新型矿用刮板机重载软起动的研究

王粉 杨志强 燕云龙

摘 要： 通过对刮板机的起动特点的分析，找出了刮板机在起动过程中存在的问题。对新型矿用刮板机重载软起动进行分析、比较、研究，得出了对刮板机起动的合理的技术研究。

关键词： 刮板机;软起动;重载

Study on New High Power Soft Start Device of Scraper Conveyor

Wang Fen Yang Zhiqiang Yan Yunlong

【Abstract】Based on the analysis of the starting characteristics of the scraper，the problems in the starting process of the scraper are found out.This paper analyzes，compares and studies the heavy load soft start of the new mining scraper machine，and obtains the reasonable technical research on the scraper soft start.

【Key words】Scraper Conveyor;Soft Start;High Power

【中图分类号】TD528.13 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）03-0203-01

1 概述

现有的软起动方法普遍采用降低起动电压的方法来起动电动机的，由于电动机的电磁转矩与其绕组所加电压的平方成正比，当定子电压降低时，电磁转矩会降低很多，所以，降压起动只适合空载或轻载起动，一般起动转矩小于额定转矩的50%左右，对于重载起动的电机并不适用。为了提高软起动器的起动转矩，降低起动电流和电压，本新型矿用刮板机重载软起动采用“限流+突跳起动”技术等来合理协调电流、电压、频率、电机、负载等之间的关系，实现了真正的重载软起动，并且提高了起动转矩，减小了起动电流，特别适合于需重载起动的矿用刮板机设备。

2 矿用刮板机起动的控制特点

综采工作面刮板机工作条件恶劣，刮板机链条运动的静摩擦力很大，特别是刮板机停机后，还有落煤给刮板机加载产生“压溜”，造成设备起动困难。同时受煤矿井下电网容量、空间限制，又处于爆炸性气体与煤尘的环境中，使解决井下大型运输设备的重载难起动问题更加艰难。刮板机的起动控制有以下特点：

1）尽可能降低的起动电流，以减少对电网的冲击、电机发热和供电系统的影响。

2）由于刮板机起动初始为吸收间隙的空载运动，要求电机此时转矩要小，速度要慢;由静止转为运动时，要求电动机有足够大的转矩来克服静摩擦阻力，并且能有平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线，逐步加速;克服静摩擦后，负载会明显减少，此时电机的力矩提升又相对变慢，这样才可实现平稳起动。

3 矿用刮板机重载软起动技术分析

针对刮板机等煤矿应用较多且运行负载较大的设备，以实现其电动机重载起动时对供配电线路保护需求的目的，使该类电动机设备具备调压起动、限流起动、限流+突跳起动、切频起动、全压起动、自由停车、软停车等功能，从而发挥对供配电线路和电机进行综合保护的作用。重载软起动器一般有以下几种起动方式：

（1）限流起动方式：起动器接到起动信号后，使主接触器吸合，根据负载电机的电流状态，按适当的闭环控制策略，控制输出电压，使被控电机的端电压非线性增大，依电机的调压特性运行，使被控电机进行缓慢起动，当电机的转速达到额定转速后，交流真空接触器闭合，旁路可控硅组件，完成起动过程。

（2）限流+突跳起动方式：起动器接到起动信号后，使主接触器吸合，开始控制输出电压，同时检测负载电机的电流状态，当电流达到4Ie时，进行500ms的全压突跳起动然后转限流起动，当电机的转速达到额定转速后，交流真空接触器闭合，旁路可控硅组件，完成起动过程。

（3）直接起动方式：仅在软起无法正常工作情况下采取的紧急措施。此时本起动器同一般真空磁力起动器功能相同。接到起动信号后，主接触器先闭合，接着交流真空接触器闭合，完成起动过程。

4 重载软起动的性能

4.1 起动性能。在电动机空载、半载、满载的情况下，起动器均能平稳起动。调压起动、限流起动、限流+突跳起动方式下，电机起动力矩/额定力矩≥1;切频起动方式下，电机起动力矩/额定力矩≥1.4。

4.2 保护性能

（1）晶闸管过热保护

三只分别安装在晶闸管散热器上的温度继电器并联，进行温度检测。当某散热器上的温度超过70±5℃时，温度继电器动作，实现对晶闸管的过热保护。

（2）漏电闭锁保护

主电路额定电压V闭锁动作值kΩ解锁动作值kΩ闭锁动作值允许误差%

66022≤33+20

114040≤60+20

检测回路电流小于1mA。在停止运行时检测负载线路绝缘情况，当绝缘电阻下降到闭锁值以下时，输出闭锁，起动器不能起动。

（3）过载、过流保护

工作电流/整定电流动作时间起始状态

1.12h不动作冷态

1.35min

1.61min

58s

（4）短路保护

起动过程中当电流达到8Ie（+20%，-10%）整定电流时，短路保护动作切断起动器，动作时间0.2～0.4s。短路保护用复位按钮手动复位。

（5）堵转保护

在电机全压运行过程中，控制器检测负载电流，当电流达到2倍Ie整定电流时，控制器发出运行过载故障信号，PLC动作切断起动器。

（6）晶闸管过电压保护

起动器的晶闸管两端设置压敏电阻及阻容保护。压敏电阻漏电流1mA，电压为2200V。

（7）36VAC漏电监视保护

当外供36V电源绝缘电阻下降到3kΩ±10%以下时，漏电监视保护动作，切断外供36V电源。

5 结论

伴随传动控制对自动化要求的不断提高，采用可控硅为主要器件、控制器为控制核心的智能型矿用刮板机重载软起动器，由于其软起动性能优良、体积小、重量轻，并且具有智能控制及多种保护功能，而且各项起动参数可根据不同负载进行调整，其负载适应性很强。因此软起动器将逐步取代落后的Y/Δ、自耦减压和磁控式等传统的减压起动设备将成为必然，是未来的发展趋势。