專利名稱：煤礦長距離照明信號綜合保護裝置的制作方法
一種煤礦長距離照明信號綜合保護裝置，用于含有爆炸性氣體和煤塵的環(huán)境中，如礦井，煤巷等，屬于煤礦電氣安全保護領域。
目前，國內(nèi)在上述環(huán)境中，如煤礦、井巷等，用來作照明信號短路保護的是用電流互感器法，其短路保護工作原理如

圖1所示。當照明電路d點發(fā)生短路時，通過電流互感器取出短路信號電流，經(jīng)整流、濾波、鑒幅、放大、執(zhí)行等環(huán)節(jié)使主電路交流接觸器跳閘斷電，達到短路保護的目的。該保護法所保護的供電距離，完全取決于供電線路短路時電流的大小。目前市場供應的產(chǎn)品為2.5千伏安、供電距離是500米的煤礦照明信號綜合保護裝置。如北京煤炭工業(yè)學校礦用設備廠的專利“煤礦井下127伏照明信號綜合保護裝置”，專利號85205267U申請日85年12月7日公告日86年8月13日。
現(xiàn)有技術的不足之處在于由于井下照明線路的線徑細而互感器得信號的強弱取決于短路電流大小，所以該法所用的裝置存在靈敏度小，保護的照明線路短等缺陷，而井下的照明線路長，勢必造成使用多個保護裝置的弊病。
本發(fā)明的目的是提出一種新的裝置，以改電流互感器法為取未端燈具電壓信號裝置法。也就是說當照明線路d點發(fā)生短路故障時，(如圖2所示)線路電壓消失，接在線路未端的遠方附件取不到電壓就停止發(fā)射載頻信號，主機載波接收電路接收不到信號后，經(jīng)有關環(huán)節(jié)控制主電路跳閘，達到短路保護的目的。
本發(fā)明的技術方案是本裝置由接線腔1和主腔2兩個獨立腔體組成，其結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。接線腔1有電纜引入裝置3，有關的電纜均從此接入裝置內(nèi)。接線腔1位于主腔2的上方;主腔2內(nèi)設有電氣元件芯子4和主變壓器5，本裝置的主電路、控制電路、照明、信號短路保護電路、漏電保護電路均置于電氣元件芯子4上。主腔2和接線腔1置于滑撬6上。本裝置的電路如圖5所示。共分主電路、控制電路和保護電路三部分。主電路由開關、熔斷器、主變壓器和交流接觸器組成，可將660伏或380伏電源電壓變換成127伏照明電壓，并通過CJ交流接觸器控制127伏照明負載的通斷。控制電路由控制變壓器、停止按鈕、起動按鈕、交流接觸器線圈和繼電器J常閉觸點所組成。保護電路則是由直流穩(wěn)壓電源電路、照明短路保護電路、信號短路保護電路，漏電保護四個分部電路組成。
直流穩(wěn)壓電源電路則控制變壓器18伏繞組、整流橋、電容、穩(wěn)壓集成塊IC6。電阻、穩(wěn)壓管組成，為保護回路及故障顯示回路提供直流穩(wěn)壓電源。
照明短路保護電路①遠方附件電路由短路電壓取樣(由電容、二極管構(gòu)成);照明短路識別電路(熔斷器、電阻、穩(wěn)壓管、三極管);載波及發(fā)射電路(鎖相環(huán)音頻譯碼器等電子元件構(gòu)成)組成。②主機載波接收電路(集成塊、三極管、輸出變壓器等元件)。照明電路在正常運行時，集成塊IC4的2腳輸出高電平，繼電器不動。短路時，遠方附件發(fā)射電路停發(fā)47KC信號，主機接收不到47KC載頻信號，集成塊IC4的2腳輸出低電平，繼電器J動作，控制接觸器線圈跳閘，從而使主電路斷電。
信號短路保護回路由集成塊IC3、電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管、整流橋、開關組成。正常時，整流出直流電壓不足以使IC3集成塊翻轉(zhuǎn)動作;發(fā)生故障時整流出來的直流電壓足使IC3集成塊翻轉(zhuǎn)、繼電器J動作，控制回路失電、主回路跳閘、指示燈顯示信號短路故障、IC3集成塊對信號回路進行記憶。
