组合式采煤机维修手册.doc

采煤机组合式开关磁阻电动机 （380V等级）用户维修手册 目 录目 录 I1、采煤机组合式开关磁阻电动机的概述 12、电动机的基本结构和工作原理 32.1 电机基本结构 32.2 电机基本工作原理 53、电控系统的基本结构和工作原理 63.1 电控系统的外形结构及尺寸 63.2 电控系统的基本工作原理 94、电控系统的功能部件和元器件的介绍 134.1整流单元 134.1.1 整流滤波电路部分 174.1.2 回馈控制板（REV 内置回馈单元的电控系统采用） 194.1.3 上电板（ASP） 214.1.4 数字同步给定板（TBD） 224.1.5 故障检测板（AERB） 234.2 控制单元 264.2.1 逆变电路及其与控制板推动板的信号关系 274.2.2 IGBT模块 294.2.3 电流传感器（DCU） 304.2.4 推动板（APL） 304.2.5 控制板（ACLM） 324.2.6 控制单元显示面板（APDD） 344.3电机传感器板（ASL） 355、主要故障现象及排查办法 366、安装与试运行 406.1 电控系统备台安装要求 406.2 通电及试运行步骤 416.3 日常维护事项 417、维修注意事项及实验方法 427.1 维修需注意事项 427.2 电控系统大修后的试车步骤 437.3 电机大修后的实验步骤 431、采煤机组合式开关磁阻电动机的概述采煤机组合式开关磁阻电动机是总结我公司多年在采煤机牵引调速装置的应用经验基础上，开发出的新一代采煤机电牵引系统,具有如下技术特点：①每套产品包括一套电控系统、二台技术参数完全相同的12/8极SRD电动机，采用功率同步控制方式，工作时二台电动机输出转矩、功率和电流大致相同。

②电控系统由四部分组成（整流单元一台、SRD控制单元两台、总线单元一台），每个单元体积小、重量轻，便于更换备件和井下运输，其系统框图如图1、图2所示③每个单元的功能简单明确，可以根据集中显示和各部件显示的信息，很容易判断故障④总线单元实现整流单元、控制单元之间以及对外的电气连接，一般情况下不需要更换，其他三个单元仅由5个螺丝固定，几个航空插头连接，所以非常方便安装和更换（可实现20分钟拆装）⑤电控系统驱动的SRD电动机具有起动转矩大、起动电流小（150%TN时30%IN）、系统效率高等特点；同时SRD电动机的结构简单坚固，无电刷无整流子，无转子鼠笼，耐振动，耐冲击负载，所以非常适合井下使用⑥SRD电动机的额定转速和最高转速按照采煤机的要求设计，连续调速范围和工作特性满足整机要求⑦本产品可根据用户要求选配内置回馈单元（控制器外形及安装尺寸不变，三只电感外置），在采煤机下坡和降速时,通过回馈单元将势能和动能转换成交流电，反馈到交流电网，解决了电气制动问题，节省了电能，真正实现了四象限运行⑧电控系统外部接口简单明了，易于同采煤机的外围电气系统进行接口，并进行通讯，传输运行或故障状态⑨电控系统的各单元的电气部件进行防潮、防震设计，适合煤矿井下采煤机使用。

采煤机组合式开关磁阻电动机的电气原理框图如图1、图2所示图1 内置回馈单元的系统框图图2 无回馈单元的系统框图2、电动机的基本结构和工作原理2.1 电机基本结构电动机为水冷隔爆电动机，其结构示意如图3所示（未画防爆壳体及水冷套等结构）该电机为开关磁阻电动机（即SRD电动机），外型与普通鼠笼电动机基本一致，但内部的定转子结构与感应电机大不相同，另外为满足控制需要，还在电机后部增加了转子位置传感器电机定子铁芯由硅钢片迭成后压入定子水冷防爆机壳，构成水冷隔爆电动机该电动机采用的是12／8极SRD电动机，其定子和转子都是凸极式结构，定子上有12个齿和12个槽，转子上有8个齿和8个槽电机定子铁芯每个极上均套着一个集中绕组，转子上没有绕组定子绕组为多股并绕的软线圈，散嵌在定子槽中绕组由环氧酚醛玻璃布板槽楔固定在槽中绕组同铁芯之间有槽绝缘由于每一槽中有相邻两极(两相)的绕组，因此其间有相绝缘槽绝缘和相绝缘材料均为F级 图3 电动机结构示意图图3还表示出定子12个磁级A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4位置安排，其中4个A磁级(4个B、4个C)在圆周上均匀分布，其上的绕组相互连接成一相绕组。

