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1、結(jié)構(gòu)原理
    KE3002組合開(kāi)關(guān)是SAIT公司為煤礦井下特殊工作環(huán)境而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，可以用作斷路器、磁力啟動(dòng)器、控制和監(jiān)測(cè)異步電動(dòng)機(jī)及照明系統(tǒng)，主要用于控制綜采工作面采煤機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和輸送機(jī)。KE3002組合開(kāi)關(guān)主要由隔爆腔和本安接線腔組成，其電氣原理圖如圖1所示。
    KE3002組合開(kāi)關(guān)的額定工作電壓為3.3 kV，有兩個(gè)獨(dú)立的輸出回路，每回路額定工作電流450Ao開(kāi)關(guān)兩側(cè)上、下部各有一個(gè)500 A的插座，下部插座引入動(dòng)力回路給母線排供電，也可以給開(kāi)關(guān)串行供電，上部插座用于動(dòng)力輸出。插座有六根接線柱，三根粗的為動(dòng)力接線柱，兩根細(xì)的為PTC接線柱，用來(lái)檢測(cè)電機(jī)溫度，剩下一根為先導(dǎo)接線柱，插座中間為接地銅片。
    隔爆腔內(nèi)有兩臺(tái)可抽拉的接觸器模塊，集成了具有所有監(jiān)測(cè)及保護(hù)功能的電子保護(hù)模塊。電子保護(hù)模塊的監(jiān)測(cè)保護(hù)功能有：過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、相平衡監(jiān)測(cè)、絕緣監(jiān)測(cè)、漏電閉鎖、溫度監(jiān)測(cè)、先導(dǎo)回路監(jiān)測(cè)、中心點(diǎn)漂移和高壓測(cè)試等。
    隔爆腔設(shè)計(jì)為快開(kāi)門結(jié)構(gòu)，有一中央集鎖系統(tǒng)，只有當(dāng)所有接觸器模塊從母線排開(kāi)時(shí)，快開(kāi)門才能打開(kāi)，母線排安裝在隔爆腔后面。每臺(tái)接觸器模塊都有自己的隔離機(jī)構(gòu)使其單獨(dú)和電源接通或分?jǐn)�，�?dāng)隔離手柄打到“1”位，接觸器模塊插進(jìn)母線排得電，同時(shí)與輸出回路相連；當(dāng)隔離手柄打到“O”位，接觸器模塊從母線排中脫開(kāi)，母線排上的供電插座被絕緣板蓋住，以免觸及動(dòng)力部分，輸出回路也被短路且接地，由于有斷電接點(diǎn)，可保證真空管分?jǐn)嗪�，接觸器才從母線排脫開(kāi)。
    隔爆腔右側(cè)是本安接線腔，有顯示單元和繼電器模塊各兩塊及PE4200板一塊。每臺(tái)接觸器模塊與一顯示單元和繼電器模塊構(gòu)成一個(gè)回路。顯示單元主要用來(lái)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和存儲(chǔ)，也能顯示參數(shù)值、測(cè)量值及故障信息等。KE3002組合開(kāi)關(guān)共有電工、工程師、使用者、管理者、工廠和服務(wù)等六種不同級(jí)別的參數(shù)菜單，用戶主要使用前三種。電工菜單設(shè)置開(kāi)關(guān)的過(guò)載、短路分?jǐn)嚯娏骷奥╇婇]鎖值；工程師菜單設(shè)置系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能參數(shù)；使用者菜單設(shè)置系統(tǒng)中有關(guān)控制類型的參數(shù)。繼電器模塊主要是接線端子排，X2和X6為繼電器模塊到接觸器模塊和顯示單元的連線端子排；X4為節(jié)點(diǎn)輸出端子排；x5為安全回路端子排，其中1、2腳是輸入點(diǎn)，3、4腳為輸出點(diǎn)：X3為控制輸入端子排，3、4腳是控制開(kāi)關(guān)的起停輸入點(diǎn)，5、6腳是控制電機(jī)換向輸入點(diǎn)，通過(guò)5、6腳之間的二極管方向來(lái)確定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。
    PE4200板用于組合開(kāi)關(guān)和KJ50監(jiān)控系統(tǒng)之間的通訊，其一端通過(guò)七芯電纜串聯(lián)在KJ50監(jiān)控系統(tǒng)的PROMOS總線中，另一端與開(kāi)關(guān)兩個(gè)回路的顯示單元相連接。板上有一路安全回路輸出，接到x5的1、2腳上，通過(guò)3、4腳串聯(lián)到另一個(gè)x5端子排的1、2腳上。
2、啟動(dòng)方式
    KE3002組合開(kāi)關(guān)有繼電器啟動(dòng)、先導(dǎo)啟動(dòng)和PROMOS總線啟動(dòng)三種啟動(dòng)方式，可通過(guò)參數(shù)設(shè)置來(lái)確定，見(jiàn)于表l。繼電器啟動(dòng)方式通過(guò)控制X3的3、4腳來(lái)控制組合開(kāi)關(guān)，要求先導(dǎo)回路導(dǎo)通；先導(dǎo)啟動(dòng)方式通過(guò)控制先導(dǎo)回路的通斷來(lái)控制組合開(kāi)關(guān)，X3的3、4腳必須是一個(gè)閉合信號(hào)；PROMOS總線控制啟動(dòng)方式是通過(guò)PE4200板接收KJ50監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)來(lái)控制組合開(kāi)關(guān)。先導(dǎo)回路和起、停端子都是閉合信號(hào)，無(wú)論何種啟動(dòng)方式，安全輸入回路都是閉合回路。
