1、 - 1 -QJZ1-400/1140（660）矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器电气原理设计说明书学 院：矿业工程学院班 级：采矿 1110 班姓 名： 周凯学 号： 2011002861 指导老师：张星荣2015 年 4 月- 2 -课 程 设 计 任 务 书设计题目 QJZ1-400/1140(660)矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器学生姓名 周凯 所在院系 矿业工程学院 专业、年级、 班 采矿 1110 班 设计要求：1.开关的结构、性能及操作要领。2.产品的技术参数。3.学会看图纸的方法，绘制图纸。4.设计开关的工作原理、电源、负荷压接线及远控按钮的接线方法。5.对主要元器件进行选型。6.
2、编制开关的使用说明书。7.编制开关的标准。学生应完成的工作：本设计以 QJZ1-60/1140(660)矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器为设计目标，利用所学的专业知识实现标准要求的电器开关。学生可以通过查阅手册和文献资料来选择合适的元器件，并设计合理的电路来实现符合要求的电磁起动器。主要任务包括：（1）系统原理图的设计。 （2）开关元器件的选型：学会对不同方案进行比较分析，并通过整体优点与缺点的比较，确定合理的方案。 （3）编制技术文件。 （4）撰写课程设计报告。 （5）该生负责。课程设计提交的成果1）设计说明书 2） 图样资料 a) 系统原理图； 3）查阅文献不少于 5 篇b) 变压器设计图；
3、c) 接线图工作计划：2015 年 3 月 30 日 2015 年 4 月 4 日：搜索有关资料并进行系统原理图设计；2015 年 4 月 5 日 2015 年 4 月 7 日：进行器件选型与技术文件的编写；2015 年 4 月 8 日 2015 年 4 月 9 日：编写课程设计说明书；2015 年 4 月 10 日 2015 年 4 月 12 日：提交课程设计。任务下达日期：2015 年 3 月 30 日 任务完成日期：2015 年 4 月 12 日指导教师（签名）： 学生（签名）: - 3 -目录第一章 绪论 11.1 磁力起动器的概论1第二章 技术参数及正常工作条件32.1 概述32.2
4、 主要技术特征52.3 外形尺寸及重量7第三章 QJZ1-4001140（660）的结构要求83.1 结构概述83.2 主腔设计8第四章 QJZ1-4001140（660）的工作原理简述4.1 起动器操作控制104.2 保护工作原理134.3 电量计量功能16第五章 使用与维护175.1 开门与关门175.2 接线与整定175.3 试验检查195.4 维护19第 6 章 主要器件的选型21- 4 -6.1 交流真空接触器的选型216.2 交流隔离换向开关的选型246.3 电磁起动器综合保护装置的选型25第 7 章 总结28- 0 -QJZ1-400/1140 （660）矿用隔爆兼本质安全型电磁
5、起动器电气原理设计说明书绪 论本次设计中，由于时间和能力有限，只对 QJZ1-400/1140（660）矿用隔爆兼本质安全型电磁起动器电气原理设计进行设计。一、磁力起动器的概论在我国煤矿井下大量使用磁力启动器综合保护装置，它广泛应用于煤矿井下的机电、风机、照明等用电设备上，进行漏电、短路、过载、过压、欠压等故障保护，其性能好坏直接关系到矿井的安全生产及经济效益。随着我国煤矿井下采掘方式由炮采经机采发展到综合机械化采煤,采掘机械对供电设备电压等级及性能要求越来越高,使得采区供电系统由起初的 380V 固定式采区变电所供电方式发展到今天的 1140V 高压深入顺槽的移动变电站供电方式,以减少线路损
6、耗,提高供电质量。为适应煤矿生产发展的客观需要,要求磁力起动器的结构形式、控制方式、保护性能等不断改进和发展。五十年代,我国研制出 QC 系列磁力起动器,并长期应用于煤矿井下,由于其内部接触器是空气式的,已不符合我国煤矿井下“接触器真空化”的要求,而且其所配的保护只有熔断器和热继电器两种,保护简单,可靠性差,己属淘汰产品。八十年代后期,我国先后研制出 - 1 -JDB 电动机综合保护器和 QJZ 系列磁力起动器,增加了一些保护功能,并以真空接触器取代了以前的空气式接触器,对我国煤矿供电系统电动机保护的发展起了一定的促进作用,使煤矿井下的生产和安全状况有了很大的改观,但由于其所采用分立元件的分散
