组合式采煤机维修手册1.doc

采煤机组合式 开关磁阻电动机 （380V等级） 用户维修手册 北京中纺锐力机电有限公司 目 录 目 录I 1、采煤机组合式开关磁阻电动机的概述1 2、电动机的基本结构和工作原理3 2.1 电机基本结构3 2.2 电机基本工作原理5 3、电控系统的基本结构和工作原理6 3.1 电控系统的外形结构及尺寸6 3.2 电控系统的基本工作原理7 4、电控系统的功能部件和元器件的介绍11 4.1整流单元12 4.1.1 整流滤波电路部分14 4.1.2 回馈控制板（REV 内置回馈单元的电控系统采用）16 4.1.3 上电板（ASP）18 4.1.4 数字同步给定板（TBD）19 4.1.5 故障检测板（AERB）20 4.2 控制单元23 4.2.1 逆变电路及其与控制板推动板的信号关系24 4.2.2 IGBT模块25 4.2.3 电流传感器（DCU）27 4.2.4 推动板（APL）27 4.2.5 控制板（ACLM）29 4.2.6 控制单元显示面板（APDD）31 4.3电机传感器板（ASL）31 5、主要故障现象及排查办法32 6、安装与试运行37 6.1 电控系统备台安装要求37 6.2 通电及试运行步骤38 6.3 日常维护事项38 7、维修注意事项及实验方法38 7.1 维修需注意事项38 7.2 电控系统大修后的试车步骤39 7.3 电机大修后的实验步骤40 II 1、采煤机组合式开关磁阻电动机的概述 采煤机组合式开关磁阻电动机是总结我公司多年在采煤机牵引调速装置的应用经验基础上，开发出的新一代采煤机电牵引系统,具有如下技术特点 ①每套产品包括一套电控系统、二台技术参数完全相同的12/8极SRD电动机，采用功率同步控制方式，工作时二台电动机输出转矩、功率和电流大致相同。 ②电控系统由四部分组成（整流单元一台、SRD控制单元两台、总线单元一台），每个单元体积小、重量轻，便于更换备件和井下运输，其系统框图如图1、图2所示。 ③每个单元的功能简单明确，可以根据集中显示和各部件显示的信息，很容易判断故障。 ④总线单元实现整流单元、控制单元之间以及对外的电气连接，一般情况下不需要更换，其他三个单元仅由5个螺丝固定，几个航空插头连接，所以非常方便安装和更换（可实现20分钟拆装）。 ⑤电控系统驱动的SRD电动机具有起动转矩大、起动电流小（150TN时30IN）、系统效率高等特点；同时SRD电动机的结构简单坚固，无电刷无整流子，无转子鼠笼，耐振动，耐冲击负载，所以非常适合井下使用。 ⑥SRD电动机的额定转速和最高转速按照采煤机的要求设计，连续调速范围和工作特性满足整机要求。 ⑦本产品可根据用户要求选配内置回馈单元（控制器外形及安装尺寸不变，三只电感外置），在采煤机下坡和降速时,通过回馈单元将势能和动能转换成交流电，反馈到交流电网，解决了电气制动问题，节省了电能，真正实现了四象限运行。 ⑧电控系统外部接口简单明了，易于同采煤机的外围电气系统进行接口，并进行通讯，传输运行或故障状态。 ⑨电控系统的各单元的电气部件进行防潮、防震设计，适合煤矿井下采煤机使用。 采煤机组合式开关磁阻电动机的电气原理框图如图1、图2所示。 图1 内置回馈单元的系统框图 图2 无回馈单元的系统框图 2、电动机的基本结构和工作原理 2.1 电机基本结构 电动机为水冷隔爆电动机，其结构示意如图3所示（未画防爆壳体及水冷套等结构）。该电机为开关磁阻电动机（即SRD电动机），外型与普通鼠笼电动机基本一致，但内部的定转子结构与感应电机大不相同，另外为满足控制需要，还在电机后部增加了转子位置传感器。电机定子铁芯由硅钢片迭成后压入定子水冷防爆机壳，构成水冷隔爆电动机。该电动机采用的是12／8极SRD电动机，其定子和转子都是凸极式结构，定子上有12个齿和12个槽，转子上有8个齿和8个槽。 电机定子铁芯每个极上均套着一个集中绕组，转子上没有绕组。定子绕组为多股并绕的软线圈，散嵌在定子槽中。绕组由环氧酚醛玻璃布板槽楔固定在槽中。绕组同铁芯之间有槽绝缘。由于每一槽中有相邻两极两相的绕组，因此其间有相绝缘。