一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源整流装置技术领域，具体涉及一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路。


背景技术：

2.电磁浆料磁选机是一种应用于矿物加工行业利用电磁力对非金属矿物中的弱磁性杂质进行有效提纯的装置，主要由磁系总成、三组并联的电磁线圈、整流电源系统、水循环冷却装置等组成，其电磁线圈的工作电源是直流间断电源。直流间断电源是在整流电源闭环控制方法下产生的占空比、幅值可调的直流电源。当电磁线圈流入占空比、幅值可调的直流电流时，会产生占空比、幅值可调的直流磁场。当直流磁场存在时，带有弱磁性杂质的非金属矿物经过电磁浆料磁选机的腔体，弱磁性杂质会吸附在磁介质中，高纯度非金属矿物流出腔体得以提纯。当直流磁场消失时，带有弱磁性杂质的非金属矿物停止进入电磁浆料磁选机腔体，利用高压水可以将腔体内部的弱磁性杂质冲出，形成一个工作循环。电磁浆料磁选机按照上述工作循环周期式运转。
3.传统的电磁浆料磁选机用的直流间断电源是由变压器、三相交流断路器、三相交流接触器、三相整流桥、续流二极管、板式电阻、阻容保护电路等组成。当整流桥工作时，电网电源先经三相交流断路器接通后流入三相交流接触器，由三相交流接触器闭合后进入三相整流桥，由整流桥整流得到直流电源，直流电源作用于电磁线圈后产生稳定的直流磁场。当整流桥停止工作时，电磁线圈内存储的电能通过续流二极管串联板式电阻形成回路，通过电磁线圈自身的电阻发热和有源逆变的方式实现快速放电退磁，以待高压水将腔体内部的弱磁性杂质清洗干净。
4.由于电磁浆料磁选机中的电磁线圈具有并联匝数多、电感量大、励磁功率高等特点，当大电感线圈加电充磁时，三相交流接触器处于接通状态，将电能传输到整流器侧；当电磁线圈励磁工作时，电网突然停电会造成三相交流接触器跳开拉弧，拉弧会产生的瞬间高电压，有时会击穿控制柜内的其他电子元件，直接影响到设备控制柜的使用寿命，严重时会导致电磁浆料磁选机控制系统不能正常工作。
5.为解决上述问题，确保电磁浆料磁选机在分选结束后能够快速退磁，在保证高效率作业的前提下，延长电磁浆料磁选机控制柜的使用寿命，现有技术通常采用如下方法处理：
6.(1)使用三相固态接触器代替三相普通接触器。在三相交流断路器和整流桥之间加装三相固态接触器，这种方法虽然结构简单、易于实现、开发周期短。但存在三相固态接触器在三相交流断路器跳闸时易被过压击穿损坏情况，且大功率三相固态接触器外购成本高、装机尺寸大，会增加设备控制柜的装配空间，提高设备的整体制作成本。
7.(2)在控制电路中直接去掉三相交流接触器。采用三相交流断路器直接连接整流桥的方式，虽然可以避免电磁浆料磁选机控制柜在励磁工作中电网突然断电时接触器突然跳开拉弧的现象。但是当用户在使用过程中需要紧急情况下断开电源时，需要操作人员手
动断开三相交流断路器，存在危及操作人员人身安全、断电不及时、无法dcs集中控制等问题。
8.(3)采用ups电源给交流接触器线圈单独供电。该方法虽然可以避免电磁线圈在励磁过程中电网然停电时三相交流接触器拉弧损坏的情况。但ups电源内的储能器件使用寿命有限，需要定期更换，维护成本高；并且，当ups电源内部故障时会导致三相交流接触器停止，反而增加了系统故障点。
9.(4)采用电磁浆料磁选机线圈反并联续流二极管的方式。直流母线反并联续流二极管时，可以在线圈放电时形成放电回路，并将母线电位钳制在0.3v
‑
0.7v之间，用此方法可以阻止在电磁浆料磁选机电磁线圈在励磁时电网然停电整流器进入逆变状态，当接触器断开时不会产生拉弧现象。但存在退磁放电速度慢的问题，会降低设备的工作效率；退磁放电靠线圈自身发热消耗，造成能源浪费。
10.因此，设计一种既安全可控、可靠，又能够快速放电退磁、适应突变的电路是本行业亟待解决的问题。


技术实现要素：

11.对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路，确保电磁浆料机磁选机在能够快速退磁前提下，可以有效的避免因电网突停造成的三相交流接触器拉弧损坏的情况的出现，并且具有工作稳定、安全可靠、抗干扰性强、结构合理、经济实用、适应性好及操作方便等优点。
12.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
13.一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路，包括依次耦合的三相交流电源、三相隔离变压器、三相交流断路器、三相交流接触器、第一三相整流桥组、分流器、电磁线圈和第二三相整流桥组；所述第二三相整流桥组与所述三相交流接触器耦合；所述三相隔离变压器二次侧的一相耦合有第一继电器和开关电源；所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组之间耦合有板式电阻，所述板式电阻与所述电磁线圈之间耦合有续流二极管。
