摘要:可控硅整流裝置要安全運行,必須有可靠的保護(hù)措施。論文討論了建立在電量采集器基礎(chǔ)上的可控硅過流保護(hù)裝置在煤炭機械中的應(yīng)用,并提出了該保護(hù)裝置在運行中的保護(hù)措施。
關(guān)鍵詞:可控硅過流保護(hù)裝置;煤炭機械,應(yīng)用
O 引言
可控制整流裝置不論在煤礦系統(tǒng)還是現(xiàn)代工業(yè)的各行各業(yè)中都已得到廣泛應(yīng)用。可控硅整流裝置要安全運行,必須有可靠的保護(hù)措施。在整流裝置過載或者輸出短路時,保護(hù)措施能起到安全保護(hù)作用,使裝置不受損壞。我們把這種保護(hù)功能,歸結(jié)為限流保護(hù)和過流保護(hù)。這兩種保護(hù)是否可靠,直接影響可控硅整流裝置的運行是否穩(wěn)定。
[b]1 煤炭機械可控硅過流保護(hù)裝置概述
[/b]1.1煤炭機械可控硅過流保護(hù)裝置限流保護(hù)
煤炭機械可控硅過流保護(hù)裝置的限流保護(hù)是整流裝置工作在恒壓狀態(tài)下所加入的一種保護(hù)措施。當(dāng)整流裝置輸出電流超過額定值時,這種保護(hù)能使整流裝置的輸出電壓降低,并使裝置繼續(xù)運行,如圖1所示。
電流反饋信號u經(jīng)過運算放大器放大,再經(jīng)過反相器倒相后,與電壓反饋信號UvF通過選通電路相迭加在一起,做為PI調(diào)節(jié)器的輸入。當(dāng)整流裝輸出電流超出電流額定值時,只有電流反饋作為PI調(diào)節(jié)器的輸入,那么整流裝置處于恒流工作狀態(tài)。當(dāng)整流裝置輸出電流低于電流額定值時,只有電壓反饋作為PI調(diào)節(jié)器的輸人,則整流裝置工作在恒壓狀態(tài)下。
[align=left] 由此可見,整流裝置只有加入限流保護(hù)后,在超負(fù)荷運行時,電流能受到有效的抑制,元件不會被損壞,裝置能得到可靠的保護(hù)。在實際工作中,用于給蓄電池充電的整流裝置,就經(jīng)常工作在限流狀態(tài)下。比如,在為蓄電池恒壓充電時,由于電池初始電壓很低,整流裝置的輸出電壓與電池端電壓之間的壓差較大,則充電電流很大。超出整流裝置輸出的額定電流,但由于整流裝置中設(shè)有限流作用,裝置便可在額定輸出狀態(tài)下恒流運行,隨著電池電壓的上升,使整流裝置逐步脫離限流環(huán)節(jié),自動轉(zhuǎn)為恒壓工作狀態(tài)。
1.2煤炭機械可控硅過流保護(hù)裝置過流保護(hù)
用在煤炭機械可控硅整流裝置中的過流保護(hù)方式很多,如快速熔斷器保護(hù)、快速電流繼電器保護(hù)、自動空氣斷路器保護(hù)和電子回路保護(hù)等。根據(jù)多年的實際經(jīng)驗,我們采用電子回路作整流裝置的過流保護(hù)措施,其原理見圖2所示。[/align]
[align=left] 圖2中,R1、R2、N組成比較器,通過RPI來設(shè)置過流保護(hù)值;V為鉗位二極管,uk為可控硅觸發(fā)脈沖輸出的控制信號。當(dāng)整裝置輸出電流超出額定值的20%時,電流反饋u1F>u,則比較器輸出為“0”電平,使三極管V2截止,此時u為“1”電平,使整流裝置輸出電壓為0。鉗位二極管vI保證系統(tǒng)在出現(xiàn)過流時,比較器輸出電位為“0”的電平,使整流裝置可靠關(guān)斷。這種過流保護(hù)電路的設(shè)計,確保了在整流裝置輸出正負(fù)極短路時,不致于損壞裝置中的任何元件。實踐證明,限流、過流保護(hù)在可控硅整流裝置中的完善,使整流裝置運行起來更加安全可靠。這種保護(hù)措施不僅適用于煤炭機械可控硅整流裝置,而且同樣適用于煤炭機械開關(guān)電源和其它直流穩(wěn)壓裝置,在電力系統(tǒng)中,為無人職守提供了可能,并為全自動整流裝置的誕生奠定了基礎(chǔ)。