漏電保護電路由三極管、集成塊IC1、IC2、電阻、電容組成。在照明電源沒有送電的情況下，網(wǎng)路存在漏電故障時，電路可實現(xiàn)漏電閉鎖。其原理是R8、R9上漏電信號電壓使集成塊IC2翻轉(zhuǎn)，輸出端由高電位變?yōu)榈碗娢?，繼電器J吸合，控制回路失電，主回路跳閘斷電，發(fā)光信號顯示漏電故障。
本發(fā)明的特征在于接線腔1和主腔2為兩個獨立的腔體，接線腔1在主腔2上方。接線腔1上有電纜引入裝置3，接入的電纜線通過隔爆接線端子與主腔2內(nèi)電器元件芯子4上的相對應電路聯(lián)接。主變壓器5在主腔2內(nèi)。電器元件芯子4上有主電路、控制電路、照明短路保護電路、信號短路保護電路和漏電保護電路，主腔2和接線腔1置于滑撬6上。電氣元件芯子4上的主電路由開關、熔斷器、主變壓器、交流接觸器組成，控制電路由控制變壓器、停止按鈕、起動按鈕、交流接觸器、繼電器J常閉觸頭組成。保護電路中的直流穩(wěn)壓電源由控制變壓器的18伏繞組、整流橋、電容器、集成塊IC6、電阻、穩(wěn)壓管組成;照明短路保護線路由遠方附件和主機載波接收電路兩部分組成。而遠方附件又是由電容、二極管組成的短路電壓取樣電路和由熔斷器、電阻、穩(wěn)壓管三極管組成的照明短路識別電路及由鎖相環(huán)音頻譯碼器等元件組成的載波發(fā)射電路組成;信號短路保護線路由集成塊IC3、電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管、整流橋、開關組成;漏電保護電路由三極管、集成塊IC1、IC2、電阻、電容組成。
圖1為現(xiàn)有技術原理圖;
圖2為本發(fā)明原理圖;
圖3為本發(fā)明外型結(jié)構(gòu)圖(側(cè)向);
圖4為本發(fā)明外型結(jié)構(gòu)圖(正視);
圖5為本發(fā)明電氣元件芯子上的電路圖。
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明進一步加以詳敘普通鋼材做成的防爆外殼，分為接線腔1和主腔2兩個獨立腔。接線腔1在主腔2上方，兩個腔體迭加，座落在底部滑撬6上。主腔2的前門蓋正前方有窺視窗，透過玻璃里的發(fā)光二極管可以觀察裝置內(nèi)部電氣運行情況。電氣元件芯子4和主變壓器5置于主腔2內(nèi)，660伏或380伏電壓從接線腔1的電纜引入裝置3上接入主變壓器5變換成127伏照明電源。本發(fā)明的電器元件芯子4上的電路是這樣的主電路7由隔離開關GK，熔斷器1RD、2RD、主變壓器B、交流接觸器組成。控制電路8由控制變壓器127伏線圈、停止按鈕TA、起動按鈕QA、交流接觸器線圈、繼電J器常閉觸頭組成，保護電路又由遠方附件10電路和保護電路9兩部分組成，保護電路9中的直流穩(wěn)壓電源由控制變壓器18伏繞組、整流橋Z1′、電容C1、C2、穩(wěn)壓集成塊IC6、電阻R26、DW1組成，18伏交流電經(jīng)Z1′整流、電容器C1、C2濾波、IC6集成穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，為保護電路9回路及故障顯示回路提供一個12伏直流穩(wěn)壓電源。12伏直流再經(jīng)R26降壓、穩(wěn)壓管DW1穩(wěn)壓輸出一個8伏直流電壓供載波接受電路使用。本發(fā)明的照明短路保護功能由遠方附件10電路和保護電路9中主機載波接收電路兩部分執(zhí)行。遠方附件10電路由照明短路電壓取樣電路、短路認別電源開關電路和載波發(fā)射電路組成。短路電壓取樣電路由電容C15、C16、C17、二極管D17～D23構(gòu)成;照明短路識別電源開關電路由熔斷器4RD、電阻R36、R37、R38、R39、R40R44、穩(wěn)壓管DW3、三極管T4組成。