煤矿固定设备运输

1、第二章 矿井主要通风设备的电气控制第二章 矿井主要通风设备的电气控制 学习要求1. 一般掌握：通风机选型与参数2. 熟练掌握：通风机电气控制第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述一、主要通风设备的类型 矿井通风设备是煤矿重要的固定设备之一，其主要作用是将地面的新鲜空气连续不断地送入井下，保证井下空气的含氧量，稀释、排除爆炸性和有害气体，并调节井下所需的环境温度和湿度，改善井下工作条件，保证矿井安全生产。因此，矿井通风设别对煤矿生产有着重要意义。特别是对含有瓦斯的矿井，良好的通风是防止瓦斯爆炸、安全生产的重要保证。井下工人需要在环境温度低于25摄氏度的条件下工作，才能安全生产并提

2、高生产率。因此，新鲜空气在矿井里是每时每刻都不可缺少的。第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述 按照找通风设备的工作介质在通风机中的运行情况，通风设备分为离心式通风式设备和轴流式通风设备两大类，两者的区别在于离心式通风设备其风流沿通风机叶轮的轴向进入并沿径向流出，而轴流式通风设备的风流则沿通风机叶轮的轴向进入并沿轴向流出。二、主要通风机电力拖动的特点和要求（一）通风设备电力拖动的特点 矿井通风条件的变化是缓慢的。主通风机一般不需要调速，并且是日以继夜的工作，启动和停车的次数极少，而且不需反向。根据这一特点，主通风机宜采用同步电动机，这样可提高矿供电电力网的功率因数。当所需电动机

3、的功率较小，产品中又无这种同步电动机时，亦可采用鼠笼式异步电动机或绕线式异步电动机。第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述 矿井通风设备所使用的电动机：矿山主通风机和辅助通风机（或陈分区通风机）均设置于地面，可用一般构造的电动机。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井，则在扩散器和风道保证不漏气的情况下，或风机与电动机之间有防火墙隔绝的条件下，也可采用一般构造的电动机。否则，必须采用隔爆型的电动机和隔爆型的电气设备。第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述 在矿井通风设备的电力拖动中，根据不同功率，使用不同的单机型号。当功率为100-150kW时，可以采用低压鼠笼式异步电动

4、机。当功率为150-350kW时，可以采用低压同步电动机，其电压为380V。当功率高于350kW以上时，可采用高压同步电动机，其电压为6kV。当通风机需要调速时，可选用绕线式电动机，并采用相应的控制电路，以满足通风机的调速要求。第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述（二）对矿井通风设备电气控制的要求 矿井通风设备是煤矿最主要的用电设备。为适应矿井通风技术的发展，提高通风设备运转的可靠性和经济性，保证矿井生产的安全，矿井通风设备的电气控制应能完成以下要求：1、应能保证风机运动化和自动化的启动和停止，以及同步电动机的自动投入励磁；2、当工作的风机发生故障时，能自动停车，并能自动启动

5、备用通风机和打开相应的风门；3、应能保证远距离操作反风装置进行反风；第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述 4、远距离监视通风机工作情况（风量、负压、各轴承温度、电动机的情况、反风门的位置等），当工作不正常时，发出信号自动停车； 5、应有较完善的信号监视和故障警报系统。 要达到上述各项要求，需要合理地选择通风机的电气控制系统，正确地选择各种电器和仪表。自动及时地调节主通风机的风量，在保证矿井大气条件和安全生产的前提下，实现通风设备的经济运转。因此，现代化矿井通风设备的控制系统必须向着综合自动化方向发展。第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述 三、常用通风机的技术

6、特征 矿用离心式通风机主要有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-01型，前两种多用于中、小型矿井，后者常用于大型矿井。 常用的轴流式通风机有FBCZ和FBCDZ系列。FBCZ系列通风机为单级防爆式，是根据中、小型煤矿通风网络参数设计的，适用于通风阻力较小的中、小型各类矿井；FBCDZ系列通风机是双叶轮对旋防爆式，是根据大、中型矿井通风网络参数设计的，适用于通风阻力较大的大、中型各类矿井。第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述第一节第一节 矿井主要通风设备概述矿井主要通风设备概述第二节 通风机电动机的选择 根据矿

7、井主通风机的工作环境，拖动电动机一般选用开启式或防护式电动机。对于大容量通风设备，应尽量选用高压同步电动机，以补偿矿井的功率因数。功率较小时，可优先选用鼠笼型电动机。当通风机需要调速时，可选用绕线式电动机，并采用相应的控制电路，以满足通风机的调速要求。第二节 通风机电动机的选择一、通风设备拖动电动机的功率通风设备拖动电动机的功率可按下式计算式中K电动机功率备用系数，一般取1112； Q通风机工况点风量，m3s； H通风机工况点风压，轴流式通风机用静压，离心式通风机用全压，Pa； -通风机工况点效率，由通风机性能曲线查得； 传动效率，联轴器传动取0.98，三角胶带传动取0.92。1000iQHP

8、Ki第二节 通风机电动机的选择二、通风设备拖动电动机的选择当采用同步电动机拖动时，对于轴流式通风机还要进行牵入转矩的校验，以保证同步电动机异步启动时的转差率能达到0.05，使同步电动机投入励磁后，能将转子牵入同步。其校验公式为q1.2-1.4nM （）MqMnM式中同步电动机的牵入转矩，可由产品目录查得； -转差率为005时，对应的负载转矩；1.21.4考虑电压降及克服惯性的转矩系数，一般取1.3，架空线供电时取1.4。第二节 通风机电动机的选择 由于同步电动机的牵人转矩是指励磁绕组串接10倍附加电阻时的牵入转矩，所以当上式校验不符合要求时，可考虑改变励磁绕组所串电阻，或在牵入同步时加强励磁，