整个电动机有A、B、C三相绕组，因此该电动机又称为三相开关磁阻电动机，电机绕组共有六个出线端，为A1、B1、C1、A2、B2、C2，见图4 图4 电动机绕组示意图 图5 电机位置传感器结构示意图转子位置传感器的结构参见图3和图5，它由传感器齿盘、电机传感器板、传感器定位盘等部件组成，位于电动机后端盖上的传感器腔内传感器定位盘用螺钉安装在电动机后端盖上，其安装孔为长圆孔，以便进行角度调节和定位电机传感器板固定在定位盘上，该电路板上安装了3个光电传感元件及其相应电路电机出线腔安装在传感器腔后部，通过防爆接线柱将电机功率接线和传感器引线引出，以上几个部分构成电机位置传感器的固定部分，该结构可以阻止灰尘进入传感器腔，保护电机传感器板上的光电器件电机位置传感器的旋转部分为传感器齿盘，装在电动机轴上该齿盘上均布8个齿，每个齿、槽各占22.5当光电齿盘随轴转动时，光电齿盘的齿、槽会交替穿过光电传感元件的夹缝中因为光电传感元件由光源和光感器件两部分组成，分别位于缝隙两边，当缝隙被遮挡时，光源侧发出的红外光线无法使对侧的光感器件接收到光照动作，反之光感器件接收到照射后电平翻转。

当光线被遮挡时，传感器元件输出低电平；当光线不被遮挡时，传感元件输出高电平传感器板通过输出线向SRD控制单元提供电动机的转速、转向和角位移信号，该输出线引到电机出线腔的接线方式为一个圆形接线座，对应接线脚号1、2、3、4、5，分别接到对应SRD控制板的111、112、113、114、115同时用户在对电机进行更换安装时必须注意使用采煤机厂家指定的密封油封，防止前端的减速器润滑油渗入电机，并进一步进入传感器腔造成光电传感器件损坏和电机绝缘性能的下降，引起严重故障2.2 电机基本工作原理对电动机某相绕组通电，将产生一个使邻近的转子齿与该相定子齿相重合的电磁转矩顺序 对各相绕组通电(如A—B—C—A……)，则可使转子连续转动，改变通电顺序(如A—C—B—A……)，则可改变电动机转向控制绕组电流的大小，可改变电动机的转矩在定、转子极相接近时对绕组通电，可实现电动运行；相离开时通电，则可实现制动运行由此，可以看出SRD控制器通过对电机绕组通电顺序、通电位置以及电流大小的控制，可以很容易实现电机的电动运行、制动运行、转换方向等控制，并可根据负载转矩变化自动调整输出转矩，实现转速不变因为电机的工作状态和定子、转子的相对位置关系极大，所以如果要准确控制电动机的运行，则必需检测电动机转子的转速、转向和瞬时位置，这就是SRD电机需要安装位置传感器的原因。

