产生的离心力作为动力, 控制电阻的大小, 达到减少电机起动电流、增加起动转矩, 实现无刷自控运行的目的。
f.设置安全排气阀, 在电机转速达到额定转速后, 自动打开排气阀, 保证起动器的安全可靠运行。
g.克服了定子控制式电机软起动器的起动转矩与起动电流的平方成正比这一缺陷, 在降低电机起动电流的同时增加电机起动转矩, 并能以最大转矩起动电机。
h.采用防锈、防变质、防冻 (冰点心-40度) 、防沸 (沸点为120度) 的四防起动液、提高起动器的使用寿命。
4 工程实例
我矿300吨球磨机电机, 原采用集电环碳刷、装置。平均四个月就要更换一次电刷, 主要是集电环发热严重导致松动, 有时出现火花灼伤。经观察分析主要有以下原因:a.电压不稳的情况下, 集电环发热松动。b.负载过大。c.空气粉尘含量较高。d.电刷弹簧压力不均衡。e.电刷电流分布不均匀。因此对碳刷的维护频率较高, 后经研究决定。改成液阻真空电机启动器, 有效提高运转率, 给企业直接带来经济效益。
5 结束语
液阻真空电机启动器结构简单、重量轻、价格低、起动性能优越、运行可靠、维护工作量小。在实际应用中, 避免了以往对电机电刷的频繁维护, 提高设备运转率, 降低成本增加效益。同时避免了启动装置相应的控制电缆及控制柜, 不用考虑设备的安装调试工作。相信在未来的发展中, 液阻真空电机启动器将具有不可限量的光明前景。
参考文献
[1]刘厚刚.无刷液阻真空电机启动器的原理及应用[J].2012.
真空电磁阀测试系统的研究与应用 篇4
废气再循环(EGR)降低NOx排放效果最为显著,而且对原机改动小,设计自由度大,因而日益受到了人们的青睐,EGR阀也成为了发动机必不可少的附件。EGR技术的原理是将部分排气引入进气,以提高混合气中的废气成分。国内外市场上出现的EGR系统主要有三种:机械式、气电式和电控式[2]。本文介绍的真空电磁阀就是气电式EGR系统中的关键控制部件,可以用来调节EGR控制阀里的真空度,从而可以根据发动机工况在一定范围内实现对EGR率的调整,能较大改善系统柔性[3]。而目前国内对真空电磁阀的检测技术还不够成熟,只能依赖于国外价格昂贵的测试系统,本文提出了一种基于LabVIEW虚拟仪器的真空电磁阀的检测平台,能方便地检测真空电磁阀的性能指标,且开发成本较低。
1 系统测试原理
真空电磁阀作为气电式EGR系统的一个关键部件,其作用是调节EGR控制阀里的真空度。本系统给真空电磁阀加不同频率、占空比、幅值的脉冲电源以及不同的真空度来测试真空电磁阀的性能指标及出气口流量和压力的关系[4]。
图1所示为系统的测试原理图,系统由PC机、脉冲电源(PWM电源)、数据采集单元、压力和流量传感器、真空筒等组成。真空筒为整个系统的测试提供一个可调的稳定的真空环境,以分析阀在不同真空度时的性能曲线。PWM电源是一个频率可调、占空比可调、幅度可调的脉冲电源。不同频率和占空比,阀的吸合程度也不相同,可以通过调节PWM电源来实现出气口压力的调节。数据采集单元主要是采集阀工作时的电压、电流、出气口压力和流量以及进气口的压力数据,最终将采集的数据通过串口上传到电脑,进行综合处理分析。
2 系统硬件设计
系统的硬件主要由数据采集板和PWM电源等组成,通过3个RS-232串口实现与上位机的通信。
2.1 数据采集单元
数据采集单元是基于51单片机和A/D转换芯片设计而成的。共有4路采集通道,分别采集真空电磁阀工作电流、工作电压、进气口压力及出气口压力,再经过A/D转换芯片将模拟量转换成数字量,经过串口发送至上位机进行处理和分析[5]。
2.2 PWM电源