9、来满足牵第二章矿井主要通风设备的电气控制入同步的要求。采用调节叶片角度实现反风运行的风机，应校验反风运行时电动机的功率。对于轴流式通风机一类重载启动的设备，鼠笼型电动机和同步电动机的额定功率应按启动条件校验。第二节 通风机电动机的选择当电动机使用地点的海拔和冷却介质温度与规定的工作条件不同时，其额定功率应按制造厂的资料予以校正。通常选用笼型异步电动机作为主传动电动机，因为它具有价廉、容易运行操作、方便维护等许多优点。与笼型异步电动机相比，同步电动机可以输出无功功率，效率较高，因而可根据所在系统无功负荷的大小和分布、价格等因素决定较大容量的主传动电动机是否选用同步电动机。仅当风机转动惯量较大或电

10、网容量较小时，笼型异步电动机和同步电动机均不能满足启动要求或加大功率不合理时，可选用绕线型异步电动机。第二节 通风机电动机的选择当对电动机调速性能有特殊要求时，电动机类型应结合调速方式根据技术经济比较确定。当电动机容量小于200 kW时，选用380 V或660 V电压等级；当容量大于400 kW时，选用6 kV或10 kV电压等级；当容量在200400 kW时，应通过技术经济比较确定电压等级。选用同步电动机时，应根据通风机的转向对电动机旋转方向提出要求，当采用通风机反转反风时，电动机应能满足可逆转的要求。第二节 通风机电动机的选择三、通风机年耗电量W可用下式估算1000iMSQHW MS式中电

11、动机效率； 电网效率，一般取095；T通风机全年工作小时数第三节通风机供电要求一、通风机的负荷等级和供电要求通风机及维持其连续运转所必需的润滑油站等辅助设备，均属一级负荷。通风机房的一级负荷应有两个独立电源。机房的电源线应由地面变、配电所直接引出，在受条件限制时，其中回路电源线可引自其他一级负荷设备机房。上述线路不应分接其他负荷。不得由通风机房配电装置向其他变、配电所或其他负荷设备机房馈电。二、主接线和电控设备布置 通风机房变、配电装置的高低压母线一般采用分段单母线接线方式。对于低瓦斯的中、小型矿井，机房高压配电装置的受电开关和分段开关一般采用隔离开关；对高瓦斯矿井或大型矿井通风机房，其受电开

12、关和分段开关宜选用断路器。低压配电装置的受电开关和分段开关宜选用能带载投切或自动投切的开关。 每段高压母线上应装设一组电压互感器。若电机与架空电力线路直接连接，应根据矿山固定设备电气控制电机容量、雷电活动程度采取旋转电机防雷保护措施。 两台通风机应分接在不同的配电母线上。二、主接线和电控设备布置当通风机房与电源变、配电所邻近，两台通风机亦可各自从变、配电所的不同母线段取得电源。高、低压配电装置通常可选通用固定式、移开式或抽屉式配电柜（屏、箱）。当需要倒换高压电源相序来改变电动机旋转方向实现反转反风操作时，可选用带有正、反转换向隔离开关的高压配电柜。高、低压配电装置及电动机的其他电控设备可以设置

13、在通风机房内或单独的电气室内。在通风机房内，电控设备与通风机电动机的距离不宜小于2m，与转动机械的距离不小于1.5 m。二、主接线和电控设备布置 矿井主通风设备供电系统如图2-1所示。其中，图2-1 (a)为高压电动机拖动，双回路供电，QS为母线联络开关，当某一回路或电动机出现故障时，可通过转换隔离开关使另一回路供电，或启动另一台电动机。图2-1 (b)为低压电动机拖动的供电线路，仍要采用双回路供电。三、控制方式、操作电源和自动装置 机房高压配电装置的断路器一般采用开关柜控制方式，如高压开关设置在操作人贯不便观察通风机运转情况的地点，应设机旁操作开关，或将操作开关设在就近的控制柜（屏、箱）或操

14、作台上。 当通风机采用高压母线供电的同步电动机时，宜选用直流操作。装有电磁操作机构的断路器，宜选用220 V或110 V镉镍电池组作为分、合闸直流操作电源；装有弹簧操作机械的断路器，宜采用小容量镉镍电池装置作为分闸操作电源。 当通风机采用高压母线供电的笼型异步电动机时，宜选用弹簧操作机构合闸和分闸的全交流操作。如容量满足用电要求，操作电源宜引自电压互感器。 高瓦斯、煤与瓦斯突出的大（中）型矿井及具有高产高效工作面的大型矿井，通风机房的电源宜设置备用电源自动投入装置。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数 煤矿主要通风机房均设有两套同等能力的通风机及其传动电动机，因现时通常需设置两套独立

15、的电控设备。其中一套工作，一套备用，并且能在十分钟内完成工作风机和备用风机。专为风机节能运行而设但需同时备有安全可靠、便于操作的切换设备。 现有的各种标准化高、低压配电通用产品，既可用作通风机房的高、低压配电设备，又可作通风机的电控设备。对于使用高压电动机的通风机房，可选用XGN-10型、KGN-10型及GG-1A型等固定式开关柜或KYN-10型、JYN2-1O型等移开式开关柜。对于低压笼型电动机，各种固定式、抽屉式低压配电柜，TP系列通用控制屏及GCK-1系列电动机控制中心，JK型交流低压电控设备等均可选用；其中有些产品系列还有实现鼠笼型电动降压启动以及电动机可逆运转、绕线型异步电动机利用频

