500600电气说明书G7变频器.docx

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第一章MG200/500-QWD型采煤机电气系统总论···············1

　第一节概述···························1

第二节MG200/500-QWD型采煤机电气控制系统的原理·········4

第二章MG200/500-QWD型采煤机电控系统·············10

第一节采煤机电控箱····················10

第二节可编程控制器····················15

第三节无线电遥控发射机····················20

第四节端头控制站······················21

第五节其它电气元件······················22

第三章MG200/500-QWD型采煤机变频调速控制系统·······24

第一节变频调速控制箱······················24

第四章MG200/500-QWD型采煤机电气系统附件··········35

第一节电动机···························35

第二节电缆系统·······················35

第五章MG200/500-QWD型采煤机电气系统操作············36

第六章电气控制系统故障分析及处理··············40

第一节电气系统常见故障的分析及处理··············40

第二节变频器的常见故障分析及维修··············42

第一章MG200/500-QWD型采煤机电气系统总论

第一节概述

一、MG200/500-QWD型电牵引采煤机电气系统特点

MG200/500-QWD型电牵引采煤机是为适应煤矿倾斜煤层工作面的需要而开发研制的新型双滚筒采煤机。

该机电气系统主要特点有：

1．采用四象限运行交流变频调速系统，适应电动和发电两种工作状态，牵引能力强；

2．采用两个变频器分别拖动两个牵引电机，即“一拖一”工作方式；

3．具有变频器时序控制机械制动器电路，系统起动转矩大，停止平稳；

4．采用高可靠性的可编程序控制器（PLC）为核心,系统可靠性高；

5．系统综合了先进的信号传输技术,采煤机控制操作方便灵活；

6．安装有较多的传感器，可对系统状况进行较全面的监测；

7．采用大屏幕液晶显示器，提供全中文显示界面，系统参数显示全面准确；

8．具有参数记忆功能，有助于分析查找系统故障原因；

9．电控系统具备一定的故障自诊断能力。

二、电气系统组成、适用环境和功能

本机电气系统是为MG200/500-QWD型电牵引采煤机配套而专门研制的，它分为电气控制系统和变频调速系统两个部分。

电气系统的分布框图如图1.1所示。

整台采煤机的机械动力由两台200kW、1140V型号为YBCS4-200截割电机，两台40kW、380V型号为YBQYS-40B的牵引电机及一台18.5kW、1140V型号为YBRB-18.5调高电机提供。

适用环境：

周围介质温度在-10℃～＋35℃；周围空气的相对湿度不大于95%；不存在腐蚀金属和破坏绝缘的气体；有甲烷或爆炸性煤尘的采煤工作面。

本采煤机电气系统具有下列操作、控制、保护及显示功能：

1．通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成采煤机的起动、停止（兼闭锁）；

2．通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成工作面输送机的停止（兼闭锁）；

3．采煤机左、右截割电机的温度监测和135℃、155℃热保护；

4．采煤机左、右截割电机的功率监测和恒功率自动控制、过载保护；

5.可通过电控箱、遥控器、端头控制站或变频器直接近控完成采煤机的牵

图1.1MG200/500-QWD型采煤机电气控制系统图

引操作；

6．可通过端头控制站或遥控器实现左、右摇臂的升降;