14.作为一种优选的技术方案，所述分流器耦合有分流器信号调理电路，所述分流器信号调理电路耦合有pid控制器，所述pid控制器分别与所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组耦合。
15.作为一种优选的技术方案，所述第一三相整流桥组和所述第二三相整流桥组均并联有阻容保护电路，所述阻容保护电路包括串联的电阻和电容。
16.作为一种优选的技术方案，所述三相交流接触器与所述第一三相整流桥组之间耦合有三相快速熔断器。
17.作为一种优选的技术方案，所述板式电阻设为三个并依次串联。
18.作为一种优选的技术方案，所述板式电阻耦合有续流可控硅，所述续流可控硅的门极依次耦合有限流电阻、第二继电器和直流电压源；所述第二继电器与所述直流电压源的正极相连，所述续流可控硅的阴极与所述直流电压源的负极连接。
19.作为一种优选的技术方案，所述三相交流接触器耦合有供电电容，所述供电电容与所述直流电压源耦合，所述供电电容与所述三相交流接触器之间设有急停按钮。
20.本实用新型的有益效果表现在：
21.本实用新型既能够在电网正常运转下保障充电励磁、放电退磁速度，又能够在电网突停情况下保护与三相交流接触器相连的其他元器件不被过压损坏，提高了电磁浆料磁选机的工作效率和使用可靠性，减少资源浪费，具有工作稳定可靠、抗干扰性强、结构合理、适应性好以及操作方便等优点。
附图说明
22.图1为本实用新型一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路的电路拓扑结构图；
23.图2为本实用新型一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路中电流的整流和逆变区间示意图；
24.图3为本实用新型一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路中三相交流接触器和第一继电器的动作时序逻辑图及供电电容的充放电幅值时序图。
具体实施方式
25.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
26.请参照图1
‑
图3，为本实用新型一种电磁浆料磁选机用停电灭弧电路的一种实施例，包括依次耦合的三相交流电源(r、s、t)、三相隔离变压器(t1)、三相交流断路器(q1)、三相交流接触器(k1)、第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)、分流器(fl)、电磁线圈(z1)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)；第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)与三相交流接触器(k1)耦合；三相隔离变压器(t1)二次侧的一相耦合有第一继电器(k2)和开关电源(ac/dc)；第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)之间耦合有板式电阻(r7、r8、r9)，板式电阻与电磁线圈之间耦合有续流二极管(vd1)，板式电阻(r7、r8、r9)和续流二极管(vd1)的串联电路用于电磁线圈(z1)放电时抬高母线电位，有利于构成逆变条件加速放电。
27.需要说明的，请参照图1，三相隔离变压器(t1)起到传输电能并隔离掉三相交流电源(r、s、t)中的高频谐波，保证电能质量；三相隔离变压器(t1)的二次侧w相与中性点分别与第一继电器(k2)的两端、开关电源(ac/dc)连接，第一继电器(k2)为后级电路提供电网是否有电信号；具体的，由于第一继电器(k2)仅提供开关信号，故选择微小型继电器即可，开关电源(ac/dc)为后级电路提供直流24v电压源；三相交流断路器(q1)用于控制三相交流电源(r、s、t)与下级元器件之间的通断；三相交流接触器(k1)用于控制三相交流电源(r、s、t)与下级元器件之间的通断，起到安全分断电源的作用。
28.需要说明的，分流器(fl)耦合有分流器信号调理电路，分流器信号调理电路耦合有pid控制器，具体的，利用电流采样电路对分流器(fl)两端的信号隔离取样、比例放大及信号转化后送入plc模拟量模块进行pid运算，输出电流信号给触发单元即可精准调节分流器(fl)的电流输出值；进一步的，pid控制器分别与第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)耦合，第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)均采用三相全控桥式整流电路形式，具体的，其触发单元均采用单窄12脉冲的形式输出，可以将三相交流电源整流成直流电源，其幅值、占空比开关信号均可由plc模拟量模块控制。具体的，请参照图2，当电磁线圈(z1)需要加电充磁时，由于触发单元脉冲发送角度与触发单元的给定电压信号是线性反比例关系，给定触发单元为20ma时，脉冲角
