孫崇君

（江西鑫通機(jī)械制造有限公司，江西 萍鄉(xiāng) 337009）

隧道鑿巖臺(tái)車(chē)（也稱(chēng)鉆孔臺(tái)車(chē)）是一種隧道及地下工程采用鉆爆法施工的鑿巖設(shè)備。它主要有三臺(tái)電機(jī)分別為液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)和氣系統(tǒng)提供動(dòng)力源。其中為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力的主油泵電機(jī)功率較大，一般在幾十KW甚至更大，本文改電機(jī)是55KW,水泵電機(jī)和氣系統(tǒng)電機(jī)一般功率較小，本文這兩個(gè)電機(jī)都是3KW。他們?cè)诠贰㈣F路隧道以及礦山井下使用時(shí)一般是交流380V供電或者660V供電中的一種供電方式。但近年來(lái)，越來(lái)越多的客戶因?qū)嶋H工況的需要，380V和660V同時(shí)存在，需要井下施工設(shè)備同時(shí)滿足兩種電壓的使用。因此，就需要考慮系統(tǒng)中三個(gè)電機(jī)以及控制變壓器如何適應(yīng)上述工況。

1 控制方案分析

1.1 主泵電機(jī)(M1)的控制方案

主泵電機(jī)是整機(jī)的核心動(dòng)力源，它為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)鑿巖臺(tái)車(chē)在隧道及地下工程采用鉆孔施工。本文的主泵電機(jī)功率為55KW,電機(jī)繞組接線方式為角型/星型，額定電壓380V/660V。也就是說(shuō)該電機(jī)如果采用380V供電，繞組只能采用角型接法，同時(shí)因?yàn)?80V額定電流104A,電流較大。此時(shí)為了減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，一般采用星三角降壓?jiǎn)?dòng)方式。

當(dāng)電壓是660V時(shí)，電機(jī)額定運(yùn)行電流只有59A,且繞組接法是星型，無(wú)法繼續(xù)采用星三角降壓?jiǎn)?dòng)方式，因此只能采用直接啟動(dòng)方式。

上述情況，我們需要一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)控制電機(jī)在380V時(shí)接觸器采用星三角轉(zhuǎn)換降壓?jiǎn)?dòng)方式，而當(dāng)660V時(shí)，接觸器始終保持在星型方式，角型轉(zhuǎn)換接觸器始終不吸合動(dòng)作。

1.2 水泵電機(jī)(M2)和空壓機(jī)電機(jī)(M3)控制方案

這兩個(gè)電機(jī)的功率較小，本文的電機(jī)額定功率是3KW，電機(jī)繞組接線方式為角型，額定電壓380V。因此該電機(jī)只能采用直接啟動(dòng)方式，且只能用于380V。如果要用于660V,則只能增加一個(gè)660V轉(zhuǎn)為380V的變壓器，即這兩個(gè)電機(jī)無(wú)論是380V供電還是660V供電，都始終保持工作在380V電壓供電情況下。

1.3 660V轉(zhuǎn)380V專(zhuān)用變壓器的選擇

該變壓器主要作用是將交流660V轉(zhuǎn)化為交流380V,給兩個(gè)3KW的電機(jī)和控制變壓器提供電源，因此變壓器的容量選擇一定要充裕。

根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版273頁(yè)，對(duì)于有專(zhuān)用變壓器的場(chǎng)合，對(duì)頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)容量必須小于變壓器容量的20%才能直接起動(dòng)；對(duì)不頻繁起動(dòng)的，小于30%可以直接起動(dòng)。因此電動(dòng)機(jī)的容量介于變壓器容量的20%～30%便是合適的。

1.4 控制變壓器方案

電氣系統(tǒng)的控制變壓器功率一般較小，本文的控制變壓器功率也僅有1.8KVA。功率小于水泵電機(jī)和空壓機(jī)電機(jī)，因此考慮控制變壓器同兩個(gè)小功率電機(jī)一樣，始終采用380V供電方法，660V時(shí)由1.2中提到的660V轉(zhuǎn)380V變壓器供電。

1.5 電壓切換方法

根據(jù)1.1～1.3中的方案，需要通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在上電前進(jìn)行轉(zhuǎn)換電壓等級(jí)，即在380V,主泵電機(jī)采用星角降壓?jiǎn)?dòng)方式，水泵電機(jī)和空壓機(jī)電機(jī)采用直接啟動(dòng)方式，三個(gè)電機(jī)都直接采用380V供電；660V供電時(shí)，水泵電機(jī)和空壓機(jī)電機(jī)則需要通過(guò)660V轉(zhuǎn)380V變壓器供電，而主泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)只有星型接觸器始終吸合動(dòng)作，角型接觸器不吸合動(dòng)作，即仍采用直接啟動(dòng)。