槽绝缘和相绝缘材料均为F级。 图3 电动机结构示意图 图3还表示出定子12个磁级A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3、A4、B4、C4位置安排，其中4个A磁级4个B、4个C在圆周上均匀分布，其上的绕组相互连接成一相绕组。整个电动机有A、B、C三相绕组，因此该电动机又称为三相开关磁阻电动机，电机绕组共有六个出线端，为A1、B1、C1、A2、B2、C2，见图4。 图4 电动机绕组示意图 图5 电机位置传感器结构示意图 转子位置传感器的结构参见图3和图5，它由传感器齿盘、电机传感器板、传感器定位盘等部件组成，位于电动机后端盖上的传感器腔内。 传感器定位盘用螺钉安装在电动机后端盖上，其安装孔为长圆孔，以便进行角度调节和定位。电机传感器板固定在定位盘上，该电路板上安装了3个光电传感元件及其相应电路。电机出线腔安装在传感器腔后部，通过防爆接线柱将电机功率接线和传感器引线引出，以上几个部分构成电机位置传感器的固定部分，该结构可以阻止灰尘进入传感器腔，保护电机传感器板上的光电器件。 电机位置传感器的旋转部分为传感器齿盘，装在电动机轴上。该齿盘上均布8个齿，每个齿、槽各占22.5。当光电齿盘随轴转动时，光电齿盘的齿、槽会交替穿过光电传感元件的夹缝中。因为光电传感元件由光源和光感器件两部分组成，分别位于缝隙两边，当缝隙被遮挡时，光源侧发出的红外光线无法使对侧的光感器件接收到光照动作，反之光感器件接收到照射后电平翻转。当光线被遮挡时，传感器元件输出低电平；当光线不被遮挡时，传感元件输出高电平。 传感器板通过输出线向SRD控制单元提供电动机的转速、转向和角位移信号，该输出线引到电机出线腔的接线方式为一个圆形接线座，对应接线脚号1、2、3、4、5，分别接到对应SRD控制板的111、112、113、114、115。 同时用户在对电机进行更换安装时必须注意使用采煤机厂家指定的密封油封，防止前端的减速器润滑油渗入电机，并进一步进入传感器腔造成光电传感器件损坏和电机绝缘性能的下降，引起严重故障。 2.2 电机基本工作原理 对电动机某相绕组通电，将产生一个使邻近的转子齿与该相定子齿相重合的电磁转矩。顺序 对各相绕组通电如ABCA，则可使转子连续转动，改变通电顺序如ACBA，则可改变电动机转向。控制绕组电流的大小，可改变电动机的转矩。在定、转子极相接近时对绕组通电，可实现电动运行；相离开时通电，则可实现制动运行。 由此，可以看出SRD控制器通过对电机绕组通电顺序、通电位置以及电流大小的控制，可以很容易实现电机的电动运行、制动运行、转换方向等控制，并可根据负载转矩变化自动调整输出转矩，实现转速不变。因为电机的工作状态和定子、转子的相对位置关系极大，所以如果要准确控制电动机的运行，则必需检测电动机转子的转速、转向和瞬时位置，这就是SRD电机需要安装位置传感器的原因。 5 3、电控系统的基本结构和工作原理 3.1 电控系统的外形结构及尺寸（按功率等级可分为两类） 图6a 电控系统的外型尺寸及铝板安装孔尺寸（功率等级25-40kw） 说明本说明书中对于二台控制单元的区分定义，都按照图7所示，左台为单元1，右台为单元2 图6b 电控系统的外型尺寸及铝板安装孔尺寸（功率等级60kw） 第10页 图7a 整流单元及控制单元的外型尺寸及安装尺寸（25-40kw控制器） 图7b 整流单元及控制单元的外型尺寸及安装尺寸（60kw控制器） 图8a 电感的外型尺寸及安装尺寸（20-40kw内置回馈功能的系统选用） 图8b 电感的外型尺寸及安装尺寸（60kw内置回馈功能的系统选用） 3.2 电控系统的基本工作原理 由图1可知，电控系统包含1个整流单元（可内置回馈单元）、2台SRD控制单元、一台总线单元，因系统的电气原理部分主要集中在整流单元和控制单元，所以本章对整流单元和控制单元部分的电路工作原理进行介绍。 3.2.1整流单元的工作原理 根据用户的要求，我们设计的整流单元分为两种型式 一种是由普通二极管（整流桥）整流电路和电解电容滤波电路共同构成，如图9所示