16、敏电阻器等启动的功能。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数 一、鼠笼型电动机降压启动控制设备 （一）JJ1系到自耦减压启动柜 JJI系列自耦减压启动柜作为交流电压为380660 V，功率为11315 kW的三相鼠笼型电动机降压启动之用，并可使电动机自动加速到满速。装置设有电动机的短路、过载、欠压以及防止单相运转等保护。从减压启动到全压运行之间的转换，采用DJ1-A型电流-时间转换装置实现电流和时间的双重控制第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数型号及含义：第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数2控制原理 自耦变压器降压启动控制是利用特制的三相自耦变压器将电动机降压启动

17、。自耦变压器置备有不同的电压抽头，根据电机容量、转矩和启动要求而选择使用，例如可设为电源电压的73%，64%和55%等。 自耦变压器降压启动继电器控制线路如图22所示。其工作过程如下：合上开关Q，按下SB2钮，KM1线圈得电，其主触点吸合，接通自耦变压器T，使电动机定子绕组串入自耦变压器而降压启动。其辅助动合触点KM1闭合，分别起自锁、接通指示灯HL2的作用。KM1，的辅助动断触点断开指示灯HL1和KM2线圈回路，以确保KM2不得电。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数 KM1得电的同时，接通时间继电器KT，KT得电后延时T，此时电动机M

18、已接近额 定转速，KT延时动合触点闭合，使继电器KA得电并自锁，其动断触点断开，使KM1断电，其与自耦变压器相联的主触点断开，切除自耦变压器T，同时也使时间继电器失电，其延时 动合触点瞬时从闭合状态被打开，但由于KA的辅助动合触点闭合而自锁，维持其动合触点 吸合，动断触点打开。 由于KA的得电，在使KM1释放的同时，使KM2得电，KM2主触点接入主电路，使电动机全压投入运行。KA的辅助动断触点断开，KM1的辅助动合、动断触点复原，指示灯 HL2、HL1熄灭，KM2的辅助动合触点闭合，接通指示灯HL3。当电动机达到稳定运行时， KM2、KA吸合；KT和KM1处于断电状态。当按下停止按钮SB1时使

19、KM2、KA失电，电 机停转。电动机的短路保护和过负荷保护同前所述第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数 （二）QJ3型降压启动器 常用的QJ3型启动补偿器电气原理如图2-3所示。补偿器由自耦变压器、保护装置、操作机构和触头系统组成。其中触头部分浸在绝缘油中，以便触头分断电流时产生的电弧能在油中冷却、气化而迅速熄灭。 启动器中的自耦变压器有两组抽头，分别是65%UN和80%UN，可根据电动机启动时负载的大小选择不同的启动电压。变压器的绕组是按短时工作设计，一般规定4h内的启动时间不超过4060 s，否则变压器将超过允许温升而不能工作。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数第四节

20、 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数 启动器内有过载和欠压两种保护。过载保护的热继电器FR触点串接在欠压脱扣线圈KV回路中，当电动机过载时，热继电器动作，其常闭触点FR断开，脱扣线圈失电，切断电源停车；当电源断电或电压低于规定值时，脱扣线圈动作，直接顶开主触头。电源恢复正常后，要重新启动电动机。 为避免误操作使电动机全压启动，启动器的操作手柄设有机械闭锁装置，保证电动机只有先经过启动阶段，才能投入全压运行。 启动器停车时，按下停止按钮SB，失压脱扣线圈失电，衔铁释放，触动开关连杆使操手柄从运行位置自动跳回停止位置，电动机停车。 QJ3型启动器一般用于75 kW以下的鼠笼型电动机启动。第四节

21、 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数（三）XJDI系列自耦减压启动器 对于大功率鼠笼型电动机启动，可采用XJDI系列自耦减压启动器，其电气原理如图2-4所示。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数 启动器中的自耦变压器设有60%Un和80 %Un两组抽头，可根据实际需要选择不同的启动电压。自耦变压器的投入运行由五触头接触器控制。退出运行有两种控制方式：一种是手动，通过按下按钮2SB，直接控制接触器2KM，使主触头断开；另一种是通过时间继电器KT延时自动控制，时间继电器KT可在5120 s内调节，以控制电动机的启动时间。 电动机启动前首先闭合电源隔离开关，接通控制变压器TR，其二次侧

22、绿色指示灯亮，表示电源有电。启动方式可通过转换开关SA选择。转换开关SA置于“0”位时，制回路被断开，保证电动机不能启动。SA触点闭合情况如图2-4中所示。 第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数1手动控制 将转换开关打至“手动”位置，其触点SA-1闭合，接通控制电路，SA-2断开，SA-3闭合。按下启动按钮1SB，接通接触器2KM。 接触器2KM有电吸合后，引起：主触头2KM闭合，自耦变压器投入运行，电动机降压启动；触点2KM3闭合，形成自保；触点2KM2打开，切断接触器1KM通路，防止触头闭合，造成电源短路；触点2KM闭合，接通中间继电器1k。 中间继电器1K有电吸合，引起：触点1

23、K打开，绿灯HG灭，同时1K2闭合，黄色指示灯HY亮，表示电动机正在启动；触点IK3闭合，形成自保；触点1K4闭合，为接触器1KM和继电器2K通电做准备。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数在电动机启动过程中，主电路中的电流表PA通过电流互感器显示启动电流数值。随着电动机转速升高，电流逐渐减小，当电流袁指示的电流值接近额定值时，按下启动按钮3SB，接通中间继电器2K支路。继电器2K有电吸合，其触点2K1打开，2K2闭合。触点2K1打开使接触器2KM失电一其主触头断开，自耦变压器退出运行；同时，2KM的触点2KM2闭合接通接触器1KM支路，接触器1KM有电吸合，其主触头闭合，电动机全压