1.6 電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)方案

電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)在電機(jī)控制系統(tǒng)中是不可或缺的，如果選擇常用的熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)元件，那么在兩種不同電壓的工作方式下，熱繼電器的參數(shù)值是否需要進(jìn)行人工調(diào)整呢？

本文中的55KW主泵電機(jī)額定電流如下表。

表1 55KW主泵電機(jī)的額定電流

以施耐德熱繼電器為例，在380V星三角啟動(dòng)，角型運(yùn)行時(shí)，線電流=1.732＊相電流，安裝在繞組回路的熱繼電器通過(guò)的為相電流，其整定值應(yīng)為58A,熱繼電器型號(hào)應(yīng)選擇LRD3359C,其電流整定范圍是48A～65A。

在660V時(shí),星型運(yùn)行方式，其線電流=相電流，也就是說(shuō)安裝在繞組回路熱繼電器在額定情況下流過(guò)的相電流等于線電流，即額定電流。所以其整定電流也可以按照58A設(shè)定。

綜上來(lái)看，熱繼電器的設(shè)定不需要進(jìn)行調(diào)整。

2 具體控制方法

電壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是一種多功能開(kāi)關(guān)，其控制邏輯關(guān)系如圖1所示，在左側(cè)380V位置時(shí)，觸點(diǎn)1～2、5～6、9～10接通；在右側(cè)660V位置時(shí)，觸點(diǎn)3～4、7～8、11～12接通。

圖1 電壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)邏輯關(guān)系圖

如圖2，電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（1）連接控制變壓器（2）的輸入側(cè)的380V端子和660V端子，控制變壓器（2）的輸出側(cè)端子通過(guò)電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（1）的觸點(diǎn)分別連接660V控制接觸器（3）和380V控制接觸器（4）的控制線圈；660V控制接觸器（3）的主觸點(diǎn)輸入側(cè)接電源，其輸出側(cè)接660V變380V變壓器（8）；380V控制接觸器（4）的輸入側(cè)接電源，輸出側(cè)與660V變380V變壓器（8）的輸出側(cè)并聯(lián)，給電機(jī)M2（6）、電機(jī)M3（7）以及系統(tǒng)的控制回路供電。當(dāng)供電電壓是380V時(shí)，通電前，電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（1）轉(zhuǎn)到左側(cè)380V指示位置，此時(shí)控制變壓器（2）輸入側(cè)380V通電，輸出側(cè)的380V控制接觸器（4）線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，給電機(jī)M2（6）、電機(jī)M3（7）以及系統(tǒng)的控制回路直接接通電源電壓380V。此時(shí)主電機(jī)（5）啟動(dòng)時(shí)，首先星形接觸器（9）、和主接觸器（11）接通，延時(shí)數(shù)秒后，星形接觸器（9）斷電，角型接觸器（10）通電，電機(jī)持續(xù)運(yùn)行。當(dāng)供電電壓是660V時(shí)，通電前，電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（1）轉(zhuǎn)到右側(cè)660V指示位置，此時(shí)控制變壓器（2）輸入側(cè)660V通電，輸出側(cè)的660V控制接觸器（3）線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，660V變380V變壓器（8）的輸入側(cè)接通660V電源電壓，輸出側(cè)提供380V給電機(jī)M2（6）、電機(jī)M3（7）以及系統(tǒng)的控制回路直接接通電源電壓380V。此時(shí)主電機(jī)（5）啟動(dòng)時(shí)，始終保持星形接觸器（9）、和主接觸器（11）接通，并持續(xù)運(yùn)行。

圖2 電壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)示意圖

要特別強(qiáng)調(diào)的是，在送電前，務(wù)必確認(rèn)電壓切換開(kāi)關(guān)的位置是否與系統(tǒng)電壓一致，否則會(huì)造成電機(jī)等電氣件燒毀的嚴(yán)重事故。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的分析可以看出，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本方案的有益效果是：在交流額定電壓380V和660V兩種供電環(huán)境中工作時(shí)，不再需要靠人工來(lái)切換電機(jī)接線端子的星形和角型接線方式，而只需要通過(guò)一個(gè)電壓等級(jí)切換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，大大提高了工作效率。