載波發(fā)射電路由鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567、R41、R42、R43、電容C19、三極管T5組成。當照明供電線路正常時，未端燈具電壓經(jīng)Z1、Z2、Z3接線端子進入遠方附件10、經(jīng)C15、C16、C17降壓，D17～D23三相橋式整流，C18電容濾波，在電阻R36、R37上產(chǎn)生一個正比于燈具未端直流電壓(約12伏)再經(jīng)電阻R44、三極管T4、穩(wěn)壓管DW4穩(wěn)壓，為載波發(fā)射電路提供一個8伏直流電壓，從電阻R37取出正常運行電壓信號經(jīng)R38、或R39、R40使T4基極正偏、T4飽和導通，以鎖相音頻詳碼器LM567集成塊組成的發(fā)射電路得到電源后起振，通過電容C21、C22，把47KC載波信號藕合到127伏照明線和接地線上。當保護電路9中主機接收電路收到遠方附件10的47KC載波信號，保護電路9的IC5鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567輸出腳8端、由高電位跳變?yōu)榈碗娖健C4集成塊輸出端2腳高電平，繼電器J不動作，本裝置處在正常運行狀態(tài)。當照明線路任意兩相發(fā)生短路時，遠方附件10上的三相橋式整流電路直流電壓將比正常下降20～30%，電阻R37上電壓也隨著下降，此時三極管T4基極回路反偏，三極管T4關斷，由鎖相環(huán)音頻譯碼器LM567等元件所組成發(fā)射電路因沒有電源而停振，47KC載波訊號消失，電路9中的主機載波接收電路因接收不到載波信號、IC5集成塊的輸出端8腳由低電位跳變?yōu)楦唠娢唬琁C4集成塊輸出端2腳由高電位變?yōu)榈碗娢?，繼電器J動作，串在控制電路8內(nèi)的繼電器J常閉觸頭，由常閉轉(zhuǎn)換為斷開，CJ交流接觸器線圈失電跳閘，主回路斷電，4LED發(fā)光二極管紅燈亮顯示短路故障。同時IC4集成塊10腳通過D12、R25反饋給輸入端一個正信號，使IC4對短路故障進行永久記憶，只有斷開隔離開關、排除短路故障才能清除記憶，恢復正常運行。當遠方附件10上電容C15、C16、C17，二極管D17～D23因故擊穿損壞時，穩(wěn)壓管DW3立刻擊穿，快速熔斷器4RD熔斷，防止127伏電源串進弱電回路燒毀電子元件。
本裝置的信號短路保護功能是由保護電路9中的集成塊IC3、電阻R20、R21、R22、R31～R36、電容C5、C14、二極管D9、D10穩(wěn)壓管DW2，整流橋Z2′、撥動開關等組成的電路執(zhí)行。信號回路正常時，電流互感器上電流信號經(jīng)橋式整流器Z2′整流，整流出的直流電壓不足以使IC3集成塊翻轉(zhuǎn)動作。當信號回路發(fā)生短路故障時，Z2′整流橋上直流電壓足使IC3集成塊發(fā)生翻轉(zhuǎn)，IC3輸出端2腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，繼電器J吸合，控制回路失電，主回路跳閘。3LED發(fā)光二極管黃燈亮，顯示出信號回路故障，IC3集成塊對信號回路進行記憶。
本裝置漏電保護功能由電路9的三極管T1、T2、集成塊IC1、IC2、電阻R1～R10、R12～R16，二極管D1～D7、D15、電容C3、C4組成的電路執(zhí)行。在照明電源沒有送電的情況下，網(wǎng)路存在漏電故障時，電路可實現(xiàn)漏電閉鎖。其動作回路正電源→D15→CJ2常閉觸點→地→絕緣電阻→Z1或Z2、Z3→R17或R18、R19→D4或D5、D6→R5→R7→R8→R9→負電源。電阻R8、R9上漏電信號電壓使集成塊IC2翻轉(zhuǎn)，輸出端2腳由高位跳變?yōu)榈碗娢?