一种基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电气设备及电气工程技术领域，特别涉及一种基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路。


背景技术：

[0002]
目前，国家提出“创建绿色环保低碳港口”，对传统的轮胎式龙门吊 (rtg)进行“油改电”改造(e-rtg)，能够减少对能源的消耗和对大气的污染。e-rtg采用的是低空滑触线供电方式，其工作原理为：在作业堆场架设由城市电网供电的滑触线，通过e-rtg集电小车集电器上的碳刷与滑触线滑动接触，从而实现移动供电。当e-rtg需要到其他堆场作业时，则需切换到小柴油发动机供电，切断市电供电并收回集电小车。到相应的堆场再将集电小车伸出，重新将集电器引导入滑触线后切换成市电供电。
[0003]
现有的双碳刷组取电的集电小车，当采用柴油发动机供电时，基本上都没有任何措施用于检测集电器上的碳刷是否正常处于滑线中，一旦出现集电器的碳刷未能正常进入滑线或在作业过程中异常掉出滑道的情况，靠操作司机主动观察很难及时发现，且该处又是视野盲区，基本都是情况比较严重时才会有所发觉，容易造成集电小车的损坏及滑线大面积的破坏，引起较大的经济损失。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型提供了一种基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路，可以有效解决上述当采用柴油发动机供电时出现掉碳刷情况所引起的损失的问题。
[0005]
本实用新型是这样实现的：
[0006]
一种基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路，用于柴油发动机供电时掉碳刷的检测，与集电小车集电器上的左侧碳刷、右侧碳刷相连，所述左侧碳刷、所述右侧碳刷分别具有a相、b相、c相、d相，包括：四级接触器电路、主接触器控制回路，所述四级接触器电路与所述主接触器控制回路通过其共有的四级接触器、地相碳刷检测中间继电器、相序继电器联锁起来，所述四级接触器的触点1-8、所述地相碳刷检测中间继电器的线圈以及所述相序继电器的检测输入端连接于所述四级接触器电路中，所述四级接触器的线圈、所述相序继电器的触点11/14以及所述地相碳刷检测中间继电器的触点11/14连接于所述主接触器控制回路中；通过所述左侧碳刷或者所述右侧碳刷的某一相线没有进入滑触线从而控制所述主接触器控制回路不通，以实现报故障提醒掉碳刷。
[0007]
作为进一步改进的，所述四级接触器电路包括：四级接触器k1的触点 1-8、四级接触器k2的触点1-8、地相碳刷检测中间继电器k5a的线圈、地相碳刷检测中间继电器k6a的线圈、相序继电器k03a的检测输入端、相序继电器k03b的检测输入端、第一空气开关q1；所述四级接触器k1的触点 1/3/5/7分别连接于所述左侧碳刷的a相/b相/c相/地相，并且定义所述四级接触器k1的触点1/3/5与所述左侧碳刷的a相/b相/c相的连接点分别为节点k1-1、节点k1-3、节点k1-5，所述四级接触器k1的触点2/4/6分别连接于所述第一空气开关q1之后与
所述四级接触器k1的触点8一起连接至外部电源处，所述地相碳刷检测中间继电器k5a的线圈连接于所述左侧碳刷的a相与地相之间，所述相序继电器k03a的检测输入端的l1/l2/l3 端子分别连接至所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5，所述四级接触器电路还通过所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5连接至所述主接触器控制回路。
[0008]
作为进一步改进的，所述四级接触器k2的触点1/3/5/7分别连接于所述右侧碳刷的a相/b相/c相/地相，并且定义所述四级接触器k2的触点 1/3/5与所述右侧碳刷的a相/b相/c相的连接点分别为节点k2-1、节点 k2-3、节点k2-5，所述四级接触器k2的触点2/4/6分别连接于所述第一空气开关q1之后与所述四级接触器k2的触点8一起连接至外部电源处，所述地相碳刷检测中间继电器k6a的线圈连接于所述右侧碳刷的a相与地相之间，所述相序继电器k03b的检测输入端的l1/l2/l3端子分别连接至所述节点k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5，所述四级接触器电路还通过所述节点k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5连接至所述主接触器控制回路。
[0009]
