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1、课题一 电气控制的基本知识分课题一 电气控制的基本元件一、电器的分类1、按电压高低分（1）高压电器。交流1200V，直流1500V以上。（2）低压电器。交流1200V，直流1500V以下。2、按控制电器输出形式分（1）有触点电器：如刀开关、接触器等。（2）无触点电器：如可控硅、固态继电器、大功率三极管等。3、按控制对象不同分（1）采掘机械设备控制电器。（2）供电线路控制电器。4、按控制电器的作用分（1）主令电器：如按钮、行程开关、各种传感器等。（2）控制电器：如接触器、继电器、电磁阀等。（3）保护电器：如热继电器、熔断器等。（4）执行电器：如电磁铁、电磁离合器等。二、煤矿常用控制电器1、主令电
2、器（1）定义：主令电器是自动控制系统中用于发送和转换控制命令的电器。（2）作用：发送控制命令或信号的电器。（3）分类：控制按钮、万能转换开关、主令控制器、 行程开关、接近开关等。1）防爆控制按钮实物如图1-1所示：一般都做成复合按钮形式。电气符号如图1-2所示。图1-1 防爆按钮实物图图1-2 按钮电气符号图2）转换开关控制多回路的主令电器，也叫做万能开关。实物图如图1-3所示。电气符号如图1-4所示：虚线代表三个位置，12345代表五对触头，“+”号代表接通，空白代表关断。图1-3 转换开关实物及电气符号 图1-4 电气符号3）行程开关又称位置开关或限位开关，它的作用与按钮相同，只是其触点的
3、动作不是靠手动，而是靠生产机械的某些运动部件的档铁碰撞其滚轮使触头动作来实现电路的接通和断开。其结构及电气符号如图1-5所示。图1-5 行程开关及电气符号4）接近开关：是一种非接触式的位置开关。它由感应头、高频振荡器、放大器和外壳等组成。当运动部件与接近开关的感应头接近时，就输出一个电信号。它有电感式和电容式两种。电感式接近开关的感应头是一个具有铁氧体磁芯的电感线圈。只能用于检测金属体。振荡器在感应头表面产生产生一个交变磁场，当金属块接近感应头时，金属中产生的涡流吸收了振荡的能量，使振荡减弱以致停振，因而存在振荡和停振两种信号，经整形放大器转换成二进制的开关信号，从而起到“开”、“关”的控制作
4、用。如图1-6所示。图1-6 接近开关及内部原理图2、接触器（1）作用：接触器是一种用来频繁接通和断开交直流主电路及大容量控制电路的自动切换电器。它具有低压释放保护功能，并且用于频繁操作和远距离控制，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件。因它不具有短路保护作用，常和熔断器、热继电器等保护电器配合使用。（2）分类：按电流种类通常分为交流接触器和直流接触器两类。（3）实物如图1-7所示：图1-7 接触器实物图（4）结构：1)触头系统：有主触头和辅助触头。主触头用于通断主电路，辅助触头用于通断控制电路。辅助触头有常开触头和常闭触头两种。煤矿井下开关中多将主触头置于真空管中，这样的接触器叫真空
5、接触器。2)电磁系统：由动、静铁芯，吸引线圈和反作用弹簧组成。 交流接触器动静铁芯由硅钢片叠加而成，以减小工作中的涡流和磁滞损耗，且在铁芯柱端部加有短路环以减小吸合时的振动和噪声。直流接触器铁芯由整块软铁制成3)灭弧系统：由灭弧罩及灭弧栅片灭弧。（5）原理：如图1-8所示。当线圈通电后，产生的电磁力克服弹簧的反作用力，将衔铁吸全并使动、静触头接触，从而接通主电路。当线圈断电时，由于电磁吸力消失，衔铁依靠弹簧的反作用力而跳开，动触头和静触头也随之分离，切断主电路。图1-8 接触器原理示意图煤矿井下开关中的真空接触器吸力线圈常用直流电，一是直流电稳定，二是也可减少振动和噪声。直流电主要依靠整流电路
6、、电容滤波、二极管进一步整流获得。线圈吸合常采用两种方式：一种是大电流吸合，小电流维持；另一种是高电压吸合，低电压维持。如图1-9所示。图1-9 真空接触器两种工作方式（6）型号及电气符号：如图1-10所示。图1-10 接触器型号意义及电气符号（7）接触器的主要技术指标：1）额定电压：指主触点额定工作电压，应等于负载的额定电压。2）额定电流：指接触器触点在额定工作条件下的电流值。3）吸力线圈额定电压：接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是标于接触器外壳铭牌上，使用时应加以注意。（8）接触器选用原则：1）根据电路中负载电流的种类选择
