专利名称：矿用隔爆兼本质安全型驱动中心的制作方法
技术领域：
本发明矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，涉及一种应用于煤矿井下、隧道等具有瓦斯等爆炸性气体及煤尘等危险场所的电压变换、电机调速控制设备。
背景技术：
我国目前煤矿井下设备的供电方式为地面变电所一井下中央变电所一区域变电所一馈电开关一移动变电站一多个防爆变频器一多个防爆电机一多个工作机；
煤矿井下的装机设备功率大、设备多，包括煤矿井下皮带运输机，刮板机，风机，水泵等大型设备，这些设备电力供给、电机调速、软启、自动控制、设备间的电路连接、信号通信、保护兼容、防爆安全性能等综合性问题越来越突出，特别是大功率变频器与其它设备配合问题很多；由于变频器本身是一个巨大的干扰源，在使用中有会干扰其它设备的正常运行，造成与前级开关的配合等问题，使开关的漏电保护误动作；这种由于不同厂家的变频器本身设计原理及前级开关的设计方式不兼容，产生的相互之间不匹配造成的问题，实际中很难根本解决；由于井下的条件限制，不可能照搬地面上一般工业系统的解决方案，迫切要求有一种即可以解决电压变换、电机起动、调速，又要体积小、防爆、防水性能优良、高可靠性的一体化电气设备。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种能够在煤矿井下达到隔爆、防水要求的集电压变换、电机起动、调速和保护于一体的设备。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，包括矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用移动变电站用干式变压器和矿用隔爆兼本质安全型变频器；矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用移动变电站用干式变压器和矿用隔爆兼本质安全型变频器分别设置于三个独立的防爆箱体内；所述三个防爆箱体依次通过法兰连接；
所述矿用隔爆型高压真空配电装置的进线端1.1连接井下区域变电所输出高压电源， 矿用隔爆型高压真空配电装置的出线端1. 2连接矿用移动变电站用干式变压器的输入端； 所述矿用移动变电站用干式变压器的输出端连接矿用隔爆兼本质安全型变频器的输入端 3. 1 ；所述矿用隔爆兼本质安全型变频器的输出端3. 2,3. 3分别连接电机M1、M2。所述矿用隔爆型高压真空配电装置的电路结构为高压隔离开关SWl的输入端接矿用隔爆型高压真空配电装置的进线端1.1，高压隔离开关SWl的输出端接高压真空断路器Kl的输入端；所述高压真空断路器Kl的三相输出端Ul、U2、U3分别串接电流互感器 TA1、TA2、TA3后与矿用隔爆型高压真空配电装置的出线端1. 2连接；
变压器Tl的输入端连接高压隔离开关SWl的输出端Ua、Uc，变压器Tl的输出端连接综合保护部件的电源端；所述电流互感器TA1、TA2、TA3分别连接综合保护部件的输入端； 所述综合保护部件的通讯端连接第一显示器；所述第一显示器连接第一键盘。
所述矿用隔爆兼本质安全型变频器的电路结构包括第一变频电路、第二变频电路和风机电路；第一漏电保护电路与矿用隔爆兼本质安全型变频器的输入端3. 1连接；
所述第一变频电路的电路结构为熔断器Fl的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器的输入端3. 1，熔断器Fl的输出端依次串接真空接触器K2、进线电抗器Ll和第一滤波器后接第一整流单元的输入端；所述第一整流单元的正输出端al并接电阻Rl的一端、电容 Cl的一端、电容C2的一端、第一逆变单元的输入端bl和第二逆变单元的输入端b3，第一整流单元的负输出端a2并接电阻Rl的另一端、电容Cl的另一端、电容C2的另一端、第一逆变单元的输入端1^2和第二逆变单元的输入端b4;所述第一逆变单元的输出端接出线电抗器L2的输入端，所述第二逆变单元的输出端接出线电抗器L3的输入端，所述第一逆变单元的控制端和第二逆变单元的控制端分别连接第一控制板；所述第一控制板连接第二键盘； 所述出线电抗器L2、L3的输出端并接后接矿用隔爆兼本质安全型变频器的输出端3. 2 ；第二漏电保护电路与矿用隔爆兼本质安全型变频器的输出端3. 2连接； 所述第二变频电路的电路结构与第一变频电路的电路结构相同； 所述第二变频电路的熔断器F2的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器的输入端 3. 1 ；第二变频电路的出线电抗器L4、L5的输出端并接后接矿用隔爆兼本质安全型变频器的输出端3. 3 ；第二变频电路的第三漏电保护电路与矿用隔爆兼本质安全型变频器的输出端3. 3连接；
所述第一变频电路的第一控制板和第二变频电路的第二控制板分别连接主控制器；所述主控制器连接第二显示器；所述第二显示器连接鼠标；