24、运行。接触器1KM触点1KM打开，黄灯HY灭，触点1KM2闭合，红色指示灯HR亮，表电动机降压启动完毕，转入全压运行状态。 中间继电器2K触点2K4闭合自保；触点2K5、2K6断开，使主电路接入热继电器，对动机进行过载保护。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数2自动控制将转换开关SA打至“自动”位置，其触点SA一1闭合，接通控制电路电源；sA一2闭合，sA一3断开。按下启动按钮1SB，接触器2KM有电吸合，其主触头闭合电动机降压启动一触点2KM1闭合，中间继电器1K有电吸合一触点1K4闭合，时间继电器KT有电，其常开触点KT 延时一段时间后闭合，使中间继电器2K有电吸合并经其触点2K

25、3自保，断开接触器2KM，接通接触器2KM-自耦变压器退出运行，电动机全压运行。电动机降压启动时间由继电器KT的延时所决定。控制过程中各接触器、继电器其他 触点的动作情况同于手动控制 。电动机需要停车时，不论采用哪种启动方式，只要按下停止按钮2SB，切断控制回路源即可。高压鼠笼型电动机电抗器启动设备为减小启动电流，还可以在电动机定子回路串入电阻或电抗器，以降低定子绕组电压自方法来实现。在定子回路中串入电阻时，由于电流会在电阻上产生压降，所以加在电动机定子绕组的电压会降低，从而可减小启动电流。但是，这种启动方法不仅会降低启动转矩，同时启电流还会在电阻上产生较大的有功损耗，因此，串接电阻启动多用于

26、小容量电动机；对于量较大的电动机，常采用串电抗器降压启动的方法。采用电抗器降压启动，不仅可以降低启动电流，而且还能克服启动电阻上电能损耗的缺点，所以多用于大容量、高电压电动机的启动，如矿井排水、压气和通风设备的拖动电动机（笼型电动机）常采用这种启动方法。电抗器降压启动控制电路如图2-5所示。它是用于6 000 V、1 000 kW以下鼠笼型电动机降压启动的Q20-6A型高压综合启动器控制电路。电路中装设气冷式QKSQ型三相电抗器，并用电流继电器自动控制启动时间，用高压交流接触器短接电抗器。另外电路还设置了多种保护。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数（一）电路工作原理主电路由高压隔离

27、开关QS，SNI-10G型贫油断路器QF，电流互感器1TA、2TA，电压互感器TV及三相电抗器L组成。三相电流继电器IKA作为ITA的负载，用于电动机启动时间的控制；电流表PA可显示电动机正常运行时的电流值；过电流继电器2KA用于电动机的过电流保护。控制电路分两部分，分别由两路电源供电，一路由主电路的电压互感器供电，另一路由专用电源供电。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数高压油断路器QF是带有失压脱扣装置的手动开关，即当脱扣线圈有电时才能合闸。舍闸时，由手动操作带动主触头先闭合，待断路器手把合到底后，其辅助触点才能动作，即主触头先于辅助触点闭合。触头断开时，可以手动操作，也可以通过

28、脱扣线圈KV控制。当KV失电时，由机械脱扣机构将触头打开。电动机启动前，先合上隔离开关QS和转换开关lSA、2SA，控制回路有电，绿色指示灯HG亮，电压表PV指示工作电压数值。同时脱扣线圈KV支路接通，允许油断路器QF合闸第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数电动机启动时，手动操作油断路器QF合闸，电动机串接电抗器启动。由于断路器的助触点QF0QF4滞后于主触头动作，因而在此期间，较大的电动机启动电流首先使三相电流继电器1KA吸合，其常闭触点1KA提前切断接触器KM支路。所以，当油断路器闸时，不会因其辅助触点QF4的闭合而使KM有电。油断路器QF的其他辅助触点动作将引起： QF0打开，

29、绿灯HG灭，表示电动机正在启动； QF1闭合，为红灯HR亮作准备； QF2闭合，短接触点KM3，保证KV的电流通路； QF3打开，保证电动机在运行过程中KR不被送电。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数电动机在启动过程中，随着转速的升高电流逐渐降低，当电流下降到继电器1KA释放值时，三相电流继电器1KA释放，其常闭触点lKA闭合，接触器KM支路被接通。吸合，引起： 主触头KM闭合，短接电抗器L，电动机全压运行； 触点KM1闭合，红色指示灯HR亮，表示电动机降压启动结束； 触点KM2打开，电流表PA指示电动机在额定电压运行时的工作电流； 触点KM3打开，完成电动机在启动过程中KV支路的

30、接通，并保证电劫机过流IKV能断电； 触点KM4打开，为解锁脱扣线圈KR支路通电作准备。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数（二）电路保护启动前，如果短接电抗器的接触器主触头KM没有断开，其辅助触点KM3为断开态，失压脱扣线圈KV支路不能接通，油断路器就不能送电。在启动过程中，若接触器KM发生故障，经1 min还不能短接电抗器（红灯不亮），此必须按动停止按钮SB，断开脱扣线圈KV支路，使断路器跳闸，切断主电路，以防电抗器长时通电而被烧坏。在运行过程中，为防止专用控制电源断电，造成高压接触器KM主触头断开，使主回重新串入电抗器，引起电动机降压运行，而损坏电抗器和电动机，在高压接触器中采

31、用自闭锁装置。即当KM有电吸合后，接触器将自动闭锁此状态，即使KM失电，其吸合时的态也不会改变，只有当另一个解锁脱扣线圈KR有电吸合时，KM的触头才能恢复原状态，第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数解锁脱扣线圈KR吸合的条件是：该控制回路供电电压正常，且油断路器的QF3与触器的KM4闭合。即在电动机正常运行过程中（接触器的KM4闭合），油断路器跳KR才有可能有电吸合。若油断路器不跳闸，KR就不会有电，从而保证电动机在正常运过程中，不会因KM失电而重新串入电抗器。另外，在电动机运行过程中，当专用控制电源出现故障时，KM的触头将保持吸合时状态，故主电路仍能正常运行。但停机后，因接触器KM