，繼電器J吸合，控制回路失電，主回路跳閘斷電。2LED發(fā)光二極管紅燈亮，顯示漏電閉鎖故障。同時IC2集成塊對漏電閉鎖進行記憶。在照明127伏送電狀態(tài)下，若發(fā)生漏電故障，其檢測回路為Z1或Z2、Z3→R17或R18、R19→D4或D5、D6→R5→R7→R8→R9→D2→16號插座端子→絕緣電阻→Z1或Z2、Z3。R8、R9電阻上的漏電信號電壓使集成塊IC2翻轉(zhuǎn)，IC2集成塊的輸出端2腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，繼電器J吸合，控制回路失電、主回路跳閘、2LED發(fā)光二極管紅燈亮，顯示漏電跳閘故障，IC2集成塊對漏電跳閘記憶。本裝置各功能線路跳閘的永久記憶，均在故障排除后方使消失，恢復正常。文中所提的IC1～IC5為市售集成塊JEC-2。
絕緣危險警告檢測電路同上，當照明線路上的絕緣電阻低于15千歐時，R7、R8、R9上漏電電壓信號使集成IC1翻轉(zhuǎn)，由高電位跳變?yōu)榈碗娢唬?LED發(fā)光二極管黃燈亮，顯示絕緣危險。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下優(yōu)點保護供電距離長，可提高設備利用率100%，裝置靈敏度高，功能全，是煤礦井下照明、信號、網(wǎng)路和人身安全可靠的保護裝置。
圖5為本發(fā)明說明書附圖。
權利要求
1.一種煤礦照明信號綜合保護裝置，由腔體、主變壓器、電氣元件芯子組成；其特征在于接線腔在主腔的上方，接線腔有電纜引入裝置，主變壓器、電氣元件芯子在主腔內(nèi)，電器元件芯子上的電路是這樣的主電路由開關、熔斷器、主變壓器、交流接觸器組成；控制電路由控制變壓器、停止按鈕、起動按鈕、交流接觸器線圈、繼電器常閉觸點組成；保護電路由直流穩(wěn)壓電源電路、照明短路保護電路、信號短路保護電路、漏電保護電路組成；其中直流穩(wěn)壓電源電路由控制變壓器18伏繞組、整流橋、電容穩(wěn)壓集成塊、電阻、穩(wěn)壓管構(gòu)成；照明短路保護電路，則由(電容、二極管構(gòu)成)短路電壓取樣電路、(熔斷器、電阻、穩(wěn)壓管、三極管構(gòu)成)照明短路識別電路、(鎖相環(huán)音頻譯碼器構(gòu)成)載波發(fā)射電路組成的遠方附件電路和主機載波接收電路(集成塊、三極管、輸出變壓器)兩部分構(gòu)成；信號短路保護回路是由集成塊、電阻、電容、二極管、穩(wěn)壓管、整流橋、開關組成；漏電保護電路由三極管、集成塊、電阻、電容組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤礦照明信號綜合保護裝置，其特征在于短路電壓取樣電路中的整流橋由D17～D23二極管組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的煤礦照明信號綜合保護裝置，其特征在于IC1～IC5集成塊的型號是JEC-2。
全文摘要
一種煤礦長距離照明信號綜合保護裝置，適用于含有爆炸性氣體和粉塵的環(huán)境中。目前，國內(nèi)外使用電流互感器法來實現(xiàn)照明短路保護，該法是從線路上取下短路信號電流，使得主電路跳閘斷電，該法保護距離短，靈敏度不可靠。本裝置是采用從線路上取下短路信號電壓，通過主電路、控制電路和保護電路的功能，使得線路不論多長，電流強弱，只要保護電路采集到短路信號電壓，即可使本裝置可靠的動作，從而達到保護距離長、裝置靈敏度高的目的。
文檔編號H02J13/00GK1051274SQ9010598
公開日1991年5月8日 申請日期1990年11月27日 優(yōu)先權日1990年11月27日
發(fā)明者梁培清 申請人:煤炭科學研究總院南京研究所