矿用隔爆兼本质安全型软起动器的研究与开发

摘要

在现代工业控制领域中，交流电动机的起动控制一直是个非常重要的研究课题，而交流电动机软起动以其起动平稳、起动冲击电流小、无触点、节能等优势，在电气传动中得到了广泛的应用。针对目前国内中压软起动器在特殊工作场所中防爆要求，本文提出了一种较为理想的隔爆兼本质安全型交流电动机软起动的设计方案，将隔爆兼本质安全防爆技术与交流电机软起动技术有机结合开发完成了《QJR－400∕1140(660)矿用隔爆兼本质安全型交流电动机软起动装置》，并且顺利地通过了国家级检测中心检验，其成果通过检测鉴定被确立为河南省科学技术成果和河南省高新技术产品。 本文第二章对电动机的起动过程进行了理论分析，从理论的角度详细地分析了电机的软起动过程以及电机在运行中的漏电、短路、断相、过载等常见故障地电气特性和对应的保护原理。在综合比较各种起动方式优缺点的基础上，充分考虑煤矿井下这一特殊环境下防暴和保护要求，提出了采用隔爆兼本质安全型防爆技术实现电动机软起动技术在煤矿井下的应用方法。 本文第三章从起动器整体设计的角度出发，阐述了矿用隔爆兼本质安全型交流电动机软起动器的主要工作原理，提出了主电路的设计方案，着重论述了晶闸管的电流值及耐压值选择的依据和方法。针对防爆要求，分析在软起动器的防爆结构设计中所采取的措施，以保证滿足GB3836－2000、MT/T943－2005的要求，通过本质安全电路，以限制其能量，使其在正常运行或在标准试验条件下， 所产生的火花或热效应均不能点燃周围爆炸性混合物，来进一步保证防爆性能。　 本文第四章从控制器整体设计的角度出发，阐述了软起动器微电脑控制装置的组成，提出了电路设计方案。采用双闭环PID调节器，对电动机的转速、电流构成双闭环控制，内环为电流闭环，外环为速度闭环，极大地提高了电动机软起动控制系统的性能。 本文第五章还介绍了针对本装置进行的国标规定的十一种检验检测方法及相关检验检测数据和结论。