作为进一步改进的，所述主接触器控制回路包括：三联空气开关f11、三联空气开关f12、变压器t11、变压器t12、第三空气开关f12a、电源检测继电器k03的线圈，四级接触器k1的线圈、四级接触器k2的线圈，还包括：依次串联的第二空气开关f11a、吸合命令继电器k0208的触点5/9、第三中间继电器k012的触点6/10、电源检测继电器k03的触点11/14、地相碳刷检测中间继电器k5a的触点11/14、地相碳刷检测中间继电器k6a的触点11/14、相序继电器k03a的触点11/14、相序继电器k03b的触点11/14、紧停开关s2，所述四级接触器k1的线圈、所述四级接触器k2的线圈并联之后一端连接在所述紧停开关s2之后，另一端连接至所述变压器的第1脚，所述变压器t11的第4脚连接于所述第二空气开关f11a之前，所述变压器的第5/2/3脚在连接所述三联空气开关f11之后分别连接至所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5；所述第三空气开关f12a的一端连接至所述变压器t12的第4脚，所述第三空气开关f12a的另一端串联所述电源检测继电器k03的线圈之后连接至所述变压器t12的第1脚，所述变压器t12 的第5/2/3脚在连接所述三联空气开关f12之后分别连接至所述节点k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5。
[0010]
本实用新型的有益效果是：所述四级接触器电路与所述主接触器控制回路通过其共有的四级接触器、地相碳刷检测中间继电器、相序继电器联锁起来，在e-rtg以柴油发动机进场时，集电小车的地相碳刷没有进入滑线，相线和地线将不构成回路，这时地相碳刷检测中间继电器不吸合，或者当相线没有进入滑线时，相序继电器报错，触点也不吸合，这时主接触器控制回路不通，线圈不得电，无法进行柴/市电切换，同时在换电区处报故障以提示掉碳刷。从而可以及时提醒作业人员，有效避免了集电小车的损坏及滑线大面积的破坏，减少经济损失。
附图说明
[0011]
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0012]
图1是本实用新型第一实施例提供的柴油发动机供电时四级接触器电路的电路
图。
[0013]
图2是本实用新型第一实施例提供的柴油发动机供电时主接触器控制回路的电路图。
[0014]
图3是本实用新型第一实施例提供的市电供电时基于电流检测的集电小车掉碳刷检测电路图。
[0015]
图4是本实用新型第一实施例提供的各电路与plc连接的电路图。
[0016]
图5是本实用新型第二实施例提供的柴电市电结合的电路图。
具体实施方式
[0017]
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0019]
在本实用新型第一实施例中，参照图1所示，一种基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路，用于柴油发动机供电时掉碳刷的检测，与集电小车集电器上的左侧碳刷、右侧碳刷相连，所述左侧碳刷、所述右侧碳刷分别具有a相1l1、b相1l2、c相1l3、d相1pe以及a相2l1、b相2l2、c相2l3、d相2pe，包括：四级接触器电路、主接触器控制回路，所述四级接触器电路与所述主接触器控制回路通过其共有的四级接触器、地相碳刷检测中间继电器、相序继电器联锁起来，
[0020]
所述四级接触器的触点1-8、所述地相碳刷检测中间继电器的线圈以及所述相序继电器的检测输入端连接于所述四级接触器电路中，
[0021]
所述四级接触器的线圈、所述相序继电器的触点11/14以及所述地相碳刷检测中间继电器的触点11/14连接于所述主接触器控制回路中；
[0022]
通过所述左侧碳刷或者所述右侧碳刷的某一相线没有进入滑触线从而控制所述主接触器控制回路不通，以实现报故障提醒掉碳刷。
[0023]
参照图1所示，所述四级接触器电路包括：四级接触器k1的触点1-8、四级接触器k2的触点1-8、地相碳刷检测中间继电器k5a的线圈、地相碳刷检测中间继电器k6a的线圈、相序继电器k03a的检测输入端、相序继电器k03b的检测输入端、第一空气开关q1；所述四级接触器k1的触点1/3/5/7 分别连接于所述左侧碳刷的a相1l1、b相1l2、c相1l3、d相1pe，并且定义所述四级接触器k1的触点1/3/5与所述左侧碳刷的a相/b相/c相的连接点分别为节点k1-1、节点k1-3、节点k1-5，所述四级接触器k1的触点2/4/6分别连接于所述第一空气开关
q1之后与所述四级接触器k1的触点8一起连接至外部电源(约440v)处，所述地相碳刷检测中间继电器k5a 的线圈连接于所述左侧碳刷的a相与地相之间，所述相序继电器k03a的检测输入端的l1/l2/l3端子分别连接至所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5，所述四级接触器电路还通过所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5连接至所述主接触器控制回路。
[0024]