3、电控系统的基本结构和工作原理3.1 电控系统的外形结构及尺寸（按功率等级可分为两类）图6a 电控系统的外型尺寸及铝板安装孔尺寸（功率等级：25-40kw）说明：本说明书中对于二台控制单元的区分定义，都按照图7所示，左台为单元1，右台为单元2图6b 电控系统的外型尺寸及铝板安装孔尺寸（功率等级：60kw）图7a 整流单元及控制单元的外型尺寸及安装尺寸（25-40kw控制器）图7b 整流单元及控制单元的外型尺寸及安装尺寸（60kw控制器）图8a 电感的外型尺寸及安装尺寸（20-40kw内置回馈功能的系统选用）图8b 电感的外型尺寸及安装尺寸（60kw内置回馈功能的系统选用）3.2 电控系统的基本工作原理由图1可知，电控系统包含1个整流单元（可内置回馈单元）、2台SRD控制单元、一台总线单元，因系统的电气原理部分主要集中在整流单元和控制单元，所以本章对整流单元和控制单元部分的电路工作原理进行介绍3.2.1整流单元的工作原理根据用户的要求，我们设计的整流单元分为两种型式：一种是由普通二极管（整流桥）整流电路和电解电容滤波电路共同构成，如图9所示：整流单元负责将交流输入电压进行整流滤波，产生直流电压，给两台控制单元供电。

图9 整流电路图整流电路的工作原理比较简单，但是当采煤机工作在具有坡度的工作面时要求牵引的电控系统具有四象限运行的能力，进而要求整流电路具有内置回馈的功能当控制单元处于发电运行时，将产生的直流电能，用回馈单元将直流电能逆变为交流电，传送到电网中另一种是内置回馈单元的整流电路，因为通常使用的二极管整流电路不具备回馈能力，所以具有回馈功能的整流电路需要采用可双向传输能力的开关元件（IGBT）代替二极管组成桥式电路结构如图10所示：图10 整流回馈电路原理框图为达到回馈功能，该电路采用三组IGBT模块（内含有6只IGBT，T1-T6）代替原二极管整流模块当电机电动运行时,3组IGBT模块处于关断状态，内部反向并联的二极管可以构成三相整流电路，进行整流供电当电机制动运行时，3组IGBT模块构成的三相桥式逆变电路可以在直流母线电压超过650V 时，根据交流电源的三相相位，通过IGBT进行相应的通断控制，将直流能量反馈到交流电网，通过回馈控制板可以实现回馈相位同步、回馈功率自适应控制、异常故障保护等功能回馈控制板在对IGBT模块进行回馈控制过程中，当检测到缺相、过流、短路等故障后自动停机，同时通过EO口发出报警，控制系统可停机提示检查或通过RE口复位。

电控系统的整流单元接受交流电源供电（3相380V/50Hz），将其整流成直流电（约520V）后供给2台控制单元;当在采煤机下坡或降速，SRD控制单元可以制动发电，使直流侧电压升高，当超过设定的门槛电压时，可以将通过整流单元的回馈电路将直流电能回馈到交流电网La、Lb、Lc三只滤波电感在回馈工作时起到限流作用，需要用户接在控制器外部，但用户必须注意相序严格按照要求接线，即L1和L1’、L2和L2’、L3和L3’（参考连线颜色）必须接在同一滤波电感两端，绝对不能接错，否则可能造成回馈电路工作不正常甚至损坏元器件3.2.2控制单元的原理SRD控制单元的系统框图如图11：图11 SRD控制单元的系统框图2台SRD控制单元接受整流单元中的用户的控制指令信号（启动、速度给定、转向、复位等），并分别控制2台SRD电动机运行SRD电动机的运行状态（转速、角位移等信号）通过位置传感器反馈给SRD控制单元2台控制单元还把二台电动机的运行电流信号（对应转矩、功率）传至整流单元中的数字同步给定板数字同步给定板接受来自采煤机电控系统（PLC）的外部速度指令信号，同时根据2台SRD电动机的运行电流调节2台SRD电动机的转速和输出功率。

使2台电动机保持输出功率基本一致当系统发生各种故障（过载、堵转、过流、过压、欠压、过温度等）时，系统保护停机，并向采煤机的外围电气系统发出故障信号由图11可以看出，SRD控制单元的工作原理是由控制板对电机的状态进行分析计算，再通过功率电路（如图14所示）实现对电机的驱动图12 SRD控制单元的功能结构框图SRD控制单元功能框图如图12所示：由控制板、推动板、功率电路组成控制板由一个单片机及数字、模拟电路组成控制板的作用是根据外部操作控制要求和电动机的实际运行情况不断调节其输出信号，并通过推动板和功率电路来改变电动机绕组的通电时刻及电流。