7、接触器的类型；2）接触器的额定电压应大于或等于负载回路的额定电压；3）吸引线圈的额定电压应与所接控制电路的额定电压等级一致；4）额定电流应大于或等于被控主回路的额定电流。3、电磁式继电器（1）作用：继电器是一种小信号控制电器。它利用电流、电压、时间、速度、温度等信号来接通和分断小电流电路，广泛用于电动机或线路的保护及各种生产机械的自动控制。由于继电器一般都不用来直接控制主电路，而是通过接触器和其他开关设备对主电路进行控制，因此继电器载流容量小，不需灭弧装置。继电器有体积小、重量经、结构简单等优点，但对其动作的灵敏度要求较高。（2）分类：电压继电器、电流继电器、中间继电器、热继电器、时间继电器和
8、速度继电器等，其中电压继电器、电流继电器、中间继电器均为电磁式。（3）结构原理：与接触器大致相同。但在结构上体积较小，动作灵敏，没有庞大的灭弧装置，且触点的种类和数量也较多。如图1-11所示。图1-11电磁式继电器原理及符号（4）电气符号：1）电压继电器：电压继电器的线圈与被测电路并联，以反应电路的电压变化。为不影响电路工作情况，其线圈匝数多、导线细、阻抗大。电压继电器又分为过电压、欠电压和零电压继电器三种。其电气符号如图1-112所示。图1-11 电压继电器符号2）电流继电器：电流继电器的线圈与被测电路串联，以反应电路电流的变化。为不影响电路工作情况，其线圈匝数少、导线粗、线圈阻抗小。电流继
9、电器又分为过电流继电器和欠电流继电器两种。其电气符号如图1-12所示。图1-12 电流继电器符号3）中间继电器：中间继电器实质上是电压继电器，但它的触点对数多，触头容量较大，动作灵敏。当其他继电器的触头对数或触头容量不够时，可借助中间继电器来扩大它们的触头数和触头容量，起到中间转换作用。其电气符号如图1-13所示。图1-13中间继电器符号4、时间继电器时间继电器有电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式。目的是为电路提供必要的延时。其电气符号如图1-14所示。图1-14时间继电器符5、热继电器热继电器是利用电流的热效应原理工作的保护电器，在电路中用于电动机的过载保护。应用最广泛的是双金属片的热继电
10、器。它主要由热元件、双金属片和触头三部分组成。热继电器的常闭触头串联在被保护的二次回路中，它的热元件由电阻值不高的电热丝或电阻片绕成，串联在电动机或其他用电设备的主电路中。靠近热元件的双金属片，是用两种不同膨胀系数的金属用机械辗压而成，为热继电器的感测元件。如下图1-15所示。6、固体继电器新型固态继电器是以电力电子器件构成的电力电子开关，属无触点通断组件，具有开关速度快、操作方便、无火花及拉弧现象等特点，适合在频繁工作或潮湿、有腐蚀性气体以及易燃气体的环境中。而煤矿井下含有大量的瓦斯、煤尘等易燃易爆物质，使用由全控型电力电子器件构成的新型直流固态继电器和以双向晶闸管为核心的交流固态继电器作为
11、执行机构应用到煤电钻综合保护装置中，代替原有的中间继电器和交流接触器，便能解决现有产品短路保护动作时间长的问题。如图1-16所示。图1-15热继电器实物、原理及符号图1-16固体继电器实物及原理7、熔断器熔断器是一种简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用于短路保护。熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。其电气符号如图1-17所示。图1-17熔断器实物及符号8、隔离开关如图1-18所示。隔离换向开关用于煤矿井下隔爆型电磁启动器中，手动操作，用于主电路的隔离和在无负载情况下改变电源的相序。在一般情况下保