PWM电源是自主开发设计的一个独立脉冲电源,频率范围为1 Hz～1 000 Hz,占空比范围为1%～100%,输出电压精度高,上位机可以通过串口控制PWM电源的频率、占空比和幅值,避免了现场对电源的复杂操作。
3 系统软件设计
系统的开发建立在LabVIEW虚拟仪器开发平台上,使用第三方软件SQL Server 2000,方便地为用户提供了便捷的操作平台和强大的数据存取功能。
首先,系统平台运行后,自动检测断路、短路情况及压力环境,如不正常则自动报警并停止运行。正常则依次进行响应时间、打压时间、吸合时间、吸合电压、释放电压等性能指标的检测以及压力和流量关系曲线的绘制。并且可以通过设置阀的工作次数来比较前后性能指标的趋势,实现阀的寿命检测。
3.1 虚拟仪器开发平台———LabVIEW
LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是美国国家仪器公司(National Instruments)创立的一个功能强大而又灵活的仪器和分析软件应用开发工具,在试验测量、工业自动化和数据分析领域起着重要作用[6]。
虚拟仪器的核心思想是“软件即仪器”,它的应用程序将仪器硬件和可重复用库函数等软件结合在一起,实现仪器模块间的通信。模块化、开放性和灵活性是LabVIEW关键的特点,也方便用户来增减硬件、软件模块、重新配置现有系统来满足新的测试要求[7]。LabVIEW与其他编程语言相同,既定义了数据类型、结构类型、语法规则等编程语言基本要素,也提供了包括断点设置、单步调试和数据探针在内的程序调试工具,并且采用流程图为源代码作为一个问题的图形化解决方案,图形化的人机界面使用的都是测试工程师熟悉的旋钮、开关、波形图等,非常直观形象。因此,它在功能完整性和应用灵活性上不逊于任何高级语言。
3.2 测试的软件实现
3.2.1 真空环境的软件实现
系统测试所需的真空度是真空筒提供的,真空筒分别连接着一个真空泵和压力传感器,当压力传感器检测的压力值低于系统测试所需压力,则真空泵工作,给真空筒打压,使真空筒始终处于一个稳定的真空度中,保证测试数据的准确性。
上位机设置测试所需的压力范围,将接收到的压力传感器上传的真空筒压力值与之作比较,超出了范围则控制真空泵为其打压或控制真空电磁阀打开放气。最终使其稳定在一个压力范围之内。图2所示为压力环境的检测程序[8]。
3.2.2 对PWM电源的控制
电源的频率与真空电磁阀的弹片吸合频率一致,频率越大,弹片吸合次数也就越多,阀的导通时间就越大,输出的气体压力就随之增大。电源的占空比与真空电磁阀的弹片吸合时间成正比,占空比越大,吸合时间越长,阀的导通时间就越大,输出的气体压力也随之增大。因此,在幅值不变的情况下,调节电源的频率和占空比可以改变阀的出气口压力。
上位机通过VISA实现与PWM电源的通信,为用户提供友好简洁的操作界面,直接在上位机控制电源的参数,图3所示为电源控制模块的程序框图。
3.2.3 数据采集
在出气口安装的流量传感器可以精确检测出气口的瞬时流量和累计流量。根据协议,首先将奇偶校验位置为Mark,发送帧头字节,再将奇偶校验位置为Space,开始发送命令字符串,即可接收从传感器返回的数据。图4所示为流量传感器的数据采集程序。
3.2.4 数据存储
系统检测的大量数据需要历史查询和分析,这就不可避免地需要对数据进行存储,系统利用LabSQL库函数与SQL Server 2000数据库建立连接并访问。图5所示为LabVIEW与数据库的连接程序。
4 系统测试结果与分析