7．牵引电机的电流监测和负荷控制；

8．系统具有先进的全中文显示界面，提供操作步骤的提示，实时显示截割电机的功率和温度、牵引电机的电流、采煤机的牵引给定速度等工作参数；

9．电控系统可按一定规律自动跟踪记录系统参数异常及出现可保护性故障时采煤机的工作参数，共可记忆显示最近50个时间点的工作参数；

10．电控系统具有一定的故障自诊断能力；

11．变频调速箱具有变频器输入电压、输出频率或输出电流、故障等显示。

第二节电气控制系统的原理

采煤机电气控制系统见图1.2。

1．电源部分

电控箱内的控制电源有本安+12V，非本安+12V、+24V等。

（1）非本安电源模块的型号为YM9854，输入由控制变压器220V、0.5A绕组提供，输出有非本安F+12V、S+24V两种。

其中F+12V作为电控箱操作及电控盒PA1、PA2、PA6的电源；S+24V作为GP显示器及截割电机电流互感器的电源。

（2）本安12V电源的型号为MCDX-1，容量1.2A由控制变压器190V、0.2A绕组提供，作为电控盒PA1、PA6及端头站的电源

（3）非本安F+24V电源由控制变压器28V、4A绕组输出经整流桥整流后得到，作为供左右摇臂调高电磁阀及系统自保的电源。

（4）控制变压器160V绕组（中间抽头）为PLC提供电源。

2.采煤机控制回路

主电缆W1中控制芯线W1.4、W1.5用于采煤机控制回路，如图1.3所示。

SBQ为主启按钮，SBT为主停（兼闭锁）按钮,QS1、QS2为隔离开关辅助触点，其中远方二极管设在按钮板上，A1-K1为主启自保触点，A1-K14为PLC保护触点，A1-K3为端头控制站急停触点，A2-K8为遥控急停触点。

3．输送机控制回路

主电缆W1中控制芯线W1.6、W1.7用于运输机闭锁回路，如图1.3所示。

SBY为停止（兼闭锁）按钮，其中远方二极管设在按钮板上。

图1.3采煤机先导控制回路及运输机闭锁控制回路

图1.2MG200/500-QWD型采煤机电气控制系统图

图1.4MG200/500-QWD型采煤机系统接线图

图1.3采煤机先导控制回路及运输机闭锁控制回路

4．采煤机控制及保护原理

（1）恒功率自动控制

设置恒功率自动控制的目的是为了充分利用截割电机的功率，同时也可防止电机超载而损坏。

根据功率P＝

×U×I×COSΦ公式，在电机额定点附近功率P正比于电流I。

所以，采用两个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流，就可以知道电机负荷状况。

本系统利用高精度电流互感器，将截割电机的电流信号转变为0～10V的信号，送入PLC进行比较，得到欠载、超载信号。

当任一台电机超载（P＞110%Pe）时，发出减速信号，直至电机退出超载区域；然后当二台电机都欠载（P≤90%Pe）时，牵引速度会自动增加（最大至给定速度）。

其中P：

截割电机实际功率

Pe：

截割电机额定功率

（2）重载反牵控制

重载反牵引功能的设置是为了防止采煤机严重过载而设置的一种保护功能。

当任一截割电机负荷大于130%Pe时，通过PLC的反牵定时电路使采煤机以给定速度反向牵引一段时间后，再继续向前牵引。

若反牵阶段结束后,截割电机负荷仍大于130%Pe，系统将断电停机。

（3）截割电机热保护

在左、右截割电机绕组内埋设有Pt100热电阻，热电阻直接接入PLC的RTD模块。

当任何一台电机温度达135℃时,系统将截割电机电流保护整定降低30%，任一电机温度达155℃时，PLC输出信号（Q9）将采煤机控制回路切断，使整机停电。

（4）牵引电机负荷控制

将左、右牵引电机的电流，转换为0～10V的信号后，送入PLC进行检测、比较，然后进行左、右牵引电机负载平衡、超载、欠载控制。

当左、右牵引电机负荷悬殊时，PLC发出信号，由两变频器分别调整两电机速度，从而使两电机负荷基本平衡；当任一台电机超载（I>110％Ie）时，PLC发出减速信号降低牵引速度，直到电机退出超载区域；当左、右电机都欠载（Ⅰ≤90％Ie）时，牵引速度自动增加（最大至给定速度）。