    為防止線路短路或誤操作設(shè)備，在先導(dǎo)回路、起�？刂苹芈泛桶踩�輸入回路中，都串聯(lián)了一個(gè)二極管。組合開(kāi)關(guān)檢測(cè)二極管整流后的半波直流信號(hào)來(lái)確定輸入，若沒(méi)有二極管，則檢測(cè)是一個(gè)全波交流信號(hào)，開(kāi)關(guān)被認(rèn)為是故障，接觸器鎖定不能啟動(dòng)。X5的1、2腳接的是反向二極管，先導(dǎo)對(duì)地接正向二極管，X3的3、4腳也是接正向二極管。如果X3的3、4腳接反向二極管，表示組合開(kāi)關(guān)可對(duì)高壓絕緣測(cè)試，此時(shí)顯示單元顯示“HiF”，表示線路絕緣低于設(shè)置值，開(kāi)關(guān)鎖定；若顯示“Hir”，則證明高壓絕緣測(cè)試正常。
3、設(shè)備控制
KE3002組合開(kāi)關(guān)的每個(gè)回路可以單獨(dú)控制，也可以兩回路或多臺(tái)開(kāi)關(guān)同時(shí)控制。
    (1)采煤機(jī)控制
    采煤機(jī)基本上是遠(yuǎn)程和單獨(dú)啟動(dòng)，組合開(kāi)關(guān)采用先導(dǎo)啟動(dòng)方式，見(jiàn)于圖2。KE3002組合開(kāi)關(guān)只需一個(gè)輸出回路，先導(dǎo)線路一端接入接觸器模塊中，另一端通過(guò)二極管與插座的接地銅片相連，構(gòu)成回路。
    采煤機(jī)開(kāi)關(guān)的先導(dǎo)線路通過(guò)采煤機(jī)電纜連接到采煤機(jī)上，采煤機(jī)電纜共七芯，其中三芯為動(dòng)力線，控制芯線中的兩根用作采煤機(jī)閉鎖，另兩根用作煤機(jī)啟動(dòng)。采煤機(jī)啟動(dòng)旋鈕串聯(lián)在先導(dǎo)回路中，啟動(dòng)旋鈕閉合時(shí)，先導(dǎo)回路導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)真空接觸器吸合，采煤機(jī)便得電。
    為防止先導(dǎo)線路中間短路或采煤機(jī)誤啟動(dòng)，先導(dǎo)二極管安裝在采煤機(jī)機(jī)體上，即先導(dǎo)回路的最遠(yuǎn)端。當(dāng)未啟動(dòng)時(shí)，顯示單元顯示“pir”，先導(dǎo)故障，并且先導(dǎo)故障燈亮。在參數(shù)設(shè)置上，因在未啟動(dòng)時(shí)，先導(dǎo)是斷路狀態(tài)，故先導(dǎo)故障復(fù)位參數(shù)(PSF)不能設(shè)置“2”，而參數(shù)值“2”是先導(dǎo)短路和斷路時(shí)，都需要按復(fù)位旋鈕鍵進(jìn)行故障復(fù)位。
    (2)輸送機(jī)等控制
    綜采工作面破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和輸送機(jī)通過(guò)通訊控制系統(tǒng)集中控制，其組合開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)方式是根據(jù)控制系統(tǒng)的不同而不同。先導(dǎo)回路二極管接在電纜插頭上，為防止在接觸器沒(méi)有斷開(kāi)的情況下插拔電纜插頭，可以通過(guò)先導(dǎo)回路提前斷開(kāi)真空接觸器。
    當(dāng)工作面通訊控制系統(tǒng)為KJ50監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，啟動(dòng)控制可選擇PROMOS總線啟動(dòng)方式，見(jiàn)于圖3。X5的l、2腳信號(hào)通過(guò)PE4200板接收控制系統(tǒng)后給出，不需在兩點(diǎn)間串二極管。輸送機(jī)組合開(kāi)關(guān)中，采煤機(jī)閉鎖信號(hào)和PE4200板上的安全輸出信號(hào)一同串聯(lián)到x5的1、2腳上。
    當(dāng)工作面通訊控制系統(tǒng)選擇其它設(shè)備時(shí)，啟動(dòng)控制可選擇繼電器啟動(dòng)方式，見(jiàn)于圖4�？刂破魍ㄟ^(guò)I/O模塊將控制信號(hào)輸出，連接到KE3002組合開(kāi)關(guān)繼電器模塊X3的3、4腳上。轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)開(kāi)關(guān)的安全輸入點(diǎn)間串聯(lián)一個(gè)反向二極管。輸送機(jī)組合開(kāi)關(guān)中，采煤機(jī)閉鎖信號(hào)直接連到X5的l、2腳上。輸送機(jī)有兩個(gè)傳動(dòng)部并帶高低速，需要兩臺(tái)組合開(kāi)關(guān)四個(gè)回路，閉鎖信號(hào)進(jìn)入某臺(tái)開(kāi)關(guān)安全輸入回路后，通過(guò)開(kāi)關(guān)另一回路輸出連入另一臺(tái)組合開(kāi)關(guān)某一安全輸入回路，從而把整個(gè)運(yùn)輸機(jī)開(kāi)關(guān)所有回路都串聯(lián)在一起。