参照图1所示，所述四级接触器k2的触点1/3/5/7分别连接于所述右侧碳刷的a相/b相/c相/地相，并且定义所述四级接触器k2的触点1/3/5 与所述右侧碳刷的a相/b相/c相的连接点分别为节点k2-1、节点k2-3、节点k2-5，所述四级接触器k2的触点2/4/6分别连接于所述第一空气开关 q1之后与所述四级接触器k2的触点8一起连接至外部电源处，所述地相碳刷检测中间继电器k6a的线圈连接于所述右侧碳刷的a相与地相之间，所述相序继电器k03b的检测输入端的l1/l2/l3端子分别连接至所述节点 k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5，所述四级接触器电路还通过所述节点k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5连接至所述主接触器控制回路。
[0025]
参照图2所示，所述主接触器控制回路包括：三联空气开关f11、三联空气开关f12、变压器t11、变压器t12、第三空气开关f12a、电源检测继电器k03的线圈，四级接触器k1的线圈、四级接触器k2的线圈，还包括：依次串联的第二空气开关f11a、吸合命令继电器k0208的触点5/9、第三中间继电器k012的触点6/10、电源检测继电器k03的触点11/14、地相碳刷检测中间继电器k5a的触点11/14、地相碳刷检测中间继电器k6a的触点 11/14、相序继电器k03a的触点11/14、相序继电器k03b的触点11/14、紧停开关s2，其中：所述四级接触器k1的线圈、所述四级接触器k2的线圈并联之后一端连接在所述紧停开关s2之后，另一端连接至所述变压器的第1脚，所述变压器t11的第4脚连接于所述第二空气开关f11a之前，所述变压器的第5/2/3脚在连接所述三联空气开关f11之后分别连接至所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5；所述第三空气开关f12a的一端连接至所述变压器t12的第4脚，所述第三空气开关f12a的另一端串联所述电源检测继电器k03的线圈之后连接至所述变压器t12的第1脚，所述变压器t12的第5/2/3脚在连接所述三联空气开关f12之后分别连接至所述节点k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5。
[0026]
作为进一步改进的，所述节点k1-1、所述节点k1-3、所述节点k1-5 与所述相序继电器k03a的检测输入端之间还分别连接有保险x26，所述节点k2-1、所述节点k2-3、所述节点k2-5与所述相序继电器k03b的检测输入端之间也分别连接有保险x26。
[0027]
上述吸合命令继电器k0208的线圈是在柴油发动机室，在司机室具有一市电吸合断开旋钮以及一控制器(型号为ig-nt gc)，通过所述市电吸合断开旋钮以及所述控制器来控制所述吸合命令继电器k0208的线圈，从而控制所述吸合命令继电器k0208的触点的吸合。当市电断开而采用柴油发动机进场时，所述吸合命令继电器k0208的线圈相应动作，从而所述吸合命令继电器k0208的触点5/9闭合。
[0028]
上述第三中间继电器k012是电气房中柴市电切换中间继电器，所述第三中间继电器k012的线圈在电气房，当由柴油发动机供电切换为市电时，所述第三中间继电器k012的线圈相应动作，从而控制所述第三中间继电器 k012的的触点6/10闭合。当司机室旋钮选择在市电吸合时，所述第三中间继电器k012的线圈得电吸合，从而所述第三中间继电器k012的触点6/10 接通。在柴油发动机供电状态下，当碳刷正常进滑线时，相序继电器，中间继电
器是吸合状态；当碳刷没进滑线时，相序继电器，中间继电器都是断开状态。
[0029]
上述各电器元件均可市售，比如所述四级接触器k1、k2的型号是 lc1f2254，所述地相碳刷检测中间继电器k5a、k6a的型号是rxm4ab2p7，所述相序继电器k03a、k03b型号是3ug4512-1br20，所述变压器t11型号是sp-tbs-32000，所述变压器t12型号是sp-tbs-30300，所述第一空气开关q1型号是s5n630，所述三联空气开关f11型号是osmc32n1c4，所述三联空气开关f12型号是osmc32n1c20。
[0030]
参照图1-2所示，当e-rtg需要到其他堆场作业时，切断市电供电并收回集电小车，用柴油机供电走到目标堆场，伸出集电小车重新导入滑线，此时检测集电小车是否掉碳刷的工作原理是：
[0031]
所述四级接触器电路与所述主接触器控制回路通过其共有的四级接触器、地相碳刷检测中间继电器、相序继电器联锁起来；当所述变压器t12 正常工作时，所述电源检测继电器k03的线圈得电吸合，从而所述电源检测继电器k03的触点14/11接通；当发动机控制器输出吸合命令时，所述吸合命令继电器k0208的线圈吸合，从而所述吸合命令继电器k0208的触点5/9接通；
[0032]
此时接着可以根据以下条件进行判断是否掉碳刷：