为测试检测系统的性能,用真空电磁阀进行了多次试验。在试验中,压力环境设置在-700 mbar～-800 mbar。图6所示为电源占空比在90%时,频率在200 Hz～800 Hz均匀变化时流量和压力的曲线图。图7所示为电源频率为900 Hz,占空比在30%～80%均匀变化时流量和压力的曲线图。图8所示为电源频率为1 000 Hz,占空比为90%,幅值为12 V时真空电磁阀的性能指标。
从以上结果可以看出,随着电源频率或占空比的增大,出气口流量和压力的值也在缓慢增大。这是因为,流量和占空比的增大,阀的吸合程度要相对较大,导通的时间加长了所致。而且经过多个阀的实验证明,合格阀其性能指标基本保持不变,而不合格阀其性能指标出现较大偏差,能快捷有效地检测出阀的质量问题。
基于LabVIEW的真空电磁阀测试平台充分利用了LabVIEW的强大功能,开发出了界面友好、功能完备的测试系统,能实时记录并保存采集的数据,为数据的横向和纵向分析提供了依据。
经过实验证明,本系统测试精度和测试效率高,且系统稳定性强,大大降低了测试人员的工作强度,有效地实现了真空电磁阀的自动检测。
摘要：基于汽车废气再循环系统,实验室模拟真空环境,使用LabVIEW开发平台,设计出一套对真空电磁阀的各项性能指标进行测试的系统。测试系统已成功投入应用,在测试中实现对压力、流量的实时数据采集、处理、显示和存储。系统运行可靠稳定、操作简单、自动化程度高,能精确测量真空电磁阀的性能参数,测试阀的质量问题。
关键词：真空电磁阀,废气再循环系统,LabVIEW,测试,性能参数
参考文献
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真空电磁启动器 篇5
目前,国内煤矿大量使用电磁启动器对电动机的启动、运行和制动进行控制,同时电磁启动器具有故障检测功能,在电动机及线路发生短路、断相及漏电故障情况下,进行闭锁保护,电动机电磁启动器具不能启动,确保故障点不会出现产生火花、电弧等,避免瓦斯、煤尘爆炸事故的发生。长期工作是的温度变化是衡量电磁启动器性能的重要参数,现有电磁启动器不具有远距离温度监测功能,因此结合CAN通讯技术开展矿用多回路电磁启动器温度监测技术研究具有十分重要的意义。
二、监测系统设计
矿用多回路电磁启动器温度监测系统包括温度传感器、信号处理单元、DSP、CAN通讯单元、电源单元、时钟单元和编程单元等(如图1所示),具有同时对多回路温度变化信息进行采集、处理和数据传输的功能。温度传感器负责采集各个回路的接线端子、导线、动触头等部位的温度信息。信号处理单元负责将温度原始信息进行隔离处理,转换成DSP能够识别的信息。DSP负责数据采集、运算和传输,同时对采样频率、计算精度、传输速度等进行设置。电源单元为DSP和温度传感器提供电能。时钟单元用于为监测系统提供数据采样和传输时钟信号。编程单元实现DSP和编程计算机之间的连接,用于软件程序编译、调试和烧录。
2.1 T型热电偶
选用T型热电偶作为温度传感器监测矿用多回路电磁启动器的温度,该热电偶是由两种不同成分的导体两端接合成回路,当两接合点存在温差就会在回路内产生热电流。T型热电偶又称铜-康铜热电偶,测量温度在-200~+350℃之间,具有线性度好,热电动势较大,灵敏度较高,温度近似线性和复制性好,传热快,稳定性和均匀性较好等优点。T型热电偶的正极铜在高温下抗氧化性能差,故使用温度上限受到限制,不同规格的T型热电偶对应的最高温度不同,如表1所示。
2.2信号处理单元
T型热电偶的输出毫伏级电压信号,输出信号经过运算放大和光耦隔离后发送给DSP。运算放大器选择LM358,光耦隔离选用线性HCNR201光电耦合器,信号处理电路如图2所示。HCNR201是一种由三个光电元件组成的器件,具有±5%的传输增益误差和±0.05%的线性误差,DC~1MHz的带宽,绝缘电阻高达1013Ω,输入与输出回路之间的分布电容为0.4p F。
