CN104631541A - 一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，包括高压电动机（1），高压真空辅助接触器（6），电抗器（7），高压电源检测单元（9），高压保险（11），控制变压器（12），低压开关（13），过压保护器（20），主控制器（18），以及与主控制器相连的高压真空主接触器（5）、微机保护器（8）、自动真空断路器（10）、绝缘检测装置（15）、电机加热器控制装置（16）和停止按钮（17）；所述高压电动机内部还设有电机加热器、温度传感器和润滑检测开关。本发明使大功率高压电动机在挖掘机上安全启动、安全运行，满足了挖掘机使用经济性、环保性，以及操作的安全性和可靠性。

Description

一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***

技术领域

    本发明涉及一种电动液压挖掘机电动机安全运行保护***，具体是一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，属于挖掘机大功率电动机安全保护技术领域。

背景技术

超大型液压挖掘机有着灵活，效率高，结构简单，体积小，成本低的优点，深受大型矿山欢迎。随着全球环境恶化，能源紧缺等问题日益突出，节能减排已成为各行各业重点研究的对象。目前超大型液压挖掘机的发动机主要采用大功率柴油发动机和电动机，由于大功率柴油发动机效率低，油耗高噪音大，污染高，国内燃油价格高，生产厂家少，采购成本高，而电动机效率高，国内电网价格低，无污染，生产厂家较多，具有使用费用低，部件采购和维护成本低，绿色环保。因此，超大型电动液压挖掘机逐渐成为大型挖掘机节能减排的研究方向，在国内深受矿山欢迎。

以矿用100～400吨大型液压挖掘机为例，动力***功率至少500kw～1500KW，现行国家主流电网等级为220V、380V、6KV、10KV、35KV，受启动电流和挖掘机工况恶劣、工作电缆需随挖掘机移动，给电控空间较小。由于6KV作为大功率电动机在工业控制领域广泛应用，所需元器件体积较小，能够满足挖掘机电控空间小的要求，但电缆较细启动电流比380V降低15倍左右，若电动机全压直接启动，启动电流约为额定电流的6倍，液压挖掘机在启动时，负荷低，相当于空载启动，对电网冲击、电机寿命具有一定影响。因此，对保护、绝缘和安全距离比380V要求更高。

另外，矿用液压挖掘机受资源分布影响，主要使用在低温高寒、高湿度、高温、高海拔、高粉尘等恶劣的矿山环境中，振动冲击大，露天作业，且在低温状况下，电缆接头、电机绝缘会出现霜冻、冷凝现象，因此，对防水防尘防冻要求较高。

综上所述，若6KV/50hz电网电源作为大型液压挖掘机的电机能源，怎样使电动机能够安全可靠的运行成为目前急需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，能够在挖掘机启动时提供其所需要的负荷，且能够满足挖掘机在恶劣的工作环境中作业时，防水防尘防冻，耐高温，满足各种工况要求，使大功率高压电动机在挖掘机上安全启动、安全运行，满足挖掘机使用经济性、环保性，以及操作的安全性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，包括高压电动机，高压真空辅助接触器，电抗器，高压电源检测单元，高压保险，控制变压器，低压开关，过压保护器，主控制器，以及与主控制器相连的高压真空主接触器、微机保护器、自动真空断路器、绝缘检测装置、电机加热器控制装置和停止按钮；所述高压电动机内部还设有电机加热器、温度传感器和润滑检测开关；所述温度传感器和润滑检测开关与主控制器连接；