32、各触头状态不变，其辅助触点KM4为断开状态，故失压脱扣线圈KV不能接通，而使油断路器不能合闸。因此，必须找出控电源故障，并排除后，解锁脱扣线圈KR才能有电，才能使接触器KM解锁而恢复原态。电流继电器2KA差接于电流互感器2TA的二次侧，对电动机发生的过流或短路故进行反时限保护。当发生过流时，其常闭触点2KA打开，失压脱扣线圈KV断电，油断路QF跳闸。另外，脱扣线圈KV还有欠压保护作用，即当电网电压低于规定值时，脱扣线圈因吸力不足而使衔铁动作使油断路器跳闸。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数四、绕线型异步电动机的启动控制设备频敏电阻器是通风机绕线型异步电动机采用最为广泛的启动设备，它

33、结构简单，占地面积小，很少需要维护，有近似恒转矩的启动特性，可以满足通风机的启动要求。（一）频敏电阻器的基本原理频敏电阻器由铁芯与线圈组成，当在线圈两端加上交流电压后，交变磁通便在铁芯的厚钢板中产生涡流，其等值电阻取决于涡流电路的几何形状，截面以及铁芯材料的电阻系数等。由于结构上的这个特点，使得频敏电阻器同时具有电抗器与电阻器的作用，相当于一个电阻器与电抗器的并联组合体。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数在电动机的启动过程中，随着转子感应电势频率的降低，一方面使频敏电阻器昀电抗逐渐减小，方面也使铁芯中涡流集肤效应逐渐减弱，涡流在厚钢板中渗透的深度逐渐增加，即涡流通道截面加大，等值电

34、阻减小。这种等值电阻和电抗随着电动机转差率的减小而减小，满足电动机在整个启动过程中的要求。频敏电阻器的接线图及等值电路。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数二）频敏电阻器的性能 绕线型异步电动机转子接入各种理想元件时的机械特性如图2-7所示。接入频敏电阻器时，它的机械特性形状介于变电阻和变电抗的机械特性曲线之间。影响频敏电阻器功率因数的主要因素有导线匝数、铁芯气隙、叠片厚度等。在使用中，通过调整频敏电阻器的功率因数来改变机械特性曲线的形状，以适应不同的负载。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数（三）频敏电阻器的选用当使用绕线型异

35、步电动机拖动关闭闸门启动的离心式通风机或离心式水泵时，属于轻载启动。拖动开启闸门启动的轴流式通风机时，一般属于重载启动。通风机为偶而启动的机械，通常启动后应用接触器或断路器将频敏电阻器短接。目前生产的偶而启动频敏电阻器有BPI-2、BPl-3和BP2-7等系列产品。可根据负载性质、电机容量及转子额定电流进行选取。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数（四）频敏电阻器的调整频敏电阻器的铁苍与轭铁间设有气隙，在绕组上留有几组抽头。当改变绕组匝数或气隙时，可以调整电动机的机械特性相启动电流变化曲线，如图2-9所示。具体调节方法如下： 启动电流过大及启动过快时，相应增加匝数；反之，相应减少匝数

36、。 刚开始启动时，启动转矩过大。而启动终了时稳定转速低于要求值，致使短接频敏电阻器时产生较大冲击电流，此时可增大气隙。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数（五）转子回路串频敏变阻器的启动器转子回路串频敏变阻器的启动控制电路如图2-10所示。该电路是GTT6121型启动器，用于低压绕线式电动机的不可逆控制。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数启动前，首先闭合自动开关Q，主电路有电。闭合开关SA，控制回路有电，绿色指示灯HG亮。启动时，按下启动按钮1SB，接触器1KM有电吸合，其主触头闭合，电动机转子串频敏变阻器RF启动，常开触点1

37、KM1自保；常开触点1KM2闭合，红色指示灯HR亮，表示电动机正在启动。接触器1KM的触点1KM3闭合，时间继电器KT有电，其常开触点经延时后闭合，接通中间继电器K，通过其常开触点K使接触器2KM通电吸合，2KM的主触头闭合短接转子绕组，切除频敏变阻器。同时辅助触点2KM1打开，绿色指示灯HG灭，表示电动机降压启动结束进入全压运行状态。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数停车时，按下停止按钮2SB，接触器1KM失电，主触头打开，电动机停转。同时其他接触器、继电器及其触点恢复原态，为下次启动作准备。主电路中的电流互感器二次侧装有指示电流表和用于电动机过载保护的热继电器。 需要指出的是，

38、由于电动机启动电流较大，频敏交阻器容易发热，所以转子回路串频敏变阻器启动方法，只能用于电动机的偶尔启动。用于6 kV、1000 kW以下的大功率电动机，可采用KRG-6B型高压综合启动装置。其电气原理如图2-11所示。这种启动器适用于水泵、空压机等设备的轻载启动，在频敏变阻器完全冷却的情况下，可连续启动二次或三次，否则频敏变阻器会因过热而不能正常工作。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数启动装置的主电路包括高压隔离开关QS和具有脱扣装置的高压油断路器QF;电流互感器ITA二次以不完全星形方式接三相电流继电器，1KA间接控制频敏变阻器的切除

39、；电流互感器2TA二次以两相差接方式接过流继电器，用于对电动机进行过流保护；电压互感器TV二次作为控制回路电源，并接的电压表PV用于显示主电路工作电压。启动前，首先闭合高压隔离开关QS和转换开关SA，控制回路有电，绿色指示灯HG亮。同时保护电路中的脱扣线圈KV有电吸合，允许合闸启动电动机。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数启动时，手动操作油开关QF，其主触头先于辅助触点QF1QF4动作，电动机转子回路串频敏变阻器启劫。较大的启动电流使主回路的三相电流继电器1KA吸合，其常闭触点1KA打开，切断接触器KM电路，保证启动过程中频敏变阻器不被切除。待油开关操作手柄完全合上时，其辅助触点才