所述风机电路的电路结构为熔断器F3的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器的输入端3. 1，熔断器F3的输出端串接真空接触器K4后接风机电动机M3 ；所述风机电动机M3 的输入端连接第四漏电保护电路。本发明与现有技术相比具有的有益效果是本发明将现有井下供电方式地面变电所一井下中央变电所一区域变电所一馈电开关一移动变电站一多个防爆变频器一多个防爆电机一多个工作机；变为地面变电所一井下中央变电所一区域变电所一隔爆兼本质安全型驱动中心一防爆电机一工作机；减少了中间环节，连接点少，连接电缆线短，降低了故障率，消除了因不同厂家设备之间不匹配造成的故障，设备的安全性、可靠性大为提高，本发明结构紧凑，节省了设备安装空间，可以广泛应用于矿井下、露天煤矿，港口、隧道等恶劣的环境中。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。图1是本发明的电路结构图2是矿用隔爆型高压真空配电装置的电路结构图； 图3是矿用隔爆兼本质安全型变频器的电路结构图。图中1为矿用隔爆型高压真空配电装置、2为矿用移动变电站用干式变压器、3为矿用隔爆兼本质安全型变频器、4为井下区域变电所输出高压电源、5为综合保护部件、6为第一显示器、7为第一键盘、8为第一变频电路、9为第二变频电路、10为风机电路、11为第一漏电保护电路、12为第一滤波器、13为第一整流单元、14为第一逆变单元、15为第二逆变单元、16为第一控制板、17为第二键盘、18为第二漏电保护电路、19为第三漏电保护电路、20 为第二控制板、21为主控制器、22为第二显示器、23为鼠标、M为第四漏电保护电路、25为第二滤波器、26为第二整流单元、27为第三逆变单元、观为第四逆变单元、29为第三键盘。
具体实施例方式本发明矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，包括矿用隔爆型高压真空配电装置1、 矿用移动变电站用干式变压器2和矿用隔爆兼本质安全型变频器3 ；矿用隔爆型高压真空配电装置1、矿用移动变电站用干式变压器2和矿用隔爆兼本质安全型变频器3分别设置于三个独立的防爆箱体内；所述三个防爆箱体依次通过法兰连接；
所述矿用隔爆型高压真空配电装置1的进线端1. 1连接井下区域变电所输出高压电源 4，矿用隔爆型高压真空配电装置1的出线端1. 2连接矿用移动变电站用干式变压器2的输入端；所述矿用移动变电站用干式变压器2的输出端连接矿用隔爆兼本质安全型变频器3 的输入端3. 1 ；所述矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输出端3. 2,3. 3分别连接电机Ml、 M2。所述矿用隔爆型高压真空配电装置1的电路结构为高压隔离开关SWl的输入端接矿用隔爆型高压真空配电装置1的进线端1.1，高压隔离开关SWl的输出端接高压真空断路器Kl的输入端；所述高压真空断路器Kl的三相输出端U1、U2、U3分别串接电流互感器 TA1、TA2、TA3后与矿用隔爆型高压真空配电装置1的出线端1. 2连接；
变压器Tl的输入端连接高压隔离开关SWl的输出端Ua、Uc,变压器Tl的输出端连接综合保护部件5的电源端；所述电流互感器TA1、TA2、TA3分别连接综合保护部件5的输入端；所述综合保护部件5的通讯端连接第一显示器6 ；所述第一显示器6连接第一键盘7。所述矿用隔爆兼本质安全型变频器3的电路结构包括第一变频电路8、第二变频电路9和风机电路10 ；第一漏电保护电路11与矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输入端 3. 1连接；
所述第一变频电路8的电路结构为熔断器Fl的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输入端3. 1，熔断器Fl的输出端依次串接真空接触器K2、进线电抗器Ll和第一滤波器12后接第一整流单元13的输入端；所述第一整流单元13的正输出端al并接电阻Rl的一端、电容Cl的一端、电容C2的一端、第一逆变单元14的输入端bl和第二逆变单元15的输入端b3，第一整流单元13的负输出端a2并接电阻Rl的另一端、电容Cl的另一端、电容 C2的另一端、第一逆变单元14的输入端1^2和第二逆变单元15的输入端b4 ；所述第一逆变单元14的输出端接出线电抗器L2的输入端，所述第二逆变单元15的输出端接出线电抗器 L3的输入端，所述第一逆变单元14的控制端和第二逆变单元15的控制端分别连接第一控制板16 ；所述第一控制板16连接第二键盘17 ；所述出线电抗器L2、L3的输出端并接后接矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输出端3. 2 ；第二漏电保护电路18与矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输出端3. 2连接；