三、系统软件设计
温度监测系统软件主要实现DSP初始化(包括时钟、寄存器、事件管理器、AD转换模块等);然后开中断,监测温度传感器状态输出;最后采集温度传感器输出信号,并进行数据计算及传输。温度监测与数据通讯系统主程序如图9所示。
四、结束语
利用T型热电偶的抗干扰能力强、输出特性好等优点,开发一套分布式结构框架的矿用多回路电磁启动器温度监测系统。以DSP为核心采集温度数据,简化了系统硬件电路结构和走线,增加了可靠性及灵活性。系统并对温度传感器的数据进行运放处理、光耦隔离、运算与传输,能够对多回路的温度变化进行实时监测及数据传输,实现多回路的分散采集和集中管理,
参考文献
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[2]胡文平,尹项根,张哲.电气设备在线监测技术的研究与发展[J].华北电力技术,2003,3:23-26.
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真空电磁启动器 篇6
随着国家智能电网建设规模的稳步推进以及敏感负荷的增加,用户对电网供电的可靠性和电能质量提出了更高要求。真空断路器作为电力一次系统重要的控制、保护设备,对其操动机构的要求也更加苛刻,要求体积小、成本低、故障率低、工艺简单、可靠性高、控制准确等;同时,真空断路器的同步智能操作又是电网调度自动化系统数字化、集成化、网格化、标准化、市场化、智能化的实现条件。目前,电力系统中仍有大量断路器使用弹簧操动机构。这类断路器关合瞬间,因系统电压的初相角是随机、不确定的,而常产生幅值很高的涌流和过电压。这不仅对系统中的设备不利,还会引起保护误动。近10多年来,虽然单、双稳态的永磁真空断路器在国内配、用电网中逐步推广,并在许多特殊场合得以应用,但是该类断路器并没有真正解决传统弹操断路器机械零部件、传动部件过多的问题,还需要借助储能弹簧才能快速分闸,并且不能在1台三相真空断路器中设置3套独立的操动机构,不利于同步控制操作。因而,需开发同步真空断路器,以有效减少合闸涌流和操作过电压,消除分闸重燃过电压,提高真空断路器的开断能力和电力系统稳定性,继而改善用户电能质量。
1 快速电磁推力致动机构特点
应用于真空断路器的快速电磁推力致动机构,通过智能电子控制器控制,将主开关、控制电源、电容器组、电子电路(设计有PLC、CPU单片机)、控制电路(设计有电流、电压相位检测模块)、大功率电力电子器件、电子式电压传感器、电子式电流传感器集为一体,使之具有快速、相控、智能特点。匹配快速电磁推力致动机构的真空断路器分、合闸最大时间误差可达到±0.5ms、±1ms以内,从而使真空断路器同步控制成为现实。
快速电磁推力致动机构上边是静止合闸线圈,下边是静止分闸线圈;与静止线圈做相对运动的是涡流盘,涡流盘被强力永磁体束缚在其强大的磁场中,并通过可动轴连接到真空灭弧室的动触头。当电子控制器控制的静止分闸线圈上流过脉冲电流时,涡流盘中感应出诱发涡流,由于线圈等效电感极小,因此电流上升速度高,电流幅值极高,结果是涡流盘受到电磁推力的作用带动连杆运动,使连接在灭弧室上的触头分断。当电子控制器控制的静止合闸线圈上流过脉冲电流时,涡流盘受到电磁推力的作用带动连杆运动,结果是使连接在灭弧室上的触头关合。由于电磁推力操动机构具有双稳特性,因此在开关的操动机构中可不采用锁闩机构。同时,连杆运动过程中,高速运动的涡流盘磁轭接触到合、分闸保持永磁体后,被永磁体牢牢吸附保持在其强大的磁场中。