12、证隔离开关在无负载情况下进行操作，接通、分断、隔离电源和换相，在特殊情况下，隔离开关具有一定的分断能力。图1-18隔离开关实物图图1-18换向开关实物及符号思考练习1、 说明常用控制元件的作用并画出其电气符号？2、 写出自己工作中经常接触的控制元件型号。分课题二 识读电气原理图一、电气控制系统图1、种类电气控制系统图分为电气原理图、电器布置图和电气安装接线图三种。由于它们的用途不同，绘制原则也有差别。根据学习的实际需要，这里重点介绍电气原理图。2、电气原理图电气原理图目的是便于阅读和分析控制线路，应根据结构简单、层次分明清晰的原则，采用电器元件展开形式绘制。它包括所有电器元件的导电部件和接线端
13、子，但并不按照电器元件的实际布置位置来绘制，也不反映电器元件的实际大小。电气原理图的绘制原则如下：（1）电气原理图一般分主电路和辅助电路（控制电路）两部分。（2）主电路是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成。（3）辅助电路是控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路和保护电路。其中控制电路是由按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。（4）电气原理图中所有电器元件都应采用国家标准中统一规定的图形符号和文字符号表示。（
14、5）电气原理图中电器元件的布局，应根据便于阅读原则安排。主电路安排在图面左侧或上方，辅助电路安排在图面右侧或下方。无论主电路还是辅助电路，均按功能布置，尽可能按动作顺序从上到下，从左到右排列。（6）电气原理图中，当同一电器元件的不同部件（如线圈、触点）分散在不同位置时，为了表示是同一元件，要在电器元件的不同部件处标注统一的文字符号。对于同类器件，要在其文字符号后加数字序号来区别。如两个接触器，可用1KM、2KM文字符号区别。（7）电气原理图中，所有电器的可动部分均按没有通电或没有外力作用时的状态画出。对于继电器、接触器的触点，按其线圈不通电时的状态画出，控制器按手柄处于零位时的状态画出；对于按
15、钮、行程开关等触点按未受外力作用时的状态画出。（8）电气原理图中，应尽量减少线条和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，在导线交点处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般逆时针方向旋转90o，但文字符号不可倒置。 图1-19接触器正转自锁控制电路图二、接触器正转自锁控制电路原理图读图1、原理图 如图1-19所示。2、接线图 如图1-20所示。图1-20接触器正转自锁控制接线图3、控制原理分析(1)合上电源开关QS，接通电源；(2)启动控制：按下启动按钮SB2-接触器KM电磁线圈得电吸合-KM主触点闭合-电动机M得电启动运转KM辅助动合触点闭合-实现自锁控制(3)停止控制：按下
16、停止按钮SB1 -接触器KM电磁线圈断电释放-KM主触点断开-电动机M断电停止KM辅助动合触点断开-解除自锁控制（4）过载保护：地面上的设备可用热继电器作为过载保护，这样简单经济。当用热继电器时，热继电器的热元件串接到主电路中，其执行触头串接到接触器吸合线圈回路中。热继电器保护原理是：当电动机在运行中出现过载并达到一定程度时- 热继电器FR动作-FR动断触点断开-接触器KM电磁线圈断电释放- KM主触点断开-电动机M断电停止。电动机断电之后，热继电器热元件温度降低，经过一定时间，热继电器自动复位。井下电气开关现在都不用热继电器，而是用综合保护器进行多种保护。综合保护中过载保护原理是：电流互感器
17、取出电流送入综保中-取样值与标准整定值比较-过载时，反时限延时-延时时间到，门电路打开-综保执行继电器动作-中间继电器传递-接触器释放-主电路被切断。（5）失压保护 电路如在工作中突然停电而又恢复供电，由于接触器KM断电时自锁触点已断开，这就保证了在未再次按下启动按钮SB2时接触器KM不动作，因此不会因电动机自行启动而造成设备和人身事故。这种在突然停电时能够自动切断电动机电源的保护功能称为失压(或零压)保护，由接触器KM自身来实现。（6）欠压保护 电路如果电源电压过低(如降至额定电压的85以下)，则接触器线圈产生的电磁吸力不足，接触器会在复位弹簧的作用下释放，从而切断电动机电源，防止电动机在电