所述第二变频电路9的电路与第一变频电路8的电路结构相同； 所述第二变频电路9的熔断器F2的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输入端3. 1 ；第二变频电路9的出线电抗器L4、L5的输出端并接后接矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输出端3. 3 ；第二变频电路9的第三漏电保护电路19与矿用隔爆兼本质安全型变频器3的输出端3. 3连接；
所述第一变频电路8的第一控制板16和第二变频电路9的第二控制板20分别连接主控制器21 ；所述主控制器21连接第二显示器22 ；所述第二显示器22连接鼠标23 ；
所述风机电路10的电路结构为熔断器F3的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器 3的输入端3. 1，熔断器F3的输出端串接真空接触器K4后接风机电动机M3 ；所述风机电动机M3的输入端连接第四漏电保护电路对。矿用隔爆型高压真空配电装置1对驱动中心进行整体的控制和保护，并作为矿用移动变电站用干式变压器2的高压配电使用；矿用移动变电站用干式变压器2实现高低压电流与电压的转换，提供变频器的电源供给；矿用隔爆兼本质安全型变频器3通过电力电子器件实现对电源频率的可控变化，保持磁通的恒定，从而对交流电机实现降低启动电流，可控调整电机转速的功能；三部分分别设置于三个独立的防爆箱体内并依次通过满足 GB8286-2005 的 600 X 600 的法兰连接。矿用隔爆兼本质安全型变频器3的电路结构包括第一变频电路8和第二变频电路9;第一变频电路8由熔断器F1、真空接触器K2、进线电抗器Li、第一滤波器12、第一整流单元13、电阻R1、电容Cl、C2、第一逆变单元14、第二逆变单元15、出线电抗器L2、L3、第一控制板16、第二键盘17和第二漏电保护电路18构成；熔断器Fl对电路进行短路与过载保护，真空接触器K2进行主电源的控制，进线电抗器Ll和第一滤波器12进行谐波抑制与保护，第一整流单元13将三相交流电源转化为直流电源，电容C1、C2组成中间平波单元，将脉动的电流与电压进行平波储能，变为较为平滑的电源，第一逆变单元14和第二逆变单元15 由功率电力电子器件IGBT组成，通过第一控制板16的触发控制将直流电源转化为频率、电压可调的交流电源，出线电抗器L2、L3对交流电源进行微分滤波，从而实现了变频调速功能。第二变频电路9由熔断器F2、真空接触器K3、进线电抗器L6、第二滤波器25、第二整流单元26、电阻R2、电容C3、C4、第三逆变单元27、第四逆变单元28、出线电抗器L4、L5、 第二控制板20、第三键盘四和第三漏电保护电路18构成。矿用隔爆兼本质安全型变频器3的变频电路的数量和结构可根据井下电机的数量和实际要求配置。本发明将现有井下供电方式地面变电所一井下中央变电所一区域变电所--馈电开关一移动变电站一多个防爆变频器一多个防爆电机一多个工作机；变为地面变电所一井下中央变电所一区域变电所一隔爆兼本质安全型驱动中心一防爆电机一工作机；减少了中间环节，连接点少，连接电缆线短，降低了故障率，消除了因不同厂家设备之间不匹配造成的故障，设备的安全性、可靠性大为提高，本发明结构紧凑，节省了设备安装空间，可以广泛应用于矿井下、露天煤矿，港口、隧道等恶劣的环境中。上述综合保护部件5包括具有保护与控制功能的电子电气部件，为现有技术；上述其余设备和电路均为现有技术；上述设备的供电和通讯方式均为现有技术。
权利要求
1.矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，包括矿用隔爆型高压真空配电装置(1)、矿用移动变电站用干式变压器(2)和矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)；其特征在于矿用隔爆型高压真空配电装置(1)、矿用移动变电站用干式变压器(2)和矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)分别设置于三个独立的防爆箱体内；所述三个防爆箱体依次通过法兰连接；所述矿用隔爆型高压真空配电装置(1)的进线端1. 1连接井下区域变电所输出高压电源(4)，矿用隔爆型高压真空配电装置(1)的出线端1.2连接矿用移动变电站用干式变压器 (2)的输入端；所述矿用移动变电站用干式变压器(2)的输出端连接矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输入端3. 1 ；所述矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输出端3. 2,3. 3分别连接电机Ml、M2。