当牵引电机严重超载（I>150％Ie）且持续时间超过3秒时，PLC输出信号将使牵引启动回路断开，停止牵引。

其中I：

牵引电机实际电流

Ie：

牵引电机额定电流

（5）系统的参数记忆显示

采煤机正常开机后，PLC将实时采集各种传感器送来的系统电流、温度和各种接点状态信号，并对采集信号进行一定的运算处理得出系统的当前状况。

如果系统全部参数均小于额定值的0.9倍，则PLC每10分钟记录一次采煤机运行参数；若有任一参数在0.9到1.1倍额定之间时,PLC每2分钟记录一次;若有参数在1.1到1.3之间时,PLC每5秒钟记录一次;如果任一参数在1.3到1.5之间时,PLC便每1秒钟记录一次;因任何故障引起停机时,PLC将立即记录下停机前的状态。

按显示按钮可以查看所有记录。

（6）无线电遥控原理

无线电遥控器工作在150MHz频段，在离采煤机一定距离内，左、右发射机分别控制左、右摇臂的升降，并共同控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停。

（7）端头控制站原理

采用先进的数据编码技术，将端头控制站的命令传至电控箱，经过解码后送入PLC来控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停和左、右摇臂的升降。

5．变频器调速工作原理

由交流异步电机的转速公式：

n＝（1-S）60f1/P

其中：

f1－定子供电电源频率

P－极对数（一定）

S－转差率（一定）

n－转速

所以在其它参数不变的情况，电机的转速与电源频率成正比，因此通过改变频率的方法即实现改变电机转速的目的。

变频调速控制原理如图1.5所示

图1.5变频调速控制原理

在正常电动状态下电网电压经整流器变为直流，逆变器在控制器的作用下将直流电压变为给定的一定频率和电压的交流电源，实现了通过改变牵引电机的电源电压和频率实现对牵引电机的调速，虚线部分为可选组件，根据需要可以安装制动单元或能量再生单元。

当安装了再生能量单元时，可使电动机在制动过程中产生的能量回馈给电网，实现牵引电机的四象限（正向电动，正向制动，反向电动，反向制动）运行，同时也实现节能目的。

在负载惯性不是很大和制动要求不高的场合可以安装制动单元将系统制动时产生的能量以热能的形式消耗在电阻上。

第二章MG200/500-QWD型采煤机电气控制系统

第一节采煤机电控箱

采煤机电控箱布置于采煤机的中间框架的右侧，为隔爆兼本质安全型，具有控制、操作、显示及连线、分线等功能。

整个电控箱内分为两个腔体，其一为位于老塘侧的控制腔，其二为连线和分线用的接线腔。

它们之间通过十二个1140V单芯穿墙接线端子及三个过线组来联系，其中一个过线组用于本安电路。

在接线腔中用于进出线的喇叭口共有十三个，电控箱喇叭口示意图如图2.1所示。

二个进线喇叭口，用于主电缆W1、W2进线，靠煤壁侧有十一个喇叭口，其中下部左、右两边各有一个喇叭口，分别为左、右截割电机电缆W3、W4出入喇叭口；上面较小弯喇叭口为至变频调速箱电缆W5喇叭口；下中部两个喇叭口一个用于调高电机的电缆W6；另外，还有六个压紧螺母式小喇叭口分别用于（自左而右）：

右端头站电缆W12、左端头站电缆W11、分线盒电缆W9、遥控接收机天线W13、变频调速箱控制电缆W14、W15。

接线腔上部开盖，腔内有两个接线端子排用于控制和检测芯线的分线；腔内两端底部各有一个接地端子，用于进出电缆接地线的连接。

☆注意：

各控制电缆的屏蔽层必须可靠接地。

控制腔共有三个盖板，顶部有一个上盖板，老塘侧有大盖板和小盖板。

上盖板主要在出厂安装时打开，便于接线；老塘侧电控箱面板（大盖板）如图2.2所示，此盖板上有两个隔离开关手把，一个显示器窗口，十二个按钮，其中四个停止按钮带机械闭锁，这十二个按钮的功能（自左而右，自上而下）分别为：