18、压不足的情况下运行，这种保护功能称为欠压保护，同样由接触器KM实现。三、电气控制的基本原则1、弱电控制强电，低电控制高电。强电来自外部电源，弱电一般来自设备内部变压器。弱控制强，小控制大，低控制高，这是电气控制的第一条原则。2、回路决定通、断。不管是主回路还是控制回路，不论是保护回路还是信号回路，只要能顺利转一圈，则表示电路接通，否则电路中断。3、触点相互串联，电路相互制约。电气回路一般不是单一的，一个回路的常开、常闭触点往往串联在另一个回路中，起到相互制约、闭锁的作用，达到程序化控制的目的。4、只许一处启动，允许多处停止。如果能金牌启动，一个人在检修设备时很不安全，而多处能够停止，也是从安全
19、的角度考虑-当发生紧急情况时，能随时停机，如开关，在加接远方控制按钮后，近控启动按钮功能必须解除。5、机械、电气互为闭锁。为避免带电检修，防止误操作，井下设备外壳均有可靠的机械电气闭锁装置-开盖必须断电，断电方能开盖。一些高压设备，甚至设置也几道闭锁防线。6、送电从外往里，停电从里往外。这一点主要是从操作的角度对电路进行控制和保护的，这样规定的目的是：避免带负荷启动，也避免带负荷停止。否则主回路易产生电弧烧损设备。四、电磁式电器共性故障诊断与维修一般电磁式电器，通常由触头系统、电磁系统和灭弧装置等组成，而触头系统和电磁机构是电磁式低压电器的共性元件。这部分元件经过长期使用或使用不当，可能会发生
20、故障而影响电器的正常工作。1、 感测机构检修对于电磁式（电压、电流、中间）继电器,其感测机构即为电磁系统。电磁系统的故障主要集中在线圈及动、静铁芯部分。（1）线圈故障检修 1）常见故障线圈故障通常有线圈绝缘损坏；受机械伤形成匝间短路或接地；由于电源电压过低,动、静铁芯接触不严密,使通过线圈电流过大,线圈发热以致烧毁。2）检修方法其修理时,应重绕线圈。如果线圈通电后衔铁不吸合,可能是线圈引出线连接处脱落,使线圈断路。检查出脱落处后焊接上即可。（2）铁芯故障检修1）常见故障衔铁吸不上；噪声大；衔铁不回等。2）检修方法铁芯故障主要有通电后衔铁吸不上。这可能是由于线圈断线,动、静铁芯之间有异物,电源电
21、压过低等造成的。应区别情况修理。通电后,衔铁噪声大。这可能是由于动、静铁芯接触面不平整,或有油污染造成的。修理时,应取下线圈,锉平或磨平其接触面;如有油污应进行清洗。噪声大可能是由于短路环断裂引起的,修理或更换新的短路环即可。断电后,衔铁不能立即释放,这可能是由于动铁芯被卡住、铁芯气隙太小、弹簧劳损和铁芯接触面有油污等造成的。检修时应针对故障原因区别对待,或调整气隙使其保护在0.020.05mm,或更换弹簧,或用汽油清洗油污。对于热继电器,其感测机构是热元件。其常见故障是热元件烧坏,或热元件误动作和不动作。1）热元件烧坏。这可能是由于负载侧发生短路,或热元件动作频率太高造成的。检修时应更换热元
22、件,重新调整整定值。2）热元件误动作。这可能是由于整定值太小、未过载就动作,或使用场合有强烈的冲击及振动,使其动作机构松动脱扣而引起误动作造成的。3）热元件不动作。这可能是由于整定值太小,使热元件失去过载保护功能所致。检修时应根据负载工作电流来调整整定电流。2、触头系统的检修（1）常见故障大多数继电器的执行机构都是触点系统。通过它的“通”与“断”,来完成一定的控制功能。触点系统的故障一般有触点过热、磨损、熔焊等。（2）故障原因引起触点过热的主要原因是容量不够,触点压力不够,表面氧化或不清洁等；引起磨损加剧的主要原因是触点容量太小,电弧温度过高使触点金属氧化等；引起触点熔焊的主要原因是电弧温度过
