用于电铲变频调速电气系统的电压监控装置及电铲的制作方法

1.本技术涉及电路设计技术领域，特别涉及一种用于电铲变频调速电气系统的电压监控装置及电铲。


背景技术：

2.wk系列矿用机械正铲式挖掘机是太原重工研制的大型露天矿采装设备，其变频调速电气系统为“上位人机界面 plc现场总线 afe(active front end)变频传动”组成。上位人机界面监控整机运行状态，实现运行状态模拟显示加故障自诊断，plc通过现场总线与afe、逆变器，司机室控制部分连接，实现分布式控制。afe为整个电铲提供动力。以上系统总的控制电源为一部11kw ups(uninterruptible power supply：不间断电源)，其通过隔离变压器将外网的220v的交流电整流为210v的直流电给电池组充电，再逆变为220v的恒定电压。在实际使用过程中由于外网电压不稳定，ups的供电电压值上下起伏非常大，最大值常常超出ups的保护整定值，造成ups供电跳线为旁路模式，使整机控制电压失去稳定性，在运行中一旦出现这种情况，电铲就会出现各种的控制故障，而且控制系统供电电压超高，各控制板件就会超负荷过压运行，烧坏各控制器，甚至会造成控制器高温失火。
3.因此，亟需一种电铲控制系统中的电压监控装置。