所述高压电动机通过高压真空主接触器接自动真空断路器，自动真空断路器接高压电源检测单元；

所述自动真空断路器通过高压保险接控制变压器，控制变压器通过低压开关分别接绝缘检测装置和电机加热器控制装置，所述电机加热器控制装置与电机加热器相连；

所述电抗器一端分别接过电压保护器和高压电动机，另一端通过高压真空辅助接触器接微机保护器，所述过电压保护器接地。

进一步地，自动真空断路器与主控器之间的线路上接有紧急停止按钮。

进一步地，还设有相序保护器，所述相序保护器通过导线均接在低压开关与电机加热器控制装置之间的线路上。

进一步地，还设有主监控器，所述主监控器与主控制器电连接。

优选地，主监控器为大型液晶显示屏。

与现有技术相比，本发明启动方式采购降压启动来降低大功率电动机启动电流，防止电网冲击；使用微机保护器防止电机缺相、过流保护；使用采用高压检测单元检测电网电压；使用自动真空断路器对整体***进行控制，超安全时进行自动保护；使用加热***防止电机受潮和冷凝；使用相序保护器防止电机反转；使用绝缘检测装置防止电器件绝缘老化漏电现象发生；通过控制变压器将6KV高压变为380V和24V安全操作电压；使用主控制器和急停***根据安全级别对***进行分级控制，并使用大屏幕监控器显示所有信息，并对异常现象进行同步显示和报警，从而很好的保护电动机在运行过程中安全可靠的工作，同时也很好的保护了工作人员的人身安全。本发明适用于大功率高压电动机，尤其适用于100～400吨大功率电动液压挖掘机。

附图说明

图1为本发明原理图。

图中：1.高压电动机，2.电机加热器，3.温度传感器，4.润滑检测开关，5.高压真空主接触器，6.高压真空辅助接触器，7.电抗器，8.微机保护器，9.高压电源检测单元，10.自动真空断路器，11.高压保险，12.控制变压器，13.低压开关，14.相序保护器，15.绝缘检测装置，16.电机加热器控制装置， 17.停止按钮，18.主控制器，19.主监控，20.过电压保护器，21. 紧急停止按钮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，包括高压电动机1，高压真空辅助接触器6，电抗器7，高压电源检测单元9，高压保险11，控制变压器12，低压开关13，过压保护器20，主控制器18，以及与主控制器18相连的高压真空主接触器5、微机保护器8、自动真空断路器10、绝缘检测装置15、电机加热器控制装置16和停止按钮17；所述高压电动机1内部还设有电机加热器2、温度传感器3和润滑检测开关4；所述温度传感器3和润滑检测开关4与主控制器18连接；

所述高压电动机1通过高压真空主接触器5接自动真空断路器10，自动真空断路器10接高压电源检测单元9；

所述自动真空断路器10通过高压保险11接控制变压器12，控制变压器12通过低压开关13接绝缘检测装置15和电机加热器控制装置16，电机加热器控制装置16与电机加热器2相连；

所述电抗器7一端分别接过电压保护器20和高压电动机1，另一端通过高压真空辅助接触器6接微机保护器8，所述过电压保护器接地20；

所述绝缘监测装置15通过导线均接在低压开关13与电机加热器控制装置16之间的线路上。

作为本发明对上述技术方案的改进，所述自动真空断路器10与主控器18之间的线路上接有紧急停止按钮21，当车辆具有不可抗拒因素，需要立即停止的时候，按下车辆上的紧急停按钮21，将立即断开自动真空断路器10，断开6kv高压电源，电动机停止运转，从而较好的保护工作人员的人身安全。

作为本发明对上述技术方案的进一步改进，所述相序保护器14通过导线均接在低压开关13与电机加热器控制装置16之间的线路上。相序 保护器主要起到防止电机反转的作用，通过相序保护器14检测电源相序，保证电动机电源相序正常，电动机能够按照顺时针方向旋转，防止主泵反向旋转。静止控制高压真空主接触器5和高压真空辅助接触器6触点闭合。

作为本发明对上述技术方案的进一步改进，本发明设有安全的人机界面，所述主控制器18连接有主监控器19。所述主监控器19为大型液晶显示屏。通过主监控器19对***缺相、过压、欠压、均压不平衡、过流、过载、过热、速度异常、通讯失败等现象进行显示，便于工作人员的监控和操作挖掘机。

本电动液压挖掘机动力***主要是采用电网6KV高压电，通过高压电源检测单元9，按下自动真空断路器10合闸按钮，高压真空主接触器5给高压电动机1供电和停电进行控制电动机工作和停止，带动主泵工作和停止。

启动时，在高压电机1前端通过主控制器18控制高压真空辅助接触器6导通，串入电抗器7；待电机运转5s后接通高压真空主接触器5，同时断开高压真空辅助接触器6，使得高压电机正常运行，来降低电动机启动电流对电网冲击。

