专利名称：手持三相电器综合控制箱的制作方法
技术领域：
一种手持三相电器综合控制箱，用于煤矿井下煤电钻等手持电动工具的检漏、短路、断相、过载保护等综合控制，属于煤矿电气领域。
目前，煤矿广泛使用KSGZ－2.05／0.66～0.38型矿用煤电钻变压器装置，作为对手持煤电钻的供电和保护之用。(见1980年煤炭工业部供应局、设计管理局编写的煤炭工业部归口分配专用设备手册528页～535页)。该装置由隔爆外壳、主变压器及控制保护系统芯子等部分组成，其控制保护系统芯子上的电路图如
图1所示。隔爆外壳采用钢板焊接半圆轴门型结构，外壳上部有一接线腔，作为引进引出电缆线用。主变压器为三相干式B级绝缘，安装在壳体内腔后半部，控制保护系统芯子上的电路原理是这样的1.远距离停送电控制采用四芯电缆，先导回路工作原理，用煤电钻手柄开关DJ的起、停来控制127V网路的通、断，做到煤电钻不工作127V电缆不带电。其电气原理如图1所示。合DJ→BG4导通→J3吸合→CJ吸合→煤电钻运行。CJ同时吸合，S2已打开，先导回路与127V电网隔离，J3的保持吸合靠LH3感应电流来维持。当DJ打开时，LH3电流消失→J3释放→J3－1打开→CJ释放→煤电钻断电。2.漏电保护当CJ接通，电路执行漏电保护任务，漏电电阻动作值为RC。当CJ未接通或跳闸释放情况下，电路是执行漏电闭锁监视任务。漏电闭锁电阻值为RB，漏电保护电路转换为漏电闭锁状态，是通过CJ的一对常闭辅助触点S，改变测量电桥桥臂电阻来实现。当交流接触器负荷侧不漏电时网络对地绝缘电阻r＞RB，测量电桥c－d两端输出电压Ucd＞0，BG1导通，BG2截止，BG3导通，J1吸合，J1－1常开接点J1－2、J1－3闭合，为DJ起动准备条件。若有接地漏电故障存在，则r≤RB，Ucd≤0，BG1截止，BG2导通，BG3截止，J1释放，J1－1、常闭触点J1－2、J1－3闭合，煤电钻无法送电。当煤电钻正常运行情况时出现接地、漏电故障，则Ucd≤0，J释放，J1－1打开、CJ断电，J1－3打开，常闭触点J1－2闭合，黄灯灭，红灯亮。此时S1闭合，电路转换为闭锁检测状态，故障消除后重新起动煤电钻工作。3.短路保护当交流接触器负荷侧发生两相或三相短路，其短路电流在电流互感器LH1或LH2的二次线圈产生感应电流，在选择电阻R16、R18或R19、R21产生压降，经桥式整流击穿稳压管W6，触发单晶管UJT，使可控硅SCR导通，执行继电器J2吸合，J2－1打开，CJ断电释放，J2－2闭合。继电器J2因可控硅SCR导通而自保。排除故障后重新分合一次隔离开关方可恢复正常工作。4.过载保护采用热继电器来完成，保护范围10～16安培。
现有技术的不足之处在于容量不能适应功率日益增大的电器设备的需要，控制装置的控制方式专门化，不能满足近来出现的多种127V级电器的要求；体积大，份量重，使用时另行配置沼气检测断电器，这样增加了机电设备数和设备投资；主变压器始终带电，造成内腔温度高的缺陷。
本实用新型的目的是设计一种新的手持三相电器控制箱，采用交流电源越级式先导控制环节，使得不仅127V级侧电缆在煤电钻不工作时不带电，而且主变压器也不带电，从而避免了空载时电流空耗并转换成热量，使腔体内半导体电子器件随温度增高而可靠性锐减，故障率骤升的弊病。
本实用新型的技术方案是采用矩形薄壳拱式防爆外壳，腔体分为两部分；接线腔和主腔，接线腔内有接线端子和引线喇叭口，主腔和接线腔由接线端子连通；主腔内有电气芯架，电器元件均置于电器架子上。其电路原理是外电源通入装置后经主熔断保护器接入控制变压器变压，其36V级绕组向稳压电源输出电源并向电磁执行机构提供工作电源。