40、动作：QF1打开，绿灯HG灭，表示电动机正在启动；QF2闭合，为红灯HR亮作准备；QF3闭合，短接KM常闭触点，保证脱扣线圈在启动瞬间的电流通路；QF4闭合，为接触器KM通电作准备。随着电动机转速升高，主电路电流下降到某一数值（一般为1.2倍的额定电流）时，三相电流继电器1KA释放，其常闭触点闭合，使接触器KM有电吸舍，主触头KM闭合短接电动机转子绕组，切除频敏变阻器。同时常开触点KM1闭合，红色指示灯HR亮，表示电动机降压启动结束。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数在启动过程中，如果接触器KM发生故障，经1 min后红色指示灯仍不亮，说明频敏变阻器未被短接，这时必须按下停止按钮S

41、B，切断脱扣线圈电路，使油开关跳闸，以避免频敏变阻器长时间接在电路中而被烧坏。当电动机发生过载或短路故障时，具有反时限保护的电流继电器2KA动作，其常闭触点2KA打开，脱扣线圈失电，油开关跳闸，起到保护作用。当主电路电压低于某一数值（欠压）时，脱扣线圈因吸力不足而释放，油开关跳闸或不能被送电。另外，该电路还设有限位开关SQ，其触点串接在脱扣线圈回路中，当启动器箱盖打开时，触点断开，油开关不能送电合闸，从而起到安全闭锁作用。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数保护电路中并联触点QF3和KM2的作用是：在电动机启动前，先由常闭触点KM2为脱扣线圈提供通路，若电网电压正常，脱扣线圈吸合，允

42、许油开关QF送电，否则油开关不能合闸送电；另外，当接触器触头KM因故没有断开，与其同轴的触点KM2就不能闭合，脱扣线圈因送不上电而不能使油开关合闸送电，防止电动机不串频敏变阻器而直接启动。因而必须首先排除接触器KM故障，才能使电动机正常启动。停车时，可操作油开关手柄直接切断电动机电源，或按动停止按钮SB，通过脱扣线圈使油开关跳闸，电动机停转。第四节 通风机常用电气控制设备的选型与技术参数五、通风机的软启动电控设备 通风机使用软启动设备进行启动控制可以消除设备在启动和停车过程中对系统的机械冲击，降低机械冲击危害，消除设备在启动过程中对电网的冲击，降低启动电流，降低因启动电流过大而造成的电网压降。

43、第五节矿井通风机的电气控制系统一、矿井主通风设备电控系统的基本要求 通风机房必须设在地面，并装设两台同等能力的通风机（包括电动机），一台运行，一台备用。 通风机控制设备和辅助设备必须采用与主要设备同等可靠的备用电源。 控制系统必须保证工作风机在发生故障时能自动停车,并能在规定时间(10 min)内自动启动刽用通风机和开、闭相应的风门。 电气控制系统应能保证反风设施在规定时间(10 min)内改变巷道中风流的方向。 自动控制系统应能对通风机必须装设的水柱计、电流表、电压表、功率表、轴承、温度计等仪表进行监视和报警，并能监控通风机和电动机的轴承润滑系统，保证通风设备的正常运行。 对短路及电动机过负

44、荷、误启动、电网电压的较大波动等故障能进行自动保护，并有通风机运行、停车、故障等指示信号。 采用同步电动机拖动时，应有失步保护和励磁线路开路保护。第五节矿井通风机的电气控制系统 二、同步电动机的启动过程 运行中的同步电动机是在气隙合成磁场和转子磁场的作用下产生电磁转矩，使转子以同步转速运转。但是同步电动机在合闸瞬时，转子为静止状态，气隙磁场以同步转速n0相对转子旋转，由于转子系统的惯性作用，而不能跟随气隙磁场转动，所以同步电动机不能自行启动。 同步电动机常采用异步启动法，即先使转子像异步电动机一样旋转起来，当转子速度接近同步转速时，再投人励磁电流，建立转子磁场，产生电磁转矩将转子牵入同步转速。

45、为此，要在同步电动机转子上嵌装闭合的笼型绕组，其结构及作用与异步电动机类似。笼型绕组 除用于启动外，在电动机正常运行过程中，当转子偏离同步转速时，转子笼条将产生电磁转矩阻止速度变化，故称阻尼绕组。第五节矿井通风机的电气控制系统 同步电动机的启动电路如图212所示。图中的降压启动设备是为降低异步启动时过大的启动电流而设置，与异步电动机降压启动相同，可以是电抗器或自耦变压器。在电网容量允许的条件下，应优先选用全压启动。第五节矿井通风机的电气控制系统 同步电动机在异步启动过程中，为防止励磁绕组感应出较高的电势和产生单轴效应，要在励磁绕组中接入附加电阻Rd，由于励磁绕组匝数较多，在电动机启动时，气隙旋

46、转磁场以很高的速度切割转子励磁绕组导体，而在励磁绕组中产生很高的感应电动势。若励磁绕组开路，较高的感应电势可能击穿绕组绝缘；如果将励磁绕组短路，在气隙旋转磁场作用下，将会在励磁绕组中感应流过单相脉动电流，如同异步绕线式电动机一相断线，转子将会在半同步转速下稳定运行而不再升速，形成所谓的单轴效应。因此，在励磁绕组通入电流后，不能被牵入同步。所以，励磁绕组在异步启动时，必须接入适当的附加电阻Rd，以避免较高的感应电势和消除单轴效应。理论和实践证明，Rd的阻值一般取励磁绕组电阻的610倍时效果较好。第五节矿井通风机的电气控制系统 同步电动机启动时，先将开关S打至位置“2”，附加电阻Rd,接入励磁绕组

