煤矿用单司机室调速电机车控制技术改造.pdf

第 3 O卷第 3期 2 0 0 9年 3月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e V0 1 ． 3 O No ． 3 Ma r ．2 0 o 9 煤矿用单司机室调速 电机车控制技术改造 周焱 平顶山工学 院， 河南 平顶山 4 6 7 0 0 1 摘要 防爆型特殊蓄 电池式电机 车主要 用于煤矿各种高危巷道 中， 根据煤矿井下运输安全 生产的需要 ， 对防爆型特殊蓄电池式斩波调速电机车进行改造 ， 由单司机 室控制改成双司机室进行 控制。简单介绍 了C T X 8型 电机车的主要部件 ， 着重分析 了双控斩渡调速 电路, Z- Y - 作原理。 关键词 电机 车 ；斩 波调速 ；双控 ；控 制 器；闭锁开 关 中图分类号 T D 5 2 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 9 0 3 0 1 4 7 0 2 Te c h n i c a l Re c o n s t r u c t o f S i n g l e d r i v e r Re g u l a t i n g S p e e d Lo c o mo t i v e Us e d i n Co a l M i n e ZHOU Ya n P i n g d i n g s h a n T e c h n o l o g y C o l l e g e ， P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 o l ， C h i n a Ab s t r a c t Ex p l o s i o n p r o o f s p e c i a l c h o p pi n g r e g u l a t i n g s p e e d b a t t e r y l o c o mo t i v e ma i n l y u s e d i n a l l s o r t s o f d a n g e r o u s l a n e wa y i n c o al mi n e ．Pr e s e n t ma i n l y t h e r e c o n s t r u c t i o n o f c o n t r o l l i n g s y s t e m f r o m t h e s i n g l e - d ri v e r o o m t o t h e d u al d ri v e r l o o m b a s e d o n e x p l o s i o n p r o o f s p e c i al c h o p p i n g r e gu l a t i n g s p e e d b a t t e r y l oco mo t i v e a c c o r d i n g t o r e q u i r e me n t o f s a f e t r an s p o rt i n g and p r o d u c i n g i n c o a l mi n e． Ma i n e l e c t r i c c o mp o n e n t s o f CT X8 e l e c t ric al l o c o mo t i v e a r e i n t r o du c e d- c h o p p i n g r e gu l a t i n g s p e e d c i r c u i t a n d the o pe r t i n g p ri n c i p l e a r e e mp h a t i c all y a n aly z e d ． Ke y wo r d se l e c t ric a l l o c o mo t i v e； c h o p p i n g r e gu l a ti n g s pe e d； d u al d riv e r l o o m c o n t r o l l i n g s y s t e m ； c o n - t r o l l e r ； b l o c k i n g s wi t c h O前言 防爆特殊型蓄电池式电机车系列产品， 根据 煤矿安全规程 规定， 适用沼气矿井回风道和采 区 进 、 回风道内及在煤 岩 沼气突出矿井和沼气喷出 区域中进风 全风压通风 的主要运输巷道 内和主 要回风道内， 用以调度集结车辆 ， 牵引矿车， 运输原 煤 、 矸石、 材料 、 设备及人员。矿区普遍使用的单司 机室控制的电机车倒车时司机视线容易被机车电源 装置挡住， 看不见机车后边的情况， 常常会导致人员 伤亡事故以及生产设备严重损坏情况发生 ， 给煤矿安 全生产带来诸多隐患。为此， 在平顶 山某煤矿原有 C T Y 8型斩波调速单司机室控制电机车基础上自行改 造了成 C T X 8型斩波调速双司机室控制电机车。 1 C T X 8型电机车主要电气部件 C T X 8型电机车主要电气部件如表 1 所示。 表1 C T X 8 型电机车主要电气部件 2电机车操作过程 电机车采用 2台直流串激牵引电动机驱动， 并 由安装在车体上的蓄电池电源装置通过插销与电气 设备接通， 驾驶司机通过操纵控制器上的换 向手柄 和调速手柄使电机车运行 ， 调速手柄位置处于“ 零 位” 时 ， 换向手柄才能动作； 换向手柄转动至“ 正” 或 “ 反” 向运动位置， 转动调速手柄， 电机车从慢慢启 动到快速运行 ， 电机车启动 、 运行速度由斩波调速控 制器调节， 实现无极调速。制动装置为手动机械抱 闸式 ， 同时配有撒砂装置 ， 制动效果良好。 3 电机车双控斩波调速原理 1 直流斩波器基本原理 1 1 1 1 1 31 1 [ 图 1 直流斩波器基本原理圈 晶闸管直流斩波器电路基本原理如图 1 a 所 示 ， 利用晶闸管 V T的开关作用 ， 将直流 电源 电压转 换成频率比较高的方波电压加在直流电动机上 ， 通 过对方波电压脉冲宽度的控制 ， 改变加在电动机上 的平均电压 ， 从而调节电动机的转速 ， 波形如 图 l b 所示。