[b]2 煤炭可控硅過流保護(hù)裝置的實踐應(yīng)用
[/b]2.1煤炭可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器的使用
煤礦機械中可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器是指對煤礦的環(huán)境參數(shù)和生產(chǎn)、運輸、提升、排水等機電設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制,并用微機分析處理取得數(shù)據(jù)的一種安全監(jiān)控系統(tǒng)。它是二到三級分布式集散系統(tǒng),井下分站作為系統(tǒng)中重要配套部件,連續(xù)監(jiān)測礦井的各種環(huán)境參數(shù),不僅監(jiān)視電路過流保護(hù)裝置,還可以監(jiān)控如:瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、負(fù)壓等煤炭的危險信號。電量采集器分站和地面中心站通訊,及時傳送井下參數(shù),并執(zhí)行中心站發(fā)送的命令,本身也可實現(xiàn)都功能監(jiān)控功能,對電量數(shù)據(jù)及時檢測變電所配電柜的各種電量參數(shù):電流、電壓、功率、功率因數(shù)等。
2,1.1煤炭可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器工作原理
煤炭可控硅過流保護(hù)裝置電量采集器由6個模塊組成:電壓電流采集放大模塊、功率轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、MCU模塊、485接口模塊、電源及顯示模塊。
1)電壓電流采集放大模塊。電量數(shù)據(jù)采集器連續(xù)采集變電所的三相100V交流電壓A,B,C之間的線電壓,c相作為公共端(但并非接地)。100V交流電壓經(jīng)過三相變壓轉(zhuǎn)換為10V交流電壓,該電壓信號進(jìn)一步變換成400mV后再由AD736將交流電壓信號變?yōu)橹绷麟妷盒盘枺║v),直流信號(uv)進(jìn)一步由LM358放大后送到A/D轉(zhuǎn)換模塊;大電流信號(5A)通過C相電流互感器轉(zhuǎn)換成小電流信號(5mA),小電流信號經(jīng)過精密電阻轉(zhuǎn)換成小電壓信號后由另一路AD736將交流信號變?yōu)橹绷餍盘枺║i),再由LM358放大后送到A/I)轉(zhuǎn)換模塊。
2)功率轉(zhuǎn)換模塊uv與ui信號分別經(jīng)過兩路AD7755后直接送至MCU模塊。
3)A/D轉(zhuǎn)換模塊該模塊由撥碼開關(guān)和采樣開關(guān)4051,A/D芯片TLC1549組成。每個電量采集器的標(biāo)識是由4位撥碼開關(guān)決定的,有效地址為1~8,在同一分站中該撥號應(yīng)是惟一的?!癘N”為0,“OFF”為1。
4)其他模塊。MCU模塊將各輸入電壓信號進(jìn)行相應(yīng)處理、運算、編碼后,通過485接口模塊(由1483芯片組成)將編碼信號以頻率信號形式上傳給分站,傳輸速率為9600b&,傳輸距離限于2000m;同時將其送到顯示模塊(MAX7219)。LM7805和ICL7660提供正負(fù)5v電源。