接通手持三相电器手把上的开关，由控制变压器12V绕组、主回路分合点接触器常闭辅助触点、一个电流互感器辅助绕组、中间继电器常闭触点、手把开关中间触点、手持三相电器中间绕组及两边两个绕组、手把两边两触点，两个互感器取样绕组、主变压器绕组、中间继电器另一个常闭触点、另一个电流互感器辅助绕组组成回路，从而在两个电流互感器主绕组中产生感应电流，送入综合匹配板，经叠加、整流处理后，输出一个信号到电子逻辑控制电路进行处理和确认，然后使执行电器动作。在这个过程中，电子逻辑控制电路使外配的指示信号发光二极管亮，接着中间继电器和主接触器的一些触点依次断开，从而切断12V先导取样回路；而另一些触点依次合上，接通主变压器输出回路，使得三相手持电器得到电源而进入工作状态。工作电流流过电流互感器取样绕组产生感应电流送至综合匹配板，一方面作为装置实行电流保护的输入信号，一方面为维持先导控制状态的保护信号，经匹配板送至电子逻辑控制电路使执行电路正常工作。在需要停机时，松开手把开关，切断主回路电源流向手持三相电器的电流，电器停止工作，电流互感器取样绕组的感应电流消失，导致先导控制环节工作信号消失，使电子逻辑控制电器中的执行继电器释放，中间继电器、主接触器的绕组依次失电，相应主触点和辅助触点回复到初始状态，装置再次进入准备工作状态。
本实用新型的特征在于电器芯架上的电路由三组功能电路组成由隔离开关KG、熔断保护器RL1、RL2、主变压器BZ、玻壳熔断器RB、主熔断器RL3以及电子逻辑控制电路的一部分构成综合保护电路；由控制变压器36V级绕组、稳压电源WY、主接触器、中间继电器绕组、电磁执行机构等组成执行电路；由手把开关、控制变压器BK12V级绕组、主接触器常闭辅助触点C－2、电流互感器LH1辅助绕组、中间继电器常闭触点JZ1－6、电子逻辑控制电路的另一部分等组成逻辑电路。
图1为现有技术电路图2为本实用新型结构示意图；图3为本实用新型电气原理图。
下面结合实例对本实用新型进一步加以详叙手持三相电器综合控制箱的防爆外壳采用矩形薄壳拱式，腔体分为两部分接线腔(1)和主腔(2)结构如图2所示。接线腔(1)内有接线端子(3)和引线喇叭口(4)。主腔和接线腔由接线端连通，主腔内有电气芯子(5)，电气元件置于电气芯子上。本实用新型的电路是这样的(如图3所示)综合保护电路用于分断电路和安全隔离的隔离开关KG合上后，外电源通入本装置。熔断器RL1接开关KG和控制变压器BK、经玻壳熔断器RB及熔断器RL2构成主回路过流保护电路。控制变压器BK的36V绕组使稳压电源WY获得输入电源，使其向控制系统输出高质量的、带有截止限流保护的直流稳压电源作为电子逻辑控制电路的电源。同时也为各电磁执行机构提供工作电源。设备此时进入准备工作状态。安装在防爆煤电钻等防爆手持三相电器手把上的开关KD的中间触点和中间继电器常闭触点JZ1－6相串连后，再接电流互感器LH1辅助绕组、主回路分合用的主接触器常闭辅助触点C－2及控制变压器BK12V级绕组。手持三相电器DD中间绕组、主变压器BZ的两边两绕组和中间绕组、中间继电器常闭触点JZ1－4、电流互感器辅助绕组构成先导取样回路，从而在电流互感器LH1和LH2主绕组中产生感应电流。该两路感应电流送入综合匹配电路ZH的HL1和HL2端，经其中的先导预处理回路叠加、整流等处理后在ZH的XD端输出一个信号电压至电子逻辑控制电路JD的XD端，经电子逻辑控制电路中先导逻辑回路处理并确认信号真实可靠后，输出先导工作信号，使执行继电器J动作，带动中间继电器JZ1动作，并使中间继电器JZ2动作。由于JZ2常开触点JZ2－1动作，使主继电器C吸合，其常开主触点C－1、C－3、C－5给主变压器BZ供以外接主电源。在这一过程中，电子逻辑电路JD的DG1端输出高电平，使发光二极管DG1亮、中间继电器JZ1常闭触点JZ1－4、JZ1－6和主接触器辅助常闭触点C－2依次断开，从而切断前述12V先导取样回路；中间继电器JZ1常开触点JZ1－3、JZ1－5和主接触器辅助常开触点C－7依次合上，接通变压器输出回路，使三相手持电器得到电源而进入工作状态。