技术实现要素：

4.本技术要解决的技术问题是现有电铲中的供电系统电压波动缺乏有效的监控装置和报警提示，从而会出现供电系统电压过高导致的电铲运行过程中可能出现故障，为此，本技术提出了一种用于电铲变频调速电气系统的电压监控装置及电铲。
5.针对上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
6.本技术实施例提供一种电铲变频调速电气系统的电压监控装置，包括：
7.电压监控保护器，与所述电铲变频调速电气系统的控制电源的电压输出端相连，所述电压监控保护器在所述控制电源的电压值超出设定阈值时关断；
8.继电器，其输入端与所述电压监控保护器的输出端连接，且所述继电器的常闭触点的第一端与直流电压源连接，所述电压监控保护器关断时所述继电器失电，所述常闭触点关断；
9.指示部件，与所述继电器的常闭触点的第二端连接，所述常闭触点关断时所述指示部件动作以指示所述控制电源的电压过高。
10.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述指示部件为指示灯，所述常闭触点关断时所述指示灯熄灭。
11.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述直流电压源为所述电铲变频调速电气系统内的预置直流电压源。
12.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述继电器包括常开触点；
13.所述电铲变频调速电气系统的plc电源线与所述常开触点的第一端连接，所述电压监控保护器关断时所述常开触点打开，与所述plc电源线连接的plc控制器端口断电。
14.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述plc控制器内置有延时器，所述延时器被与所述plc电源线连接的plc控制器端口的断电信号触发；
15.所述plc控制器在所述延时器被触发的设定时间后关机。
16.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述电压监控保护器为自复式过欠压保护器。
17.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述自复式过欠压保护器与所述控制电源的输出端低压接触器连接。
18.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述继电器的常开触点和常闭触点的表面均镀覆有银材料层。
19.可选地，在一些实施例中的电铲变频调速电气系统的电压监控装置，所述电压监控保护器和所述继电器均设置于所述电铲变频调速电气系统的控制柜中。
20.本技术实施例还提供一种电铲，所述电铲的控制电源配置有以上任一项方案所述的电铲变频调速电气系统的电压监控装置。
21.本技术的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
22.本技术提供的电铲变频调速电气系统的电压监控装置及电铲，其电压监控装置包括电压监控保护器，通过电压监控保护器对电铲变频调速电气系统的控制电源的电压输出进行监控，能够在控制电源的电压值超出设定阈值时关断。在电压监控保护器的输出端连接有继电器，通过继电器能够控制直流电压源与指示部件之间的电路是否断开，当电压监控保护器关断时，继电器的常闭触点关断，则指示部件与直流电压源之间的电路被断开，指示部件无法获得电源而动作从而可以提示工作人员控制电源的电压过高。本技术的以上方案，能够对电铲的控制回路电压进行监控，控制回路电压出现异常波动时发出提示，当电铲由于电压波动而停机时可及时发现并处理。
附图说明
23.下面将通过附图详细描述本技术中优选实施例，将有助于理解本技术的目的和优点，其中:
24.图1为本技术一个实施例所述电铲变频调速电气系统的电压监控装置的结构示意图；
25.图2为本技术一个实施例所述指示部件与继电器常闭触点、直流电压源的连接关系示意图；
26.图3为本技术另一个实施例所述电铲变频调速电气系统的电压监控装置的结构示意图；
27.图4为本技术一个实施例所述plc电源线、继电器常开触点和plc控制器输入板的连接关系示意图。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
32.本实施例提供一种电铲变频调速电气系统的电压监控装置，如图1和图2所示，包括电压监控保护器u1、继电器kf1、指示部件hl1。其中，所述电压监控保护器u1与所述电铲变频调速电气系统的控制电源ups的电压输出端相连，所述电压监控保护器u1在所述控制电源ups的电压值超出设定阈值时关断；所述继电器kf1，其输入端与所述电压监控保护器u1的输出端连接，且所述继电器kf1的常闭触点的第一端与直流电压源连接，所述电压监控保护器u1关断时所述继电器kf1失电，所述常闭触点关断；所述指示部件hl1，与所述继电器kf1的常闭触点的第二端连接，所述常闭触点关断时所述指示部件hl1动作以指示所述控制电源ups的电压过高。
33.以上方案，通过电压监控保护器u1对电铲变频调速电气系统的控制电源ups的电压输出进行监控，能够在控制电源ups的电压值超出设定阈值时关断。在电压监控保护器u1的输出端连接有继电器kf1，通过继电器kf1能够控制直流电压源与指示部件hl1之间的电路是否断开，当电压监控保护器u1关断时，继电器kf1的常闭触点关断，则指示部件hl1与直流电压源之间的电路被断开，指示部件hl1无法获得电源而动作从而可以提示工作人员控制电源的电压过高。以上方案，能够对电铲的控制回路电压进行监控，控制回路电压出现异常波动时发出提示，当电铲由于电压波动而停机时可及时发现并处理。
34.在一些方案中，所述指示部件hl1可以为指示灯，如24dc dn16-22fs报警指示灯。指示灯被供电时发光，当指示灯不能被供电时熄灭。即所述常闭触点关断时所述指示灯熄灭。作为一种可实现的方式，所述指示部件hl1也可以是发声部件，例如可以在常闭触点关断时发出声音提示等。
35.以上方案中，如图所示，所述直流电压源为24v直流电压，优选所述直流电压源为其中所述电铲变频调速电气系统内的预置直流电压源，即不需要额外增加直流电源，提升整个装置的集成性并简化电路设计。