7、性,原系统在可靠性和保护性能方面仍不能满足生产实际的需要。1991 年我国研制出 ZDB 电动机综合保护器同,首次将单片机控制技术应用于煤矿井下,这种保护器采用单片计算机作为中央控制单元,可以完成电动机的过载、过热、短路、断相、欠压、过压及漏电闭锁等保护功能,但由于原外壳没有显示窗和多余的出线口,使单片机的许多功能无法发挥。与国内磁力起动器的发展相比,西方较发达国家的磁力起动器控制技术发展较快。在西德,七十年代初就把真空接触器应用到井下磁力起动器之中。八十年代, 西门子和 AEG 公司建立了门类齐全的电动机电子综合保护器。英国在煤矿井下低压开关控制方面的研究处于世界领先水平,于八十年代末已把微
8、型计算机技术应用于单体磁力起动器的控制之中, 但其漏电保护的动作电流比较大,150mA,超过了我国煤矿井下人身触电时的安全电流指标。- 2 -第 2 章 技术参数及正常工作条件2.1 概述2.1.1 用途QJZ400/1140W 矿用隔爆兼本质安全型微机控制真空电磁起动器(以下简称起动器),适用于煤矿井下和其他周围介质中含有爆炸性气体(甲烷混合物)的环境中，在交流 50HZ 、电压 1140V 或 660V 供电系统中，对额定工作电流至 400A 的三相鼠笼型电动机进行单机直接起动、 停止控制，或用多台起动器对多台电动机进行顺序起动、停止控制，并对线路及电动机进行保护。在停机时，可利用隔离换相
9、开关进行换相。必要时允许使用外壳上的操作手把由隔离开关带载分断。同时，本起动器还带有高精度电量计量模块，可以对本起动器所控制的负载的用电进行电量计量，为煤矿的成本控制提供了一个有效的手段。2.1.2 特点本次设计要求起动器的控制器采用了 16 位微控制器，经过抗干扰处理，工作可靠、操作方便、保护精度高、反应速度快。采用液晶显示器，显示电压、电流、绝缘电阻和电网频率等数值，故障发生时自动给出过载、短路、缺相、欠压、过压等故障的汉字指示，显示直观、易懂。- 3 -使用前门上的设置按钮可方便地设置运行参数和程控状态。使用前门上的远控/近控旋钮可方便地执行远控/近控转换。具有电流检测功能，输出 DC1
10、5mA 电流信号或 2001000Hz 脉冲信号。可选择数据通信接口与控制系统联接。根据用户需要可配备 RS-485、Device Net 等接口模块。快开门及模块结构，配线简洁。确保整机性能优越，操作方便，工作可靠，易于维修。2.1.3 产品规格设计(a) 主要元件：真空交流接触器 CKJ5-400/1140；隔离换向开关 GHK-400/1140；(b) 保护性能：漏电闭锁、过载、短路、缺相等多种保护以及欠压过压显示；(c) 隔爆型式：隔爆兼本质安全型。2.1.4 产品确定型号：Q J Z - 400 / 1140 (660) Z 隔爆兼本质安全型智能型额定工作电压 1140V/660V额
11、定电流 400A第二特征代号：真空第一特征代号：隔爆兼本质安全型- 4 -产品类型代号:起动器2.1.5 该产品正常工作环境条件要求：a)周围空气温度-5+40；b)安装地点的海拔不超过 2000M；c)周围空气相对湿度不超过 90%（+25） ；d)无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中；e)能防止滴水的地方；f)无显著摇动与冲击振动的地方；g)与水平面的安装倾斜度不超过 15 度；h)安装类别类，污染等级 3 级。2.1.6 起动器主要用于就地或远距离起动和停止额定电压 1140 伏或 660 伏、频率为 50 赫的矿用隔爆型三相鼠笼式感应电动机, 并可在停止时进行换向。必要时亦允许使用隔离换向开
12、关直接停止电动机(额定电压下,其电流分断能力为 3In=945 安)。2.1.7 起动器具有漏电闭锁、过载、短路、三相不平衡（包括断相） ，欠压等保护并可实时显示主回路电流，电压值以及故障信息。2.1.8 具有试验开关,可进行过载，断相，漏电闭锁等试验功能。2.1.9 起动器工作制为 8 小时工作制, 操作频率 300 次/小时, 短期(20 秒内) 的操作频率 900 次/小时2.2 主要技术要求:- 5 -2.2.1 额定工作电压：1140V、660V2.2.2 额定工作电流:400A；2.2.3 额定工作制：8 小时连续工作制；2.2.4 主电路通断能力：接通 3150A；分断 2520
13、A；2.2.5 极限分断能力：4500A；2.2.6 保护：失压保护、过载保护、短路保护、断相保护、漏电闭锁保护；2.2.7 额定工作电流整定值为 80405A；有过载、断相、短路保护功能；具有漏电闭锁保护功能；具有漏电保护功能；具有程序控制和联锁控制功能；2.2.8 显示：“合” 、 “分” 、 “短路 A”、 “短路 B”、 “过载” 、 “断相” 、“漏闭” 、 “漏电”显示；2.2.9 进出线口：主电路进出线喇叭口 4 只，可穿入 32 71橡套电缆；控制电路进出线喇叭口 4 只，可穿入 14.521 橡套电缆；下列电压下当cos=0.75 时所控制电动机的功率 kW引入电缆的外径mm型号额定电压V额定电流A1140V 660V 电力线路 控制电路