牵启、牵停、向左、向右、主启、显示、加速、减速、主停、备用、方式、运停。

控制腔内部装有两台隔离开关、两套互感器组件、行程开关、一套显示器、一套电控装置等部件。

一、隔离开关：

用于左、右截割电机主回路，紧急时也可通过它来切断主回路。

在开关转轴边有一机械联锁装置，带动一行程开关来控制磁力起动器的控制回路，以保证隔离开关不带电操作（先合闸，后送电；先断电，后分闸）。

型号为：

GM2－400/1140V。

二、互感器：

用于检测左、右截割电机主回路电流，装在隔离开关进线侧，型号为：

WBI412F2。

三、行程开关：

共有11个,分别对应于面盖上的按钮，型号为LX—19K。

图2.1电控箱喇叭口分布图

图2.2电控箱面板图

四、电源组件：

图2.3电源组件

电源部分包括控制变压器、熔断器、整流桥、非本安电源模块、本安电源模块等，如图2.3。

1．变压器

输入电压：

AC1140V50Hz

输出电压：

AC220V，0.5A；190V，0.1A；160V，0.3A；28V，4A

2．熔断器

高压熔断器：

1140V－1A

低压熔断器：

220V－1A,190V－0.5A,28V－4A

3．非本安电源模块：

MY02134，容量为＋12V，1A、＋24V，1A

4．本安电源模块：

MCDX—1，容量为±12V、1A

5．＋24V电源整流桥：

QL—5A—400V

五、显示器：

显示器安装在行程开关面板上，采用先进的液晶图形界面，通过与PLC通信可实时显示系统的各种工作参数、工作状态和各种信息的显示。

1．全中文的操作提示，防止误操作；

2．实时显示截割电机的工作功率和温度；

3．实时显示牵引电机的工作电流；

4．牵引的方向和给定速度；

5．摇臂的动作状态；

6．显示日期和时间的时钟；

7．记忆工作参数的显示；

8．异常及故障状态显示：

（1）截割重载＞110%

（2）截割过载＞130%

（3）牵引电机重载＞110%

（4）牵引电机过载＞150%

（5）左截割电机过热＞135℃

（6）右截割电机过热＞135℃

（7）左截割电机过热＞155℃

（8）右截割电机过热＞155℃

☆注意：

显示屏为液晶显示屏，应防止硬物碰坏和划伤。

六、电控装置：

电控装置安装在电控箱内。

此装置由PLC和控制盒两个部分组成，控制盒部分则由三个控制盒组成（PA1—端头站接收盒、PA2—遥控接收盒、PA6—瓦斯电流信号处理盒）。

PLC详见本章第二节。

第二节可编程控制器

PLC安装在电控箱的左边，在其左边有一风扇是为了冷却PLC。

本系统采用的是GEFanuc系列，具有高可靠性、高性能的特点。

一、组成见图2.4

图2.4可编程控控制器PLC

1．机架：

采用的是5槽的机架，电源模块安装在其最左边（不占用槽位）。

2．电源模块（图2.5）

型号

负载容量

输入电源

输出

IC693PWR3

21

30W

220VAC

50W

+5V

15W

+24V隔离

20W

+24V继电器

20W

电源模块内设限流装置，短路时可自动关断电源以免引起损坏。

电源模块上有一RS-485通讯口，用于和显示器通讯。

电源模块带有四个LED。

它们位于面板前部的右侧。

这些LED的目的如下：

（1）PWR：

上面第一个绿色LED（标记PWR）指示电源操作状态。

LED“亮”说明电源是正确的，并且操作正常；LED“灭”，说明发生电源故障，或者是电源未合上。

（2）OK：

第二个绿色LED（标记OK）。

如果PLC正在正常操作，LED稳定在“亮”；如果PLC检测出问题，则LED“灭”。

（3）RUN：

第三个绿色LED（标记RUN）。

当PLC处于运行模式时，LED稳定在“亮”