送至匹配电路ZH上的HL1和HL2两端和感应电流，一方作为装置实行电流保护的输入信号输入JD的DL端，一方作为维持先导控制状态的保持信号，仍从匹配电路ZH的XD输出，而输入JD的XD端，由于电子先导逻辑回路以集成块IC1－4为主组成的先导控制环节中设有二极管D4、电容C3、电阻R44构成的快速开机识别、延时停止识别电路，故在前述12V先导取样回路断开、电流互感器LH1、LH2取样绕组中再次产生感应电流的毫秒级时间间隔空隙中，保持先导控制状态不变，使整个装置正常工作。在需要停机的时候，松开手把开关KD，切断主回路电源流向手持三相电器的回路后，三相手持电器停止工作。由于取样电流互感器LH1、LH2取样绕组中的感应电流消失，进而导致先导控制环节工作信号消失，电子逻辑电路中的继电器JD的执行继电器J释放，造成中间继电器JZ1、JZ2和主接触器C的绕组依次失电，相应的主触点和辅助触点回复到初始状态，装置再次进入准备工作状态。本电路的漏电保护是这样的当KD接通，电路执行漏电保护任务，漏电电阻动作值为RC。当KD未接通，电路是执行漏电闭锁监视任务。漏电闭锁电阻值RB，当交流接触器负荷侧不漏电时，网路对地绝缘r＞RB，使IC2－3正极端为低电位，DR3输出为低电平，J1吸合，进入准备工作状态。若有接地漏电故障存在，则r≤RB，IC2－3正极端为高电位，DR3输出为高电平，J释放，DG1绿灯灭，DR3红灯亮，手持三相电器无法送电。故障消失后，可重新起动，手持三相电器工作。本装置过载短路保护是这样的当交流接触器负荷侧发生两相或三相短路，其短路电流将在电流互感器LH1或LH2的二次线圈产生感应电流，送入综合匹配板ZH1的HL1和HL2端，经电阻R31、R32产生压降叠加、整流等处理后，在ZH的XD端输出一个信号电压至电子逻辑控制电路JD的DL端，经IC1－1限压放大后使IC1－2(过载时为IC1－3)的正极端为高电位，DR1(过载时为DR2)输出高电平，使J释放，DG1绿灯灭，DR1(过载时为DR2)红灯亮，切断主回路电源，使煤电钻无法工作。
本实用新型和现有技术相比较具有手持三相电器不工作时不仅负载电缆不送电，而且主变压器不送电，从而节电、降低主腔内的温度和提高整个装置的可靠性的优点。
权利要求1.一种手持三相电器综合控制箱，由接线腔和主腔组成防爆外壳、主变压器、控制保护系统电路等组成。其特征在于控制保护系统电路置于主腔内的电气芯架上，其电路是综合保护电路隔离开关KG经熔断器RL1、玻壳熔断器RB、熔断器RL2接入控制变压器BK；控制变压器BK36V绕组接稳压电源WY和主接触器C、中间继电器JZ1、JZ2，常闭触点JZ2-1、JZ1-4；先导取样控制电路控制变压器BK12V级绕组经中间继电器常闭触点C-2、互感器LH1、手把开关中间触点、中间绕组、手持三相电器中间绕组、两边两绕组、互感器LH2、主变压器BZ两边两绕组、中间绕组、继电器常闭触点JZ1-4产生感应电流，从LH1、LH2出来的感应电流送入综合匹配板ZH的HL1和HL2端，在ZH线路中进行叠加、整流，XD端输出信号电压至电子逻辑电路JD的XD端；电子逻辑电路XD端经二级管D4、电容C3、电阻R44构成快速开机识别电路再接以集成块IC1-4为主组成的延时停止识别电路。
专利摘要一种手持三相电器综合控制箱，用于煤矿井下煤电钻等综合保护控制。现有技术的电路采用远距离停送电控制，主变压器始终带电，造成内腔温度高。本实用新型控制保护系统电路位于主腔内的电气芯架上，其保护系统电路由综合保护电路、先导取样控制电路、电子逻辑电路组成，使得127V级侧电缆在煤电钻不工作时不带电，主变压器也不带电，具有节电、可靠性高的优点。
文档编号H02H3/08GK2211664SQ9422655
公开日1995年11月1日 申请日期1994年1月12日 优先权日1994年1月12日
发明者金瑞壁, 朱锡生, 李静, 邰勇, 赵良法 申请人:煤炭科学研究总院南京研究所