AD736是經(jīng)過激光修正的單片精密真有效值A(chǔ)C/IX2轉(zhuǎn)換器。采用真有效值轉(zhuǎn)換技術(shù),即不通過平均折算而是直接將交流信號的有效值按比例轉(zhuǎn)換為直流信號。其主要特點是準(zhǔn)確度高、靈敏性好(滿量程為200mV)、測量速率快、頻率特性好(工作頻率范圍可達(dá)0~460kHz)、輸入阻抗高、輸出阻抗低、電源范圍寬且功耗低最大的電源工作電流為200毫安。用他來測量正弦波電壓的綜合誤差超過±3%。
平均電容(CAV)是AD736的關(guān)鍵外同元件,用于進(jìn)行平均值運算。其大小將直接響應(yīng)到彳丁效值的測垣精度,尤其在低頻時更為重要多數(shù)情況下可選33tF。
X25045作為可編程WDTEPROM,有3個功能:①WDT;②電源監(jiān)測;③EPROM,保存常用設(shè)定參數(shù)。
2.1.2軟件設(shè)計與安裝
與上述硬件框圖和算法公式相配合,程序可分為主程序、A/D采樣程序、數(shù)顯程序、通訊程序等幾部分:
1)主程序包括初始化和軟件防程序部分,還要監(jiān)測采樣完成標(biāo)志;分站是否要求通訊標(biāo)志等,最重要功能是完成采樣結(jié)果的算術(shù)處理。
2)A/D采樣程序。程序發(fā)送同步信號,啟動A/D轉(zhuǎn)換,完后以中斷方式由主程序讀取結(jié)果。
3)數(shù)顯程序。89C52與MAX72l9之間程序分為2部分:初始化子程序、數(shù)據(jù)傳送及顯示子程序..傳送為串行方式,數(shù)據(jù)格為16位,其中:D8~Dll是寄存器地址,DO~D7為數(shù)據(jù),Dl2~Dl5為無關(guān)位72l9接收的第l位是D15。發(fā)送到Din端的串行數(shù)據(jù)在每個cIK的上升沿移人到內(nèi)部16位移位奇存器中,然后在I.OAI)的上升沿時數(shù)據(jù)被鎖存到數(shù)字或控制寄存器中。I)in端的數(shù)據(jù)通過移位寄存器傳送,并在16.5個時鐘周期后出現(xiàn)在Dct端4)通訊程序接受分站命令將測試結(jié)果返回。分站向電量采集器發(fā)送數(shù)據(jù)命令:0x5a,撥號值,撥號值取反;電量采集器回答:0x5a,撥號值,撥號值取反:D,Padd:其中,D為傳送數(shù)值,Padd為校驗標(biāo)志當(dāng)分站詢問5次都沒有回答時,設(shè)置為“未連通”狀態(tài)。
2.2高壓智能過流斷路器與煤炭可控硅過流保護(hù)
裝置機械聯(lián)動高壓斷路器在煤炭電路系統(tǒng)中起控制和保護(hù)作用,其性能的可靠與否關(guān)系到煤炭電路系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行,和煤炭可控硅過流保護(hù)裝置是一脈相承的,二者的配合,能提高雙安全系數(shù)采用三相電氣聯(lián)動的高壓智能過流斷路器一般采用三個獨立操動機構(gòu),通過匯控箱使機構(gòu)之間通過電氣聯(lián)接來實現(xiàn)三相聯(lián)動,各相機構(gòu)傳動輸出軸直接與極柱相連;在保護(hù)裝置上,采用三相位置不一致繼電器啟動跳閘。如果與煤炭可控硅過流保護(hù)裝置機械聯(lián)動,高睢智能過流斷路器一般采用一個操動機構(gòu),斷路器三個板柱與操動機構(gòu)之間通過操作桿聯(lián)接。
參考文獻(xiàn):
[1]郭賢珊、李仲失煤炭“r控硅過流保護(hù)袋揲動機恂存線監(jiān)測參數(shù)的選擇J].高壓電器,2002、38(I).24~25[/align]
編輯:陳 東