（4）BATT：

最下面的红色LED（标记BATT）。

如果CMOSRAM后备电池电压太低，不能在掉电条件下维持存贮器中的内容，LED将会“亮”，相反情况，LED将会“灭”。

如果这个LED“亮”，锂电池必须在框架上电源消失之前更换，否则PLC存储器内容可能丢失。

（电池的使用寿命大约为6个月）

图2.5PLC电源模块

3．CPU

CPU模块安装在第一个槽中，采用350型CPU，最大2048个开关量I/O点和128IN/64OUT模拟通道，具有2k寄存器和16k字节的用户存储器。

4．开关量输入模块

开关量输入模块有32个24VDC的输入点，所有输入按每组8个排列成4组，每组公用一个公用端，由两个24针插头联接器完成输入的连接。

输入信号在模块内部由光耦进行隔离。

在模块的上部有32个LED显示灯，显示各个输入点的动作情况。

5．开关量输出模块

开关量输出模块为继电器输出型模块，有16个输出点，每个输出点的容量为2A，输出点按每组4个点分成4组，每组有一个公用电源输出端子。

在模块的上部有16个LED显示灯，显示各个输出点的动作情况。

6．模拟量输入输出混合模块

模拟量输入输出混合模块提供了4个4～20mA或0～10V的输入通道和2个0～10V的输出通道。

用于截割电机和牵引电机的负载采样信号的输入和速度指令信号的输出。

7．RTD模块

RTD模块提供了6路RTD的输入通道，直接接入传感元件Pt100测得的温度数值。

用于检测截割电机等温度信号。

二、PLC模块的安装

1．插入一个模块

当向机架模块槽中插入模块时，按下述说明进行：

（1）选择要插入模块的槽位,紧紧抓住模块,让接线端子板朝手持的一侧;