根据概率论原理,机构的结构越简单,可靠性就越高,快速电磁推力致动机构就因其简化的结构而具有较多优势(如合、分闸速度快),由此带来的结果是分、合闸时间特别短,从而可抑制电网中因故障而出现的短路电流,缩短了暂态电压持续时间。快速电磁推力致动机构动作原理如图1所示。
2 快速电磁推力致动机构断路器同步控制原理
通过动态建动态建模仿真某型号变压器的空载关合过程,改变断路器的关合时间来改变初相角,可得到不同相角下的关合涌流波形。当初相角为0°时,涌流的最大值最高,达到额定电流的11.4倍;当初相角为45°时,涌流的最大值降至额定电流的7.3倍;当初相角为90°时,理想情况下将不产生涌流,变压器直接进入稳态运行。当初相角在0～90°范围内时,涌流幅值随初相角的增大而减小;当初相角在90～180°范围内时,涌流幅值随初相角的增大而增大。因此,控制初相角在90°或270°附近关合空载变压器,将会大幅降低涌流倍数。切除操作机理亦同。
快速电磁推力致动机构真空断路器同步控制系统基于以上试验,应用快速电磁推力致动机构的优势,由断路器、断路器控制器、智能电子控制器、电子传感器等优化配合而成。同步操作原理:控制分、合闸时的电压或电流的初相角,在电网电压或电流过零或在指定的相角点上时实现分、合闸操作。同步合闸时序原理如图2所示,th为合闸时间,是断路器、断路器控制器、智能电子控制器合闸时间的总和。智能电子控制器通过电子传感器实时获得系统的电压零点。假设把A相的电压零点作为参考零点,把参考零点后的第3个零点或第3个零点后的一个指定的相角点作为A相的目标关合点,也即是参考零点到A相目标关合点的时间是30ms(第3个零点)或是30～40ms内的一个数(第3个零点后的一个指定的相角点)。如果把第3个零点设为A相目标关合点,那么t1=30ms-th,也即从参考零点经时延t1,由智能电子控制器对A相快速电磁推力致动机构发出合闸指令,实现对A相目标关合点(第3个零点)的合闸操作。智能电子控制器对A相快速电磁推力致动机构发出合闸指令后,经5ms延时,给B、C相发出合闸指令,便可实现对B、C相的同步合闸。同理,可实现在指定的任意相角点关合的合闸操作。合闸时间th是可以调整的,把三相的th调成一致,就可以确保三相的t1一致。同步合闸因负荷性质的不同而采用不同的方法,这些方法均可以在智能电子控制器中实现。
同步分闸时序原理如图3所示,t1为分闸时间,是断路器、断路器控制器、智能电子控制器从接受动作指令、零点检测完成、动作完成到电弧熄灭所用时间的总和。智能电子控制器通过电子传感器实时获得系统的负载电流(即流过断路器主触头的电流)零点。假设把A相的电流零点作为参考零点,把参考零点后的第1个零点(12kV系统)或第2个零点(40.5kV系统)作为熄弧点,也即是参考零点到熄弧点的时间是10ms(12kV系统)或20ms(40.5 kV系统)。若把第1个零点设为A相熄弧点,则t1=10ms-tt-ty(12kV系统)或t1=20mst1-ty(40.5kV系统),ty为熄弧时间。从参考零点经时延t1,由智能电子控制器对A相快速电磁推力致动机构发出分闸指令,实现对A相首开。在第1个零点熄弧且不再重燃,断路器主触头的动、静触头间已建立一定的绝缘强度后,智能电子控制器对A相快速电磁推力致动机构发出分闸指令后5ms,给B、C相发出分闸指令,使可实现对B、C相的同步分闸。分闸时间t1可以调整,把三相的t1调成一致,就可以确保三相的t1一致。
3 快速电磁推力致动机构真空断路器同步控制技术优点
同步控制的快速电磁推力致动机构真空断路器与传统的断路器相比具有以下显著优点。
(1)运动部件在目前所有操动机构中是最少的,而且完全为直线运动,因此可将机械部件的磨损减到最小,故障率降到最低。