4、閉鎖裝置
    《煤礦安全規(guī)程》第六十九條規(guī)定：采煤機(jī)上必須安裝有能停止工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)行的閉鎖裝置。按此規(guī)定，閉鎖裝置發(fā)出的信號(hào)通過(guò)PrC接線柱進(jìn)入采煤機(jī)組合開(kāi)關(guān)，再?gòu)慕M合開(kāi)關(guān)輸出一信號(hào)，接入輸送機(jī)開(kāi)關(guān)安全輸入回路中，通過(guò)控制其組合開(kāi)關(guān)安全回路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)閉鎖。
    (1)采煤機(jī)專用KE3002組合開(kāi)關(guān)閉鎖
    采煤機(jī)專用開(kāi)關(guān)只有一個(gè)，另一個(gè)電源插座被PC220插座所代替。開(kāi)關(guān)輸出插座中的PTC接線柱沒(méi)有接入接觸器模塊中，而是相互并聯(lián)在一起，通過(guò)兩根電線與PC220插座相連。閉鎖裝置有一個(gè)常開(kāi)、常閉旋鈕，發(fā)出一個(gè)開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)。信號(hào)通過(guò)采煤機(jī)電纜進(jìn)入組合開(kāi)關(guān)后，再?gòu)腜C220插座輸出到輸送機(jī)組合開(kāi)關(guān)的安全輸入回路中。
    (2)普通KE3002組合開(kāi)關(guān)閉鎖
    采煤機(jī)閉鎖輸送機(jī)是通過(guò)軟件參數(shù)設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)，首先將閉鎖信號(hào)虛擬成模擬信號(hào)量，通過(guò)PTC接線柱對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，然后開(kāi)關(guān)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并從繼電器模塊X4輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)量信號(hào)，傳送到輸送機(jī)開(kāi)關(guān)的安全輸入回路中。參數(shù)設(shè)置時(shí)，PCr參數(shù)值設(shè)置為l，PCL參數(shù)值設(shè)置為5K，PCH參數(shù)值設(shè)置為15K，Rax參數(shù)值設(shè)置為11。PCL和PCH分別為Prc遠(yuǎn)控功能設(shè)置的最小和最大值。PCr參數(shù)設(shè)置PTC遠(yuǎn)程控制功能，設(shè)置值為“O”時(shí)，取消該功能；設(shè)置值為“l”時(shí)，表示該功能有效，當(dāng)P'l℃監(jiān)測(cè)到的電阻值大于PCH或小于2/3PCL時(shí)，繼電器模塊輸出節(jié)點(diǎn)（Rax）斷開(kāi)，當(dāng)Prc監(jiān)測(cè)到的電阻值小于PCL而大于2/3 PCL時(shí)，繼電器模塊輸出節(jié)點(diǎn)( Rax)閉合，開(kāi)關(guān)自身接觸器不分?jǐn)唷?br />     采煤機(jī)閉鎖線路中串聯(lián)了一個(gè)3.9 kΩ,和一個(gè)22 kΩ的電阻，輸送機(jī)閉鎖旋鈕并聯(lián)在22 kΩ,的電阻上。閉鎖旋鈕斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)檢測(cè)PTC信號(hào)的電阻值為26 kΩ，輸出節(jié)點(diǎn)（Rax）為常開(kāi)量，輸送機(jī)緊急停車或者不能正常啟車。閉鎖旋鈕閉合后，開(kāi)關(guān)檢測(cè)的電阻值為3.9 kΩ，輸出節(jié)點(diǎn)（Rax）為常閉量，此時(shí)，輸送機(jī)開(kāi)關(guān)安全回路導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)可正常啟車。
5、結(jié)語(yǔ)
    (1)KE3002型組合開(kāi)關(guān)經(jīng)井下使用，已成為綜采I作面大功率設(shè)備的主要啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，具有故障率低、集成度高、接線簡(jiǎn)單、使用和檢修維護(hù)方便等特點(diǎn)。
    (2)開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)小、安全可靠并經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但開(kāi)關(guān)在使用過(guò)程中，因監(jiān)測(cè)系統(tǒng)靈敏度高，有時(shí)也出現(xiàn)誤保護(hù)現(xiàn)象，故必須及時(shí)進(jìn)行調(diào)整為妥。