23、高,或触点严重跳动等。（3）触点的检修顺序如下:1）打开外盖,检查触点表面情况。2）如果触点表面氧化,对银触点可不作修理,对铜触点可用油光锉锉平或用小刀轻轻刮去其表面的氧化层。3）如果触点表面不清洁,可用汽油或四氯化碳清洗。4）如果触点表面有灼伤烧毛痕迹,对银触点可不必整修,对铜触点可用油光锉或小刀整修。不允许用砂布或砂纸来整修,以免残留砂粒,造成接触不良。5）触点如果熔焊,应更换触点。如果是因触点容量太小造成的,则应更换容量大一级的继电器。6）如果触点压力不够,应调整弹簧或更换弹簧来增大压力。若压力仍不够,则应更换触点。【知识链接】电气控制技术的产生与发展 电气控制技术是随着科学技术的不断发
24、展、生产工艺不断提出新的要求，从手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。1、电力拖动自动控制系统的组成如下图1-21所示。图1-21电力拖动系统组成2、电力拖动控制类型（1）继电接触器式电器控制装置从20世纪20年代起，机电控制系统采用继电器、接触器、行程开关等控制电器，实现对控制对象的起动、停止和调速等控制。它适用于动作比较简单、控制规模比较小的场合，它具有电路图形象直观、价格低廉、维护方便、抗干扰能力强等特点。可以方便地实现生产过程的自动化, 还可以实现集中控制和远程控制。因此目前仍广泛应用于煤矿生产机械设备控制电路中。
25、（2）无触点逻辑控制装置 20世纪50年代，出现了二极管、晶体管、集成电路等半导体逻辑元件，组成可靠性较高的无触点逻辑控制装置。这种控制装置与继电接触控制装置相比，具有体积小、可靠性高、反应速度快、寿命长等优点。但因它也采用固定接线方式，故仍没能解决控制装置通用性和灵活性差的问题。这种方法一般适用于煤矿设备中的综合保护电路中。（3）可编程控制器(简称PLC) 1968年美国通用汽车公司提出要研制新的控制系统以取代继电接触式控制系统，并公开招标。就在此环境下可编程控制器(简称PLC)诞生，从而改变了传统机电控制系统的控制方式，使机电控制的方法产生了质的飞跃。到了80年代，随着微电子技术的发展，可
26、编程控制器的发展进入了成熟期。不仅技术向大规模、高速度、高性能方向发展，而且产品也走向系列化，应用范围日趋扩大。在工业发达国家，可编程控制器、机器人和数控机床已成为现代控制的三大支柱。随着网络技术和微处理芯片技术的成熟，现场总线技术得到广泛应用，提高了PLC的控制能力。（4）变频控制伴随着科技的发展，世界主要产煤国的煤矿设备已呈现数字化、自动化、节能化的趋势，但我国大部分煤矿企业的机电设备，特别是乳化液泵、空压机、皮带运输机、绞车等仍然呈现出一种高投入，低产出状态，这就增加了企业运行成本，降低了企业经济效益。以乳化液泵站为例，在实际运行过程中存在以下问题：1）乳化液泵站的电机是根据工作面的最大
27、用液量来配备的，在多数情况下，电机是持续全速运转的，乳化液泵提供的乳化液系统不能完全利用，对于多余的部分，要通过溢流阀流回系统，这个过程就出现了无功作业，造成了电能的浪费；2）电机长时间全速运转，增大了机械磨损，缩短了机械的使用寿命；3）电机在启动时会产生很大的电流，对电网造成了较大的冲击力；4）溢流阀频繁动作，容易损坏；5）系统管路压力不稳定，容易出现“爆管子”现象。使用变频控制后，不仅实现了根据系统用液量来调节电机的转速，而且实现了软起动，减少了“爆管子”现象，减少了设备的磨损，减轻了劳动强度，还实现了节能降耗。因此，为了减少企业的运行成本，减少电力的不必要损耗，对相关大功率装备进行技术性
28、节能改造势在必行。思考练习1、电气控制原理图绘制规则是什么？2、接触器正向控制电路原理是什么？3、写出实际工作中，你遇到的控制电路故障，都做了哪些处理？课题二 防爆电气设备的检查与维护分课题一 防爆电气设备一、煤矿井下瓦斯煤尘爆炸的条件1、瓦斯爆炸必须同时具备三个条件（1）有一定的瓦斯浓度（5%-16%）。（2）具有一定能量、能点燃瓦斯的点火源或温度，即650750。点火源有四种类型：灼热导体、电火花、机械火花和雷击电弧。点燃能量：0.28mJ。（3）有足够的氧气（12%以上）；2、煤尘爆炸也必须同时具备三个条件（1）煤尘本身具有爆炸性且在空气中悬浮的煤尘达到一定浓度，下限浓度为3050g/m
