矿用隔爆兼本质启动器说明.doc

QJR1—250/1140BP
矿用隔爆兼本质安全型变频软起动器（一）

1 概述

1.1 产品特点
QJR1—250/1140BP 矿用隔爆兼本质安全型变频软起动器（以下简称“产品”），其特点是：高输出转矩、低噪音，内置PID控制功能，具有软驱动特性，根据采集的反馈信号（如电流）可进行节能运行，结构紧凑，是矿用三相电动机更为理想的变频调速起动器。
1.2 主要用途及适用范围
产品适用于在含有瓦斯（甲烷）和粉煤尘爆炸危险的矿井中，在电源输入电压为交流1140V，频率为50Hz的系统中，通过改变电源频率来控制交流电动机转速，并对电动机进行综合保护。
1.3 产品型号的组成及其代表意义
Q J R 1 — 250 / 1140 BP

变频
电压等级（V）
额定电流（A）
设计序号
软起动
隔爆兼本质安全型
起动器
1.4 使用环境条件
a）安装使用地面的海拔不超过2000m；
b）周围环境温度为-5℃~+40℃，相对湿度不超过95%（25℃时）；
c）在有甲烷或煤尘爆炸的场所；
d）无破坏金属和绝缘材料的腐蚀气体的地方；
e）环境污染等级为3级；
f）安全类别为Ⅲ类；
g）输入电压波形应为正弦波；
h）输入电压幅值波动不超过额定值的-25%~+10%；
i）频率波动不超过额定值的±2%；
j）各相电压应对称，电网的负相序分量或灵相序分量不超过正相序分量的5%。

2 技术特征

2.1 防爆型式
矿用隔爆兼本质安全型Exd【ib】Ⅰ。
2.2 基本参数
a）额定电压：AC 1140V；
b）额定电流：250A；
c）额定输入频率：50Hz；
d）输入频率范围：0~60Hz；
e）控制方式：V/F控制、矢量控制。
2.3 引入装置
a）主回路：4个B5电缆引入装置；
b）控制回路：A2、A3、A4电缆引入装置各4个。
2.4 本安回路参数
本安电源模块为CSTI-I输出本质安全型电源（防爆合格证号：2074147U）。24V本安电源输出：Uo 24.5V、Io 0.5A、Co 1.5μf、Lo 0.2mH。
2.5 额定输出频率调节范围及分辨率
a）在额定的输出电压、电流条件下的输出频率0~60Hz可变设定。
b）输出频率分辨率：0.01Hz。
2.6 额定输出电压及输出电压的不对称度
在额定电源条件下，产品额定输出（三相）电压为1140V，电压的允差值为额定值的±5%。
在额定电源条件下，输出额定电压、额定最大电流以下、额定的频率调节范围内及各相负载对称情况下，其三相电压的最大不对称度不超过5%。

3 外形尺寸及重量

3.1 外形尺寸
其外形尺寸（宽×深×高）：1680mm×1084mm×1538mm。
3.2 重量
产品重量：1850kg。

4 结构特征

4.1 主腔体
主腔体为左右双开门结构，内装有变频软起动器的整流模块、电容器组件、变频模块、输入电抗器、输出电抗器、真空接触器、阻容吸收、可编程控制器、电机综合保护器、显示组件等。在主腔体的右快开门上有观察窗，可以看到产品的运行情况及电机运行的一些主要参数。
4.2 接线腔
接线腔在产品的顶部，为螺栓坚固盖结构。在接线腔的左右两侧各有2个B5电缆引入装置，用来连接电源线和负荷线。在接线腔的后侧有A2、A3、A4电缆引入装置各4个，用来连接控制线。
4.3 安全联锁、闭锁装置
产品有机械闭锁、电气闭锁，以保证产品的安全型、可靠性。
4.3.1 隔离开关与主腔体门盖的闭锁
当隔离开关打在“分”的位置，才能将紧固螺栓旋进隔离开关手把的孔内，此时可以将门打开。当隔离开关打在“合”的位置，产品运行时，紧固螺栓则不能旋进隔离开关手把的孔内，将门上的闭锁块挡住，实现了隔离开关和主腔体门盖之间的闭锁。另外必须先打开右门，然后方能打开左门。
4.3.2 操作与隔离开关的联锁
隔离开关有三个工作位置，如果从“合”的位置打在到“分”的位置，都必须按下隔离开关手把下方的停止按钮，才能旋动手把（即必须先断开控制回路，方可断开主回路），到位后，拉出按钮，隔离开关手把被闭锁而不能被旋动，以防止误操作。
4.4 冷却系统
产品冷却系统采用封闭式循环水冷形式，主要由散热器Ⅰ、散热器Ⅱ、外散热器、循环泵及风扇等组成。
散热器Ⅰ和散热器Ⅱ及外散热器安装在控制装置的背面，主要担负变频器件热量的外泄。散热器Ⅰ和散热器Ⅱ的铜板上安装有功率器件包括IGPT和整流单元等，其产生的热量传递给散热器内部的冷却水。
循环泵用于提供循环水的动力，将散热器Ⅰ、散热器Ⅱ及外散热器之间的冷却水不断循环流动，2台冷却风扇将外散热器传热管内已升温的冷却水通过散热片强制冷却降温。如此反复循环，实现良好的散热效果。
散热器Ⅰ、散热器Ⅱ及外散热器的外侧设有防护罩，用来保护散热器。
在与散热器连接的管路上配有流量计，便于观察冷却水的循环情况；散热器的侧壁上设有水位观察窗，窗内浮球便于查看水位情况；顶部设有用于加水的加水口以及放气阀；产品后部散热器右下方设有一放水阀，用于排放管路中的冷却水。