(2)同步控制的12kV系统快速电磁推力致动机构真空断路器在10ms内分闸完成,20ms内短路电流衰减到零,故障完全被切除,而传统的断路器保护方式完全切除故障最快需要75ms。
(3)由于具有同步控制能力,因此实际开断电流完全可控制在短路故障峰值电流的40%以下,开断更可靠。根据开断容量,理论计算得其电寿命是普通开关的16倍。
(4)优化了配电设备联网过程的解决方案。
(5)电力设备可免受强大的短路电流的冲击,机械强度不必很大。开断快、截流小,电力设备无须考虑热稳定问题。
(6)降低了电网瞬态过电流和过电压,提高了电力系统的稳定性。
4 结束语
真空电磁启动器 篇7
能源安全一直是当前研究的热点,煤炭以其丰富的存储量、低廉的价格在全球能源安全中发挥越来越重要的作用。虽然近些年受新能源冲击和环境制约,煤矿市场空前惨淡,但煤炭仍然是我国重要的能源及工业原料。伴随井下高产高效综合机械化采煤技术的快速发展,采煤设备单机容量和总装机容量越来越大,对井下供电系统的安全性,尤其是供配电网络的控制和保护设备的安全性要求越来越高。
近年来,随着电力电子技术不断发展,微机保护和现场总线通讯技术被越来越多地应用到井下负荷的控制和保护中。早期的电力电子元件或单片机作为保护器的中央处理器稳定性差、抗干扰能力弱,很难适应井下恶劣的生产环境。如今,PLC(Programmable Logic Controller)、ARM(Advanced RISC Machines)、DSP(Digital Signal Processing)等微处理器技术不断成熟,稳定性和抗干扰能力不断增强,能很好地适应井下恶劣的生产环境。尤其是其强大的数据处理、传输和交换能力,必然促进井下控制和保护设备向高集成化、智能化方向发展。
本研究在分析DSP集成CAN(Control Area Network)模块基础上,设计数据传输系统整体结构,系统主要包括温度信息反馈单元、监测分站、CAN通讯接口、CAN物理总线、上位机与CAN物理总线和上位机接口等。重点设计监测分站与CAN总线接口及CAN物理总线与上位机接口,并设计CAN通讯软件数据发送流程。
2 CAN总线技术
CAN总线技术为分布式控制系统的各个节点提供安全可靠的实时通讯,是当今工业自动化领域研究的热点技术之一。CAN是1986年德国的Rober Bosch公司提出的控制局域网技术的简称,具有半双工串行总线通信结构,一个节点可以对多个节点发送信息,最高可实现1 Mb/s的数据通信,网络节点信息以多主方式分为不同的优先级。CAN总线由于数据帧的组成字节少(不大于8个字节),所以对于新的数据帧响应较快。为了识别不同信息在总线上的节点,CAN总线传输的每个信息都具有特定的标识符,以确保在总线发生冲突时,较高优先级的信息传输过程不产生延迟,降低数据传输出错率,提高信息传输的速度和安全性。CAN总线协议支持数据帧、远程帧、错误帧和过载帧4种不同的数据帧类型,每种类型数据帧的作用如表1所示。
28系列DSP处理器集成了增强型e CAN模块,为数据通信提供了完整的协议,大大减少了CPU的消耗,保证数据传输的效率和实时性。在内部结构上e CAN模块是32位的控制器,由消息控制器和CAN通信协议内核(CPK)两部分组成。CPK接收到有效消息后,由消息控制器中的消息控制单元来判断是否存储到邮箱存储器中。消息控制单元根据消息的标识符、状态等信息,确定消息对应的邮箱位置,经过接收滤波后将消息存放在第一邮箱中,e CAN模块结构如图1所示。
3 温度数据传输系统设计