在 t t ≥0时刻 ， 晶闸管导通 ， 电源 电压 向电动机供电。当 t 。 ≤t T时刻 ， 晶闸管 关断 ， 电动机经二极管 V D续流， 电机端电压近似为 ．． 1 4 7 -- 竺 望 室 堕皇 主 蕉 改造周 焱 第3 0 卷第3 期 零 ， 如此重复进行 ， 直至稳定。为了使负载电流连续 且脉动小 ， 通常串接 值较大的电感。 2 双控机车改造的实现 C T Y 8型斩波调速单 司机室控制电机车改造为 C T X 8型斩波调速双司机室控制 电机车需要 2个驾 驶室， 增加 1台控制器及 1 套电气连接线路 ， 配有两 端制动系统和撒砂系统。改造后 的主电路原理如图 2所示 ， 触发电路如图 3所示。为了便于识别 ， 在图 中凡以 1 x表示的代号为主控制器组成单元 ， 凡 以 2表示的代号为副控制器组成单元。 图 2主电路原理图 图 3触发电路图 双控电机车在两端驾驶室各装 1台控制器 ， 主 控制器主要 由可控硅斩波器、 触发电路、 换向机构 、 调速机构和隔爆箱等组成。斩波器 主要 由可控硅 K K1 和 K K 2 、 电容 C ， 、 自耦变压器 B、 充 电二极管 D 2 等组成。触发 电路 由集成稳 压块 7 8 1 2 、 降压 电阻 R 5 、 R 6 、 5 5 5脉 冲发生器 、 电子延 时电路 、 脉冲放 大电路 、 脉冲变压器 B l ， B 2 及安装在调逮机构上 可变电阻器 1 R W， 2 R W 组成 ； 可变电阻器 由无数 干簧管与金属膜电阻 串并联组成 ， 由磁铁块驱动干 簧管。副控制器主要由换 向机构 、 调速机构 、 照明灯 降压电阻 R ， R 、 隔爆箱组成， 主副控制器公用 一 套可控硅斩波器调速装置。为了防止一台控制器 在工作时 ， 另一台控制器又送上电而造成重大事故， 在控制器的换向机构 上各装 了一对 闭锁 位置开关 1 H X， 2 H X ， 其中任 意一 台控制器开始工作， 另 1 台控制器的换向机构 即 自行闭锁 ， 从而保证 了电机 车运行安全及可靠工作。同时在 2台控制器的调速 机构上各装了一个全速位置开关 1 T X， 2 T X ， 保证 调速手柄在最大位置时， 机车在全速状态运行 。 3 机车运行工作原理 以主控制器工作 ， 正转运行为例分析 转动换 向 手柄至“ 正” 向位 置， 1 Z K闭合， 蓄 电池同时给主 回 路和触发电路供 电。由于主脉冲延时 ， 所 以先产生 的副脉冲触发 K K 2， 使其导通 ， 换向电容 R 正向充 电。充 电 电流 依 次通 过 1 Z K， 1 H K 1 HK 5 ， A 1 A 2 ， 1 H K 3 1 H K 7 ， M1 M 2， C ， K K 2 ， B L 1 ， 回 电源负极 ， 充电结束 ， K K 2自行关断。 主脉冲延时后， K K1 导通 ， 电动机两端加上蓄电 池电压 ， 电流依次通过 1 Z K， 1 H K 1 H K 5 ， A 1 A 2 ， 1 H K 3 1 H K 7 ， M1 M 2 ， K K 1 ， B L 1 ， 回电源负极； 与 此同时， C 上的储能经 K K1 ， ， D 2放 电， 由于 L 2的 存在 ， 使 C ， 反向充电， 电压由 D 2保持。 一 定时间后 ， 触发 K K 2 ， 使 C 的反向电压加在 K K 1 上 ， K K 1 被迫关断。C 放完电后 ， 蓄 电池电源 再度通过 K K 2给 C ， 充 电， 充电结束 K K 2再度 自行 关断， 完 成 一个 工 作周 期。为 了防 止机 车 失控 ， K K 1 ， K K 2选择具有开通速度快 、 关断时间短的快速 型晶闸管可控硅 。 通过转动调速手柄来改变 1 R W 电阻的磁铁块 相对位置 ， 即改变了 K K 1导通 与关断的时间比， 使 电机两端的平均 电压在 01 4 0 V变化， 电机车速度 便相应改变。当手柄转到最大位置时 ， 全速位置开 关 1 T X动作断开， 5 5 5脉冲发生器 7 ， 8端点 间电阻 为无穷大 ， K K 1常通 ， 电机两端的电压为 1 4 0 V， 蓄 电池额定电压 ， 电机车动力增加 ， 满足重载运输的需 求。 在 K K 1关断后 ， 电机 M1 ， M2 的 电流经二极 管 D1 续流， 保证电机正常运行 。 当转 动 换 向手 柄 至 “ 反 ” ，1 H K 2 1 HK 6 ， 1 HK 4 1 H K 8触 点 闭 合 ，1 H K 1 1 H K 5 ， 1 HK 3 1 H K 7 触点断开 ， 电机励磁绕组 A 1 A 2 反接 ， 从 而改变电机车的运行方 向， 其运行工作原理同正转。 副控制 器工 作 时 ， 2 Z K 闭合 ， 2 H K 1 2 H K 5 ， 2 H I 3 2 HK 7 和 2 HK 2 2 H K 6 ， 2 H K 4 1 HK 8 触点 打开或闭合 ， 原理同主控制器。 4结语 改造后的机车 电路简单 ， 操作灵活 、 调速性能 好、 维修方便 、 成本低 、 经济实用。几年来改制使用 了 2 O多台， 经平顶 山数家煤矿使用 ， 得到工人和技 术人员好评 ， 创造了很好的经济效益和社会效益 ， 对 于煤矿运输安全起到了积极的作用 。 参考文献 [ 1 ] 陈伯时． 电力拖动 自动控制技术 [ M] ． 北京 机械工业 出版 社． [ 2 ] 金海铭． 电力 电子技术[ M] ． 北京 北京邮电大学 出版社． [ 3 ] 阎石． 数字电子技术[ M] ． 北京 高等教育出版社． 『 4 ] 康华光． 电子技术基础 数字部分 f M] ． 北 京 高等教育出版社． 作者简介 周焱 1 9 7 2一 ， 河南许 昌人 ， 平 顶山工学院电气与 电 子工程系讲师 ， 硕士 ， 目前主要从事工业 自动化的研究 与教学工作． 收稿 日期 2 0 0 81 0一l 4