36.进一步优选地，以上方案中，如图3和图4所示，所述继电器kf1包括常开触点；在所述电铲变频调速电气系统中，引出一组plc电源线与所述常开触点的第一端连接，所述电压监控保护器u1关断时所述常开触点打开，则引起与所述plc电源线连接的plc控制器端口断电。因此与所述plc电源线连接的plc控制器就可以立即获得控制电源ups电压超出设定阈
值的信号。进一步地，与所述plc电源线连接的plc控制器内置有延时器，所述延时器被与所述plc电源线连接的plc控制器端口的断电信号触发；所述plc控制器在所述延时器被触发的设定时间后关机。以上方案，能够在电铲运行中监控电铲的控制电压的变化，在外网电压过高造成控制电源ups跳线旁路模式时，触发电铲延时关机，保证电铲设备的安全运行。
37.在具体设计时，所述电压监控保护器u1和所述继电器kf1均设置于所述电铲变频调速电气系统的控制柜中，而指示部件hl1位于控制柜外。
38.进一步地，以上方案中，所述电压监控保护器u1为自复式过欠压保护器，在实际应用时可选择xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器。在接线时，所述自复式过欠压保护器与所述控制电源ups的输出端低压接触器连接。如此连接可不改变电铲的原有电路设计和实现功能的前提下达到监测控制电源ups供电电压的目的。而且，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器能起到对电路的过电压保护，欠压保护、过流保护、过载保护、短路保护和防雷保护，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的过流指示灯亮，即表示回路内出现异常的大电流，在故障处理完毕后，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器可自行复位，故障即解除。
39.在一些方案中，所述继电器kf1的常开触点和常闭触点的表面均镀覆有银材料层,提高继电器kf1的电信号响应速度。所述继电器kf1可选择220ac jqx-62f-2z中间继电器。
40.在实现电路连接时，将xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器、220acjqx-62f-2z中间继电器安装于电铲的plc控制柜，将24dc dn16-22fs报警指示灯安装于电机控制柜。取0.75平带屏蔽通信电缆，将控制电源ups的开关q063上端电压引入xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的n端、l端(注意控制火线与控制零线不能接反)，将xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的输出端电压n端和l端接入220ac jqx-62f-2z中间继电器线圈a1和a2对应于中间继电器的常闭触点，在plc电源线端子取一组电源线接入中间继电器的常开触点，从中间继电器的常开触点引出控制线接入plc控制器的输入板xb中的一个端口。可以采用上位机与plc控制器连接，如此可以对plc控制器获取到的电铲的电压过高时的故障情况进行记录。在应用时，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的断电电压设置为225v，因为控制电源ups的电压一般为218v，当控制电源ups的电压升高至大于225v时，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器关断，220ac jqx-62f-2z中间继电器失电，常闭触点关断，24dcdn16-22fs报警指示灯闪烁则表示控制电源ups电压太高。同时220ac jqx-62f-2z中间继电器的常开触点打开，通过plc电源线输入至plc控制器的电信号断开，plc控制器检测到控制电源ups的电压太高而控制电铲延时关机。检修时如出现延时关机故障，并且位于电机控制柜外的报警指示灯闪烁，只需将控制电源ups复位，当控制电压ups电压输出正常时，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器就可自行复位，即可解除故障。
41.另外，将xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的保护电流值设置为25a(现场测试在电铲停机时电铲控制系统运行电流为10a，电铲全负荷运行时电铲控制系统电流为19.6a，所以确定本监控装置的电流最大保护阀值为25a)，当xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的保护电流值大于设定值25a时，xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器的保护电流值关断，中间继电器失电，常闭触点关断，指示灯闪烁，同时中间继电器的常开触点打开，通过plc电源线输入至plc控制器的电信号断开，plc控制器检测到xyld-63s型双闪自复式过欠压保护器关断时控制电铲延时关机。即电流过大或电压过大的工作过程相似，在此不再赘述。
42.在本技术的实施例中还提供一种电铲，所述电铲的控制电源配置有以上任一项方案所述的电铲变频调速电气系统的电压监控装置。本实施例提供的电铲可以为wk系列电铲，通过为控制电源的回路加装电压监控装置，可以在电铲运行中监控电铲控制系统的电压的变化，在外网电压过高造成控制电源跳线旁路模式时，触发电铲延时关机程序，保证设备的安全运行，不使电铲控制系统工作电压过高造成局部板件高温超负荷运行，杜绝因此而产生的起火隐患。
43.另外，本技术以上实施例中给出的方案是以控制电源的电压超高时为例进行说明的，事实上，由于本技术实施例选用的保护装置能够对欠压进行监测，所以当控制电源ups的电压过低时，本技术的方案也可以采用相同的工作模式对其进行报警提示，不使电铲控制系统欠压时下运行，消除因控制电压过低而造成控制接触器吸合不稳高压柜真空接触器掉电，造成的电铲失控隐患，为维修人员提供可靠的现场监控。
44.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。