（2）将模块与机架槽和连接器对齐，使上部后侧的钩状物嵌入槽中；

（3）向下转动模块，直到连接器对接，并且模块的底部的锁柄啪的一声嵌入机架的凹槽中。

2．拆除一个模块

按照以下步骤可以从槽中拆除模块：

（1）找到模块底部的释放柄，并用力向上按压；

（2）当紧紧握住模块顶部的同时按压释放柄，向上转动模块；

（3）向上提起模块，使模块上部后侧的钩状物脱天，并将模块从面板上移出。

☆注意：

在通电状态下不要插入或拆除模块，这会造成PLC停机，模块损坏，或导致人身伤害。

3．更换电池

如果电源上的BATT灯亮，请更换电池（IC693ACC301）。

在底座通电的情况下，可以拆下旧电池并安装新电池。

要更换电池时按下述步骤进行：

（1）打开面板底的电池盖；

（2）从电池固定夹上取下旧电池；

（3）将新更换的电池牢牢插入电池固定夹中；

（4）从电池连接器插座中拆下旧电池电缆连接器并废弃旧电池；

（5）用尖嘴钳将新电池连接器牢牢推入电路电路板上的一个插座中。

新电池心须在拆下旧电池20分钟之内更换，以便确保RAM存贮器保留其内容。

（6）重新装上模块面板盖。

第三节无线电遥控发射机

无线电遥控发射机采用手持式本安型结构，面板按键示意见图2.8。

共有十个按钮分别为（自上而下）：

向左、向右、减速、加速、牵停、主停,左高、右高、左低、右低。

图2.8遥控发射机

☆注意：

遥控发射机按钮为薄膜开关，在使用时无需大力按压，不能用硬物敲打或顶压，以免损坏薄膜开关。

面板顶部有四个显示灯分别为（自左向右）：

控发、指令、欠压、电源。

使用步骤：

1．打开顶部的电源开关，电源灯亮；

2．然后按住左侧的胶皮轻触开关，控发灯亮；

3．进行各功能的操作。

发射机后部有一个充电电池，当欠压灯亮时，需在专门配备的充电器上进行充电。

充电方式有两种：

快充约4～5小时；慢充约15小时。

第四节端头控制站

端头控制站放置于左右牵引减速箱上，面板按键示意图见图2.9，共有十个按钮分别为（自上而下）：

向左、向右、减速、加速、牵停、主停，左高、右高、左低、右低，圈内五个为控制牵引用。

☆注意：

端头控制站按钮为微动开关，在使用时无需大力按压，不能用硬物敲打或顶压，以免损坏微动开关。

图2.9端头控制站

第五节其他电气元件

1．电磁阀：

共有三个电磁阀，型号为34GDEY-H6B-T，二个用于左、右摇臂调高，另一个用于牵引部制动器的控制，安置于泵箱外侧。

2．压力继电器：

二个，型号为HED40P10/5，分别用于制动器松闸检测和总油路油压检测。

3．热敏电阻：

置于左、右截割电机的定子绕组内，每一电机内有一个Pt100铂电阻，型号为WZPD-20-2C。

☆注意：

截割电机内另有一组热敏电阻，用于其他型号采煤机的控制系统，请勿接错。

图2.10MG200/500-QWD型采煤机电控箱电气接线图

第三章采煤机变频调速系统

第1节变频调速控制箱

一、用途及技术参数

本变频调速控制箱是为MG200/500-QWD型采煤机配套，作为采煤机牵引部的变频调速驱动装置，适应倾斜煤层使用。

它位于采煤机中部框架的左侧，为隔爆兼本安型，由接线腔、变频器腔及牵引变压器腔三个腔体组成。

其外形及面板示意见图3.1，内部结构图见图3.3，电气接线见图3.6。

其主要技术参数为：

额定输出功率：

2×40kW

额定电流：

2×76A

输入电压/频率：

1140V/50Hz

输出电压：

Max380V

输出频率：

3～83.4Hz

控制方式：

V/F控制（3～50Hz,V/F恒定；50～83.4Hz，V＝Max）

过载能力：

150%1分钟

变换效率：

≥95％

保护功能：

过载、过流、过热、过频、过压、欠压、对地短路、漏电闭锁等。

二、牵引变压器腔

该腔内的变压器是给变频器提供电源。

其原边（A,B,C输入）为1140V，经穿墙接线柱Y1、Y2和Y3通过接线腔与电控箱的1140V的进线穿墙接线柱X1、X2、X3相连；副边（a、b、c输出）为400V，经穿墙接线柱Y10、Y11和Y12与接线腔相连，为变频器提供输入电源。

该腔为三面水冷的隔爆腔体，内覆黑色耐弧漆，变压器运行过程中产生的热量通过腔内的空气传到外壳，经外壳水冷被冷却水带走。

具体连接及端子位置见图3.2。

图3.1变频调速箱面板示意图

图3.2变频调速箱内部接线端子位置和接线图

三、变频器腔

该腔内主要安装有真空接触器、两个变频器、变频器外围控制电路等，见图3.3。

变频器底板上装由两个滑轮，经导向槽推入腔体后，由铰链压杆及螺栓固定。

为检修方便，几乎所有的控制连线都采用快速接插件。

☆☆警告：

变频器底板为铝合金，含镁量可能大于0.5%，根据防爆规程要求，变频器在运输过程中，底板必须垫木板保护，安装时应小心轻放，以避免产生危险的机械火化。

该腔为二面水冷的隔爆腔体，变频器运行过程中产生的热量经外壳水冷随冷却水带走。

其输入电源经穿墙接线柱Y13、Y14、Y15，通过接线腔，由穿墙接线柱Y10、Y11、Y12和变压器输出相连。

其输出经穿墙接线柱Y4、Y5、Y6与Y7、Y8、Y10送到接线腔。

具体连接及端子位置见图3.2。

四、接线腔

该腔用于变压器腔和变频器腔的联系及对外分线。

详细介绍如下：

Y4、Y5、Y6连接右牵引电机，Y7、Y8、Y9连接左牵引电机，它们分别来自变频器输出；Y13、Y14、

Y15连接变压器的输出端Y10、Y11、Y12，并通过真空接触器与两变频器的输入R、S、T连接；Y1、Y2、Y3来自电控箱的1140V电源端X1、X2、X3并与变压器的输入相连接。

另外，该接线腔还安装二个控制线过线组GX，通过接线排XBF与电控箱及分线

盒相联系，具体连接见图3.4。

图3.3变频调速箱内部结构示意图

五、电气系统简介

变频调速箱原