47、；接入降压启动设备，闭合电源开关QF，电动机开始异步启动；电动机启动后经过一定时间，切除降压装置，电动机全压异步运行；当转子速度达到亚同步转速时，将开关s打至位置“1”，断开附加电阻Rd，并通入励磁电流，即投入励磁将电动机牵人同步运行。 同步电动机采用降压异步启动时，降压设备的控制与鼠笼型异步电动机控制方法相同。同步电动机的励磁电源可采用励磁直流发电机，或采用晶闸管整流装置。 三、同步电动机的晶闸管励磁装置 (一)同步电动机的励磁装置 同步电动机的控制系统主要是励磁装置的工作原理及控制，把励磁控制好，同步电动机的控制系统也就掌握了。 同步电动机励磁电源有励磁发电机组和晶闸管励磁装置供电两种。前

48、者多用于老、旧设备上，近年来，新投运的同步电动机励磁装置几乎全采用晶闸管励磁装置。晶闸管装置与发电机组相比，不但无噪声，无磨损、设备少，而且系统的可靠性、投励成功率、装置效率都大大提高。 根据励磁电源主回路接线的不同，晶闸管整流装置分为三相半控桥和三相全控桥两种接线方式。第五节矿井通风机的电气控制系统 三相半控桥接线如图213所示。线路较简单，使用晶闸管较少，且同步电动机异步启动时转子感应电压负半周经续流二极管释放而自动灭磁。在电动机启动过程中，由于转子励磁绕组感应电压的负半周被续流二极管VD短接产生制动转矩，使同步电动机的启动转矩降低，故当负载较重或电网电压较低时，可能会使启动失败。另外，由

49、于感应电流两半周不对称，会使电动机在牵入同步时的振荡加剧，因此这种接线方式多用于轻载启动的设备（如轴流式通风机）等。第五节矿井通风机的电气控制系统第五节矿井通风机的电气控制系统三相全控桥线路如图214所示。这种接线方式可使转子励磁绕组感应电压的两半波完全对称，因此可保持同步电动机原有的启动特性。但其使用晶闸管较多，线路比半控桥复杂。由于二极管VD与放电电阻Rd串联后与转子励磁绕组并联，故在停车时励磁绕组将不会通过阻抗较大的Rd放电，而是通过阻抗较小的整流桥放电，形成续流或使逆变颠覆。当元件电流裕量不够大时，可能会烧毁整流桥。所以，选用这种接线方式时，必须设置逆变环节或选用容量较大的晶闸管元件。

50、由于这种接线启动性能好，故多用于重载设备(如轴流式通风机)等。第五节矿井通风机的电气控制系统1晶闸管励磁装置的主要特点本装置与同步电动机定子回路没有直接的电气联系，因此同步电动机可根据电网情况选用不同等级的高压，且全压启动或降压启动不受限制。励磁黾源与定子回路来自同一交流电网，转子励磁回路采用三相全控整流桥连接励磁线路，可保证同步电动机的固有启动特性。全压启动的同步电动机当转子速度达到亚同步速度时，投励插件自动发出脉冲，使移相给定电路工作，从而投入励磁，牵入同步运行。采用降压启动的电动机当转子速度达同步转速的90%左右时，由全压插件自动切除降压电抗器，并在同步电动机加速至亚同步转速时自动投入励

51、磁，牵入同步运行。第五节矿井通风机的电气控制系统当交流电网电压波动时，电压负反馈电路使同步电动机励磁电流保持基本恒定，当电网电压下降至80%85%额定值时实现强行励磁，强励时间不超过10 s。同步电动机启动与停机时，能自动灭磁。在启动和失步过程中具有失磁保护，避免同步电动机和励磁装置受过电压而击穿。可以手动调节励磁电流、电压和功率因数，整流电压从额定值的10%125%连续可调。放电电阻Ra的阻值（见图2-15）应为同步电动机转子励磁绕组直流电阻的610倍，其长期允许电流为同步电动机额定励磁电流的110。同步电动机正常停车时，5s内不得断开整流桥的交流电源及触发装置的同步电源，以保证转子励磁绕组

52、在整流桥逆变工作状态放电。第五节矿井通风机的电气控制系统 2晶闸管励磁装置的组成第五节矿井通风机的电气控制系统 当同步电动机启动时，灭磁环节工作，此时转子励磁绕组回路接入放电电阻，使转子感应交变电流全波都通过放电电阻，从而保证电动机能正常启动。 三相全控整流桥晶闸管在电动机启动时由于无触发脉冲，所以都处于阻断状态。当电动机启动加速到亚同步转速时，投励环节自动发出棼励脉冲，使移相给定电压加到脉冲环节，而脉冲环节发出触发脉冲使整流装置工作，同步电动机投励，并牵入同步运行。第五节矿井通风机的电气控制系统 电压负反馈环节，将电源侧引入的电压信号反极性与给定信号综合，保证当电源电压降低时，整流输出的励磁

53、电压不变，以实现对电动机的恒定励磁。逆变环节，当电动机停车时给脉冲环节加入一个控制信号，使主回路晶闸管很快从整流状态转入逆变状态，以保证电动机转子的顺利死磁，保护整流桥晶闸管。投全压环节，其结构与投励环节完全相同，并取自同一转子的信号电压。在电动机降压启动时，它发出的脉冲通过小晶闸管控制电动机定子侧的全压开关，使其按整定的转子转差率准确动作。第五节矿井通风机的电气控制系统3晶闸管励磁装置的工作原理 (1)主回路 交流供电及整流环节 同步电动机定子经断路器和隔离开关投入6 kV高压交流电源，其转子励磁绕组由380V三相交流电源经整流变压器T1和三相全控整流桥供给直流电源。 在同步电动机启动时，其