度为0
°
，给定触发单元为4ma时，脉冲角度为180
°
,此时plc模拟量模块输出dc12
‑
20ma信号给触发单元，让触发单元的脉冲工作在整流区(0
‑
90
°
)内，让实际采样值去快速跟随用户设定值，实现快速精准加磁。当电磁线圈(z1)放电退磁时，控制plc模拟量模块输出dc4
‑
12ma信号给触发单元，让触发单元的脉冲工作在有源逆变区(90
‑
180
°
)内，当触发角度工作在90
‑
180
°
内时，电磁线圈会产生反电动势，电磁线圈(z1)内部能量从电磁线圈(z1)负极经整流桥有源逆变到交流侧电网中，采用有源逆变放电退磁方法节省了退磁时间，提高了设备的工作效率。
29.需要说明的，请参照图1，在实际使用中，当有电流经过分流器(fl)时，分流器(fl)随电流值的大小会产生0
‑
75mv直流信号，0
‑
75mv直流信号经放大器和电流输出芯片后转化为线性4
‑
20ma电流信号，该4
‑
20ma电流信号输入pid控制器的模拟量通道中；具体的，电流输出芯片的型号可以为xtr111。
30.在本实施例中，请参照图3，当电网在t0
‑
t2出现晃电时，t0时刻第一继电器(k2)吸合，t1时刻三相交流接触器(k1)吸合，供电电容(c8)上的电压未充电到24v，t2时刻时第一继电器(k2)和三相交流接触器(k1)下电间隔时间很短，但此时电磁线圈(z1)没有电能，三相交流接触器(k1)不会有拉弧烧坏的情况。当电网正常并开始正常工作期间(t3
‑
t4)三相交流接触器(k1)就开始闭合，第一继电器(k2)会接通，续流可控硅(vt7)不会被触发。
31.在本实施例中，请参照图1，第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组(vt4、vt5、vt6)共由六个可控硅组成，每个可控硅都有一组串接的电阻(r1、r2、r3、r4、r5、r6)和电容(c2、c3、c4、c5、c6、c7)与其并联，可保护可控硅接通和关断瞬间不被突变电压击穿。
32.在本实施例中，请参照图1，三相交流接触器(k1)与第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)之间耦合有三相快速熔断器(rsf)，三相快速熔断器(rsf)可以起到过载、短路时能够快速切断电路的目的。
33.在本实施例中，请参照图1，板式电阻(r7、r8、r9)设为三个并依次串联，板式电阻(r7、r8、r9)耦合有续流可控硅(vt7)，续流可控硅(vt7)的门极依次耦合有限流电阻(r10)、第二继电器(k3)和直流电压源；第二继电器(k3)与直流电压源的正极相连，续流可控硅(vt7)的阴极与直流电压源的负极连接；与板式电阻(r7、r8、r9)并联的续流可控硅(vt7)，用于停电瞬间钳制母线电位，防止进入逆变状态，保护三相交流接触器(k1)。
34.在本实施例中，请参照图1，三相交流接触器耦合有供电电容(c8)，供电电容(c8)与直流电压源耦合，供电电容(c8)与三相交流接触器(k1)之间设有急停按钮(sb0)，直流电压源为供电电容(c8)提供电源，供电电容(c8)通过急停按钮(sb0)给三相交流接触器(k1)供电，可以让三相交流接触器(k1)在三相交流电源(r、s、t)瞬停时，能延时2
‑
3s再跳开。
35.本实用新型的具体工作方式如下：
36.请参照图1
‑
图3，当电磁线圈(z1)加电充磁时，续流可控硅(vt7)不工作，plc模拟量模块把用户设定工作电流与实际电流采样值纳入pid运算，plc模拟量模块输出合适大小的电流信号给触发单元来精准调节电流输出值，使其电流能够在最快的速度达到给定电流值，并稳定输出，电磁浆料磁选机生成稳定的磁场，用以分选杂质。当电磁线圈(z1)退磁放电时，续流可控硅(vt7)不工作，电磁线圈(z1)两端会产生反电动势，plc模拟量模块控制触发单元后移脉冲输出角度，以保证第一三相整流桥组(vt1、vt2、vt3)和第二三相整流桥组
(vt4、vt5、vt6)能够在有源逆变条件下工作。当三相交流电源(r、s、t)瞬间停止时，续流可控硅(vt7)工作，将钳制母线电位，将电磁线圈(z1)剩余电能通过自身电阻回路释放，此时三相交流接触器(k1)再释放，就避免了瞬间拉弧损坏触点的问题。
37.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，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。