5 工作原理

5.1 主回路
主回路由变频回路和工频回路两个回路组成。
5.1.1 变频回路
主回路系统由1140V电源经隔离换相开关QS、输入电抗器LT1、变频器BPQ、输出电抗器LT2、真空接触器KM1供给电动机。
5.1.2 工频回路
主回路系统由1140V电源经隔离换相开关QS、真空接触器KM2、KM3直接供给电动机。
在此回路中，由电流互感器LA将检测信号送到综合保护器，实现对电动机的综合保护。
此外，在电动机的输入侧设有阻容保护装置RC，以吸收主回路中的操作过电压。
5.2 控制回路
控制回路由控制变压器、熔断器、可编程控制器、继电器及综合保护器等组成。可编程控制器作为控制核心，对产品的各路信号进行采集，从而实现产品的逻辑控制。
在控制回路中，产品提供了两种控制方式：近控和远控；三种运行方式：变频运行、变频起动工频运行、工频运行。
5.2.1 控制方式
通过对转换开关SA1的转换来实现近控和远控。
5.2.2 变频运行
将选择开关SA2旋到“变频”方式，2秒后KM1自动吸合，按下“启动”按钮，KM1得电，将启动信号送到可编程控制器，冷却系统的水泵和风机运行，电动机按照变频器的启动设置启动并运行。按下“停止/复位”按钮，停止运行。在此运行模式下，可以作正反转选择，其他模式则不可以。
5.2.3 变频起动工频运行
将选择开关SA2旋到“变频切工频”位，SA3旋到“正转”位，2秒后KM1自动吸合，按下“起动”按钮，KA1得电，将起动信号送到可编程控制器，电动机按照变频器的起动设置起动，起动完毕后，由可编程控制器判断并发出工频运行。按下“停止/复位”按钮，停止运行。2秒后自动接通KM1,作好下一次的起动准备。
注意：实行此操作时，需保证电机在变频起动时正转、工频单独运行时也处于正转状态。
5.2.4 工频运行
将选择开关SA2旋到“工频”方式，此时若是送电后从另一种运行方式转换过来，则先把KM1分断，作好工频起动的准备。按下“起动”按钮，KA1得电，将起动信号送到可编程控制器，接通KM2、KM3，实现工频运行。按下“停止/复位”按钮，分断KM2、KM3，停止运行。
5.3 保护
5.3.1 短路保护
产品通过熔断器实现短路保护功能。
5.3.2 缺相保护
产品通过缺相检测板对三相输入电源的检测，实现缺相保护功能。
5.3.3 过流保护
产品在变频回路中通过三相HALL元件将采集到的信号输入电源板，再经过主控板与所设置的过流值进行比较，实现过流保护功能。工频回路中，则是通过三相电流互感器将电流信号输入综合保护器，与所设置过流值比较，实现过流保护。
5.3.4 过压、欠压保护
产品通过检测整流输出侧的母线电压值来实现过压、欠压保护，并且过压值与欠压值都可以根据现场的工况进行修改。
5.3.5 过热保护
产品通过安装在功率模块旁边的温度传感器将温度信号输入电源板，再经过主控板与所设置的超温值（该值不能作修改，一般为75℃）进行比较，实现温度保护功能。
5.3.6 漏电
产品通过零序电压互感器采集三相电流的和来实现漏电保护。
5.3.7 外部保护
产品留有一个接口，可以输入一个外部故障信号（无源接点），来实现外部报警功能。

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