54、转子励磁绕组所产生的感应交变电流两半波都通过放电电阻，不会因短路而产生制动转矩，因而同步电动机在启动过程中有足够的启动转矩牵入同步，可以保持同步电动机的固有启动特性。第五节矿井通风机的电气控制系统 当三相全控整流桥的晶闸管VT1VT6开始工作时，可通过改变它们的控制来控制直流励磁电压值。电压值随控制角“增大而变小，而电压波形的脉动却随之加快。当控制角大于60时，整流电压波形脉动更大，但通过同步电动机转子励磁绕组电感放电，使整流电压正、负两半波形不对称，即负半周小于正半周，故整流电压的平均值仍为正值。第五节矿井通风机的电气控制系统 当整流电压脉动时，由于同步电动机转子绕组是一个大电感带电阻的负载

55、，转子励磁绕组通过三相全控桥晶闸管VT1VT6中导通的两只晶闸管元件和整流变压器T1二次侧绕组放电，产生连续的励磁电流，使得晶闸管VT1VT6在较大的控制角时仍可导通120。附加插件I能在同步电动机正常停车或故障跳闸时提供附加控制信号，使三相全控桥晶闸管VT1VT6的控制角变为120左右。晶闸管工作在逆变状态下，不致因同步电动机停车时转子电感放电造成续流或逆变颠覆而使元件烧坏。晶闸管整流桥工作在逆变状态下的波形如图2-17所示。第五节矿井通风机的电气控制系统第五节矿井通风机的电气控制系统 直流电压表V与放电电阻Rd1、Rd2串联接在三相全控桥晶闸管的输出端，用于显示输出的整流电压值。由于电压表

56、为高内阻，放电电阻值所引起的误差可忽略不计，但它却对晶闸管VT7、VT8和整流管VD1起到监视作用。在同步电动机正常启动时，转子感应的交变电压正、负半周分别使VT7、VT8和VD1导通，电压表V被短接而无指示，否则，说明晶闸管VT7、VT8或整流管VD1损坏。 直流电流表A串接在励磁回路靠近同步电动机转子负载侧，用来测量励磁电流值。在同步电动机启动过程中（投励前），全控桥不工作，电流表在转子感应出的交变电流作用下揩示为零，只有在投励后电流表才指示励磁电流值。第五节矿井通风机的电气控制系统过电压与过电流保护环节过电压保护环节： a开路过电压的消除。同步电动机在异步运行时，转子绕组的感应过电压由灭

57、磁环节的晶闸管VT7、VT8导通，接入放电电阻Rd1、Rd2来消除。 b操作过电压的抑制。自动空气开关QA在闭合或打开时所引起的操作过电压，由整流变压器T，二次侧的三角形阻容吸收装置RaCa、RbCb、RcCc。来保护。 c换向过电压的抑制。三相全控桥的晶闸管VT1VT6换流截止和快速熔断器FU1FU6熔断时，在VT1VT6阳极和阴极间换向时产生的过电压由换向阻容R11C11R61C61，吸收，削弱电压上升率。 d均压保护。为使三相全控桥的晶闸管VT1VT6中同相两桥臂上的晶闸管（如VT1与VT4，VT3与VT6，VT5与VT2）合理分担同步电动机启动时的转子感应电压，加装Rl2R62为均压电

58、阻。第五节矿井通风机的电气控制系统过电流保护环节： a直流侧短路保护。当直流侧或晶闸管元件本身短路时，装于整流变压器T1二次侧的快速熔断器FU1FU6熔断，并使微动开关SS1SS6的动触点闭合，中间继电器4KA带电动作，使同步电动机定子回路的油断路器跳闸，切断励磁并报警。 b过载保护。在变压器T1一次侧安装在自动空气开关QA上的热继电器FR，作为风机和同步电源变压器的过载保护，其动作值应漓足强励10 s不动作。第五节矿井通风机的电气控制系统 (2)控制回路 灭磁插件 灭磁插件由晶闸管VT7、VT8及放电电阻Rd1、Rd2等所组成，在同步电动机启动时实现过电压保护。如图218(a)虚线所示，同步

59、电动机异步启动至投励磁前的一段时间内，三相全控桥晶闸管VT1VT6因无触发脉冲而处于截止状态。当转子励磁绕组感应电压在G1处为正、G2处为负，且电压未达到晶闸管VT7、VT8所整定的导通电压时，感应电流回路为电阻Rd1、R1、R3，电位器RP1和电阻R2、R4，电位器RP2及电阻Rd2其总阻值为转子绕组直流电阻的数千倍，故相当于励磁绕组开路启动，感应电压急剧上升，如图218(a)虚线所示。当感应电压瞬时值上升至晶闸管VT7、VT8的整定导通电压时，晶闸管VT7、VT8导通，感应电压峰值大大下降，如图218(a)实线所示。直到此半波电压结束时，晶闸管VT7、VT8因阳极电压过零而自行关断。通过调

60、整电位器RP1和RP2的阻值，可使晶闸管VT7、VT8在不同的感应电压下导通。根据整定装置额定电压的不同，调整VT7、VT8的导通电压。第五节矿井通风机的电气控制系统当转子励磁绕组感应电压在G1处为负、G2处为正时，硅整流管VD1导通，放电电阻Rd1和Rd2接入励磁回路中，从而使转子感应电。压、电流两半波完全对称，保持同步电动机固有的启动特性，如图218(b)所示。第五节矿井通风机的电气控制系统 按钮SB用来检测灭磁环节的工作情况。按下按钮sB，使电阻R1、R2串联后与R5并联，R2、R4串联后与R6并联。因R5、R6阻值相对较小，从而增加电位器RP1、RP2的压降。检测时，要先把整流电压调小