29、3，上限浓度为10002000g/m3。其中爆炸力最强的浓度范围为300500g/m3。 （2）有能引起煤尘爆炸的高温热源，700以上。（3）有足够的氧气（17%以上）；由以上瓦斯煤尘爆炸的条件可以看出，为了防止井下瓦斯煤尘发生爆炸事故，一方面要限制它们在空气中的含量，另一方面，要杜绝一切能够点燃矿井瓦斯煤尘造成爆炸的点火源和危险温度。2、 煤矿井下可能引起瓦斯煤尘爆炸的火源（1）电气设备的电火花。（2）违章放炮产生的火焰。（3）机械撞击和摩擦产生的火花。（4）矿灯故障产生的火花。（5）架线电机车或电缆破坏产生的电弧。（6）煤炭自燃、吸烟、明火等。电气设备正常运行或故障状态下可能出现火花、电弧
30、、热表面和灼热颗粒等，它们都具有一定能量，可以成为点燃矿井瓦斯煤尘的点火源。因此煤矿井下使用防爆电气设备具有非常重大的意义。二、矿用防爆电气设备的类型及其通用要求1、防爆电气设备这种国家标准设计制造的，不会引起周围爆炸性混合物爆炸的电气设备。如：防爆电机、开关、灯具、仪器仪表、电话等。2、分类（1）按照GB3836-2000爆炸性气体环境用电气设备标准生产的防爆电气设备分为两种：类：煤矿用；类：工厂用。（2）煤矿用电气设备又分为两类：1）矿用一般型 “KY”：专用于煤矿井下且非防爆。2）矿用防爆型 “Ex”：按照GB3836-2000爆炸性气体环境用电气设备标准生产I 类电气设备，专用于煤矿井
31、下且防爆。3、矿用防爆电气设备的类型与标志表2-1为煤矿井下所用电气设备类型及标志。为了从电气设备外观上能明显的了解它的类型，把防爆电气设备的类型（d,e,ia,等）、级别和组别（,）连同防爆电气设备的总标志（Ex）按照一定顺序排列起来，构成防爆标志。例如：Exd-煤矿用（） 隔爆型（d）电气设备Exdib-煤矿用（） 隔爆（d）兼本质安全（i）型电气设备，其中本质安全回路为ib等级。另外，矿用防爆电气设备的外壳明显处，均有清晰永久性凸纹标志“Ex”和煤矿矿用产品安全标志“MA”。表2-1煤矿电气设备类型及标志4、现行防爆电气设备的国家标准现行的防爆电气设备的国家标准为GB3836-2000爆
32、炸性气体环境用电气设备，2000年1月3日发布，2000年8月1日实施。本标准共分为四个部分：（1）GB3836.1-2000 通用要求 （2）GB3836.2-2000 隔爆型“d” （3）GB3836.3-2000 增安型“e” （4）GB3836.4-2000 本质安全型“i”5、通用要求（1）通用要求防爆电气设备的通用要求是各种电气设备都具有的性能，主要包括：1）温度：防爆电气设备使用的环境温度为2040；设备表面可能积聚煤尘时，表面温度不应超过150，当不会堆积或采取防止积聚措施后，不应超过450。2）电气设备与电缆的连接应采用防爆电缆接线盒，电缆的引入引出必须用密封式电缆引入装置，
33、并应具有防松动、防拔脱措施。3）对不同的额定电压和绝缘材料，电气间隙和爬电距离都有相应的较高的要求。4）具有电气或机械闭锁装置，有可靠的接地及防止螺钉松动装置。5）防爆电气设备如果采用塑料外壳，须采用不燃性或难燃性材料，并保证塑料表面的绝缘电阻不大于1109，以防积聚静电，还必须承受冲击试验和热稳定试验。6）防爆电气设备限制铝合金外壳，防止与钢铁摩擦产生大量热能而形成危险温度。7）防爆型电气设备，必须经国家的防爆试验鉴定。（2）外壳防护等级：即IP代码，是指产品依其防尘、防止外物侵入、防水、防湿气之特性加以分级。这里所指的外物包含工具、人的手指等均不可接触到设备内之带电部分，以免触电。 它一般
34、是由两个数字所组成，第一个数字表示产品防尘、防止外物侵入的等级；第二个数字表示产品防湿气、防水侵入的密闭程度。数字越大，表示其防护等级越高。如：外壳防护等级（IP代码）示例如：IPXX，防尘等级(第一个X表示)0：没有保护1：防止大的固体侵入2：防止中等大小的固体侵入3：防止小固体进入侵入4：防止物体大于1mm的固体进入5：防止有害的粉尘堆积6：完全防止粉尘进入防水等级(第二个X表示)0：没有保护1：水滴滴入到外壳无影响2：当外壳倾斜到15度时，水滴滴入到外壳无影响3：水或雨水从60度角落到外壳上无影响4：液体由任何方向泼到外壳没有伤害影响5：用水冲洗无任何伤害6：可用于船舱内的环境7：可于短