[0033]
①
若集电小车的地相碳刷没有进入滑线，相线和地线将不构成回路，这时中间继电器(地相碳刷检测中间继电器k5a、k6a至少之一)不吸合；
[0034]
②
或者当相线没有进入滑线时，相序继电器(k03a、k03b至少之一) 报错，触点也不吸合；
[0035]
当出现上述两种情况中至少一种时，主接触器控制回路不通，线圈不得电，无法进行柴油/市电切换，同时在换电区处报故障，以提示掉碳刷。
[0036]
从而可以及时提醒作业人员，有效避免了集电小车的损坏及滑线大面积的破坏，减少经济损失。
[0037]
应当理解的是，所述换电区是指：当龙门吊上的换电摆臂限位碰到滑线上固定的挡块时，该处位置就为换电区。通过所述相序继电器与所述地相碳刷检测中间继电器的辅助触点，串联一个信号到plc，通过编写程序来实现故障报警。
[0038]
参照图3所示，当切换成市电运行状态后，检测是否掉碳刷的电路是：
[0039]
一种基于电流检测的集电小车掉碳刷检测电路，用于市电供电时掉碳刷的检测，与集电小车集电器上的左侧碳刷、右侧碳刷相连，所述左侧碳刷、所述右侧碳刷分别具有a相、b相、c相、d相，包括：电流互感器u1、电流检测继电器u2以及第一空气开关q1，所述左侧碳刷、所述右侧碳刷的 a相、b相、c相分别连接至所述第一空气开关q1之后与所述左侧碳刷、所述右侧碳刷的地相一起连接至外部电源处，所述电流互感器u1穿过所述左侧碳刷或者所述右侧碳刷之一的a相、b相、c相设置，所述电流互感器u1 的电流输出端与所述电流检测继电器u2的感应线圈连接，所述电流检测继电器u2的触点端连接至外部报警电路。具体的，通过与plc控制器连接，输入所述电流检测继电器u2的对应信号，通过编写程序来实现故障报警。从而可以及时提醒作业人员，有效避免了集电小车的损坏及滑线大面积的破坏，减少经济损失。
[0040]
上述电路中所述电流互感器u1型号是alh-0.66 80ⅱ150/5，所述电流检测继电器u2的型号是rm17jc00mw。
[0041]
当切换成市电运行状态后，因双碳刷组取电使得四级接触器方案不起作用、无法实现掉碳刷检测的问题(此时四级接触器k1/k2的触点1/2、3/4、 5/6、7/8处于接通，参照图3所示，图3为简化图)，此时采用电流检测方案，具体的，采用零序电流检测模式，即：正常情况下，三相电流的相量和等于零，公式为ia+ib+ic＝0，若出现集电小车某相掉碳刷的情况，这时穿过所述电流互感器u1的三相电流相量和不等于零，其相量和为 ia+ib+ic＝i，通过与所述电流检测继电器u2预定动作电流值ie相比较，如i＞ie，则所述电流检测继电器u2保护动作，经plc控制使正在工作的大车停止动作。从而可以及时提醒作业人员，有效避免了集电小车的损坏及滑线大面积的破坏，减少经济损失。
[0042]
参照图4所示，当采用柴油发动机供电或者市电供电时，相应的信号还连接至plc控制器，这里现有的plc控制器采用的型号是 6es7317-2ek13-0ab0。具体与plc控制器的连接关系是：
[0043]
所述四级接触器k2的触点33连接至24v电源，所述四级接触器k2的触点34之后串联所述四级接触器k1的触点33/34之后连接至plc控制器的管脚i29.1，作为市电供电时的输入信号；
[0044]
所述电流继电器u2的触点11连接至24v电源，所述电流继电器u2的触点12连接至plc控制器的管脚i27.6，作为市电状态的掉碳刷检测点；
[0045]
所述柴电连接继电器k3的触点33连接至24v电源，所述柴电连接继电器k3的触点34连接至plc控制器的管脚i29.0，作为柴油机供电时的输入信号；
[0046]
所述地相碳刷检测中间继电器k5a的触点24连接至24v电源，所述地相碳刷检测中间继电器k5a的触点21之后依次串联所述地相碳刷检测中间继电器k6a的的触点24/21、所述相序继电器k03a的触点14/11、所述相序继电器k03b的触点14/11之后连接至plc控制器的管脚i20.7，作为柴油发动机供电时的掉碳刷检测点。
[0047]
本实用新型还提供了第二实施例，参照图5所示，可以将基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路与基于电流检测的集电小车掉碳刷检测电路结合起来，合并为一个电路在不同的供电状态时分别检测是否掉碳刷，其实质是在基于四级接触器的集电小车掉碳刷检测电路的基础上，增加电流互感器和电流检测继电器(市电状态时检测电路的核心元器件)。由于当切换成市电运行状态后，因双碳刷组取电使得四级接触器方案不起作用，在市电状态，所述四级接触器k1、k2处于闭合状态，此时所述四级接触器k1、k2的触点1/2、3/4、5/6、7/8是接通的，其他的工作原理类似于第一实施例中市电状态时的工作原理。合并后的电路分别实现在柴油发动机供电和在市电供电时的检测。
[0048]
以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。