通过自动真空断路器10下端引入6KV高压，经高压保险11，到控制变压器12变压为24V和380V安全电压，由低压开关13控制低压控制***，由整流为24V对整套控制***供电，有效地提高了机器运行的安全性。

高压电动机1内部设计电机加热器2、温度传感器3、润滑检测开关4，当检测长时间未工作，或者环境温度-10℃以下低温，由主控制器18控制电机加热器控制装置16工作，使用电机加热器2对高压电动机1进行加热干燥，待加热到正常状态后，才能启动高压电动机1，并通过主监控19显示，从而较好的保护电动机。

当缺少润滑油脂时，润滑检测开关4断开，主控制器18采集信息后控制高压真空主接触器5和高压真空辅助接触器6不能闭合，保证电动机轴承润滑***正常工作，防止电机缺少润滑脂卡死而烧坏电机。

通过微机保护器8对电机电流、电压采集，通过CAN总线与主控制器18进行信息交换，当发生高压主电机电流过流、电压过电压、缺相时，控制高压真空主接触器5和高压真空辅助接触器6触点处于断开，当不能断开时，控制自动真空断路器10立即断开。

通过主控制器对辅助继电器6进行控制；高压真空主接触器5工作的时候，高压真空辅助接触器6不能接通；接通高压真空辅助接触器6前，必须是高压真空主接触器5停止2分钟以上。

当车辆需要停车时，按下停止按钮17，通过控制器18断开高压真空主接触器5，使得电机断电停机，过电压保护器吸收电机停止时产生的电涌。再按下自动真空断路器10停止按钮，断开6kv高压电，断开挖机上高压电源。

绝缘检测装置15对挖掘机上6KV、380V、220V***漏电检测，如果发现漏电，自动立即停止自动真空断路器10，即断开6kv电源，电动机停止运转，有效地避免了意外的发生，保证了工作人员的人身安全和机器运行的安全性。

本发明应用工业电网6KV电源，用大功率电动机代替发动机，有效地防止了6KV强电机***在低温、高湿度，高温、高海拔环境中出现启动困难、过压、欠压、霜冻、冷凝、过热、过流、过载、缺相、电机反转、电机防2次启动、安全停车、紧急异常停车、速度等异常现象，保证了电动挖掘机6KV高压电动机能够安全运行，通过高效的功率控制策略实现电动机与液压泵功率的合理匹配，并在屏上显示所有工作状况数据，来保证挖掘机电机正常工作。

Claims (5)

1.一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，包括高压电动机（1），其特征在于，还包括高压真空辅助接触器（6），电抗器（7），高压电源检测单元（9），高压保险（11），控制变压器（12），低压开关（13），过压保护器（20），主控制器（18），以及与主控制器（18）相连的高压真空主接触器（5）、微机保护器（8）、自动真空断路器（10）、绝缘检测装置（15）、电机加热器控制装置（16）和停止按钮（17）；所述高压电动机（1）内部还设有电机加热器（2）、温度传感器（3）和润滑检测开关（4）；所述温度传感器（3）和润滑检测开关（4）与主控制器（18）连接；

所述高压电动机（1）通过高压真空主接触器（5）接自动真空断路器（10），自动真空断路器（10）接高压电源检测单元（9）；

所述自动真空断路器（10）通过高压保险（11）接控制变压器（12），控制变压器（12）通过低压开关（13）分别接绝缘检测装置（15）和电机加热器控制装置（16），所述电机加热器控制装置（16）与电机加热器（2）相连；

所述电抗器（7）一端分别接过电压保护器（20）和高压电动机（1），另一端通过高压真空辅助接触器（6）接微机保护器（8），所述过电压保护器接地（20）。

2. 根据权利要求1所述的一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，其特征在于，所述自动真空断路器（10）与主控器（18）之间的线路上接有紧急停止按钮（21）。

3. 根据权利要求1或2所述的一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，其特征在于，还设有相序保护器（14），所述相序保护器（14）通过导线接在低压开关（13）与电机加热器控制装置（16）之间的线路上。

4. 根据权利要求3所述的一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，其特征在于，还设有主监控器（19），所述主监控器（19）与主控制器（18）电连接。

5. 根据权利要求4所述的一种电动液压挖掘机大功率高压电动机安全运行保护***，其特征在于，所述主监控器（19）为大型液晶显示屏。