2.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，其特征在于所述矿用隔爆型高压真空配电装置(1)的电路结构为高压隔离开关SWl的输入端接矿用隔爆型高压真空配电装置(1)的进线端1. 1，高压隔离开关SWl的输出端接高压真空断路器Kl的输入端；所述高压真空断路器Kl的三相输出端U1、U2、U3分别串接电流互感器TA1、TA2、TA3后与矿用隔爆型高压真空配电装置(1)的出线端1. 2连接；变压器Tl的输入端连接高压隔离开关SWl的输出端Ua、Uc，变压器Tl的输出端连接综合保护部件(5)的电源端；所述电流互感器TA1、TA2、TA3分别连接综合保护部件(5)的输入端；所述综合保护部件(5)的通讯端连接第一显示器(6)；所述第一显示器(6)连接第一键盘(7)。
3.根据权利要求1所述的矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，其特征在于所述矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的电路结构包括第一变频电路(8)、第二变频电路(9)和风机电路(10)；第一漏电保护电路(11)与矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输入端3. 1连接；所述第一变频电路(8)的电路结构为熔断器Fl的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输入端3. 1，熔断器Fl的输出端依次串接真空接触器K2、进线电抗器Ll和第一滤波器(12)后接第一整流单元(13)的输入端；所述第一整流单元(13)的正输出端al并接电阻Rl的一端、电容Cl的一端、电容C2的一端、第一逆变单元(14)的输入端bl和第二逆变单元(15)的输入端b3，第一整流单元(13)的负输出端a2并接电阻Rl的另一端、电容 Cl的另一端、电容C2的另一端、第一逆变单元(14)的输入端Μ和第二逆变单元(15)的输入端b4 ；所述第一逆变单元(14)的输出端接出线电抗器L2的输入端，所述第二逆变单元 (15)的输出端接出线电抗器L3的输入端，所述第一逆变单元(14)的控制端和第二逆变单元(15)的控制端分别连接第一控制板(16);所述第一控制板(16)连接第二键盘(17);所述出线电抗器L2、L3的输出端并接后接矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输出端3. 2 ；第二漏电保护电路(18)与矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输出端3. 2连接；所述第二变频电路(9)的电路结构与第一变频电路(8)的电路结构相同；所述第二变频电路(9 )的熔断器F2的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器(3 )的输入端3. 1 ；第二变频电路(9)的出线电抗器L4、L5的输出端并接后接矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输出端3. 3 ；第二变频电路(9)的第三漏电保护电路(19)与矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输出端3. 3连接；所述第一变频电路(8)的第一控制板(16)和第二变频电路(9)的第二控制板(20)分别连接主控制器(21);所述主控制器(21)连接第二显示器(22);所述第二显示器(22)连接鼠标(23)；所述风机电路(10)的电路结构为熔断器F3的输入端接矿用隔爆兼本质安全型变频器(3)的输入端3. 1，熔断器F3的输出端串接真空接触器K4后接风机电动机M3 ；所述风机电动机M3的输入端连接第四漏电保护电路(24)。
全文摘要
本发明矿用隔爆兼本质安全型驱动中心，涉及一种应用于煤矿井下、隧道等具有瓦斯等爆炸性气体及煤尘爆炸危险的危险场所的电压变换、电机调速控制设备；所要解决的技术问题是提供一种能够在煤矿井下达到隔爆、防水要求的集电压变换、电机起动、调速和保护于一体的设备；采用的技术方案是矿用隔爆型高压真空配电装置、矿用移动变电站用干式变压器和矿用隔爆兼本质安全型变频器分别设置于三个独立的防爆箱体内；三个防爆箱体依次通过法兰连接；本发明可以广泛应用于矿井下、露天煤矿，港口、隧道等恶劣的环境中。
文档编号H02P27/04GK102290714SQ20111023452
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者张义堂, 郭福香 申请人:郭福香