矿用多回路电磁启动器温度数据传输系统包括温度信息反馈单元、监测分站、CAN通讯接口、CAN物理总线、上位机与CAN物理总线和上位机接口机,其结构如图2所示。温度信息反馈单元负责采集监测点温度,并进行信号隔离、转换。监测分站负责采集温度原始信息,并进行运算处理,同时具有温度信息显示和过温报警功能。上位机实现矿用多回路电磁启动器温度信息的远程监控及数据存储。
3.1 DSP与CAN通信接口
由于e CAN模块的存在,DSP能够控制CAN通讯,不需要外部连接CAN通信控制器,大大简化了通信电路的设计。CTM8251是一款带隔离的通用CAN收发器芯片,该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件,符合ISO 11898标准。选择CTM8251T作为物理总线和DSP的e CAN模块之间的通信接口芯片,增强了系统抗干扰能力,提高了数据传输的稳定性,加大了系统的通信距离。将e CAN模块的信息收发端CAN-RD和CAN-TD与接口芯片的发送数据(TXD)和接收数据(RXD)端口相连接,接口芯片的CANH和CANL端口与CAN物理总线相连,在CANH和CANL之间并联匹配电阻,提高系统的抗干扰能力,DSP与CAN物理总线接口电路如图3所示。
3.2 CAN物理总线与上位机接口
监控主机与CAN物理总线之间数据传输的稳定性,直接关系到监控系统的精度和可靠性。采用智能接口卡CANUSB-2A实现CAN物理总线与监控主机之间的通信,该接口卡是CAN-bus产品开发、CAN-bus数据分析的强大工具,具有体积小巧、即插即用、性能稳定、安全性好等特点,CA-NUSB-2A实物如图4所示。CANUSB-2A接口卡具有隔离功能,本身集成了光电隔离模块,监控主机能够直接通过USB数据线连接到CAN物理网络。CANUSB-2A接口卡与USB1.1总线相兼容,具有双路CAN通信接口,满足CAN2.0B协议和ISO/DIS11898规范,可以根据需要通过编程设置通讯波特率,能够实现在5~1000 kbps之间自由设置。
3.3 CAN通讯软件
矿用多回路电磁启动器温度数据传输系统软件程序开发经历应用设计、代码创建、调试、分析与调整四个阶段,在DSP集成开发环境CCS 3.3中进行编译。CCS 3.3提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具,它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试,它能够加速开发进程,提高工作效率。CAN通讯是温度数据通讯系统数据传输的桥梁。在CAN通信硬件基础上设计CAN初始化、数据发送和接收子程序。CAN发送子程序如图5所示,该子程序负责节点报文发送,按照特点的格式将采集的数据组成一帧报文,送入CAN通讯控制器的缓冲区,每间隔1 s传输一个数据帧,CAN通讯速率设置为100 Kb/s,邮箱1作为发送邮箱,利用查询状态位完成相应数据传输。
4 结语
矿用多回路电磁启动器是煤矿重要的电气设备,在井下安全生产中起到控制和保护的双重作用。利用CAN总线技术的抗干扰能力强、传输速率高等优点,开发了一套分布式结构框架的矿用多回路电磁启动器温度数据传输系统。系统对多点温度信息进行处理、光耦隔离、运算与传输,能够对多回路温度变化进行实时监测及数据传输,实现了多回路的分散采集、集中管理、远程监控与存储。矿用多回路电磁启动器温度数据传输系统同样适用于井下馈电开关、软启动器、电缆接线盒等其他设备的温度数据传输和远程监控。
参考文献
[1]邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.
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