35、时间内耐浸水（1m）8：于一定压力下长时间浸水三、煤矿常用的三种防爆电气设备的防爆原理1、隔爆型电气设备（1）隔爆型电气设备的特征共同特征：将正常工作或事故状态下可能产生火花的部分放在一个或分放在几个外壳中。这种外壳应能承受可能进入其内部的可燃性气体的爆炸，而不至于损坏或产生永久性变形，并且不致使内部产生的火焰通过外壳上任何接合面或孔眼点燃外部的可燃性气体。因此，要求隔爆外壳具有隔爆性和耐爆性。1）隔爆性。又称不传爆性，即壳内爆炸温度或热量传出壳外不会引起壳外爆炸。2）耐爆性。指隔爆外壳的机械强度足够，能承受壳内爆炸。（2）隔爆型电气设备隔爆原理1）间隙隔爆：内部爆炸火焰通过结合间隙向外传播时
36、，金属壳体的吸热灭火和冷却作用，使火焰熄灭并降温，避免传爆；2）外壳具有足够强度，壳体内发生最严重的爆炸时，所产生的高温不致使外壳损伤，所形成的压力不致使外壳变形或损坏。（3）标志矿用隔爆型电气设备 ExdI2、增安型电气设备 （1）防爆原理 正常运行条件下和规定的过载条件时，不产生电火花和危险温度。（2）防爆措施1）防护外壳；2）加大电气间隙与爬电距离；电气间隙：指两个导电部分间的最短空间距离。见表2-2所示。爬电距离：指两个导电部分间的沿绝缘材料表面的最短距离。见表2-2所示。表2-2常见电压等级最小爬电距离和最小电气间隙3）提高绝缘等级；4）电路和导线可靠连接；5）加大导线截面、铁芯截面
37、。（3）标志矿用增安型电气设备 ExeI3、本质安全型电气设备（1）防爆原理本质安全型电气设备的防爆原理是：通过限制电气设备电路的各种参数，或采取保护措施来限制电路的火花放电能量和热能，使其在正常工作和规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃周围环境的爆炸性混合物，从而实现了电气防爆。1）限制能量；2）限制功率（最大约25W）；3）限电流和限电压；4）正常工作与规定的故障状态；5）电火花与危险温度。（2）防爆措施 对于电源：1）限电压；2）限电流；3）双重化。 对于负载：1）限电感；2）限电容；3）双重化。（3）本质安全型电气设备的特点： 1）结构简单、体积小、重量轻；制造、维修方面、投
38、资少；安全性能可靠。本安型是一种比较理想的防爆设备,在满足技术要求的情况下，应优先选用。 2）本质安全型电气设备的外壳可采用金属、塑料及合金制成。外壳必须具有一定的强度，并具有一定的防尘、防水、防外物能力。采用合金外壳的材质中的含镁量不超过0.5，以防止由于摩擦产生危险火花。3）本质安全型电气设备的电源有两种： 独立电源：指干电池、蓄电池、光电池和化学电池等。 外接电源：指经电网引入、经电源变压器供电的电源。4）煤矿井下使用的本质安全型电气设备的电源大多数是从电网引入经电源变压器整流后的电源，一般为隔爆兼本质安全型。（4）分类及标志1）本质安全型电气设备分为：单一式和复合式单一式：指电气设备的
39、全部电路是由本质安全电路组成的。复合式：指电气设备的部分电路是本质安全型电路，另一部分是非本质安全型电路2）本质安全型电气设备的级别： 本质安全型电气设备根据安全程度的不同分为ia和ib两个等级。 ia等级是指电路在正常工作和一个或两个故障时，都不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备；当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5；两个故障时，安全系数为1。 ib等级是指正常工作和一个故障时，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备；当正常工作时，安全系数为2；一个故障时，安全系数为1.5。 从安全等级划分标准和技术要求上可以看出，ia等级的本质安全型电气设备的安全程度和设计制造要求高于ib等
40、级。 3）本质安全型电气设备的标志为“i”。矿用本质安全型电气设备“ExiI” 矿用本质安全型电气设备，本质安全回路等级ia级 “ExiaI”矿用本质安全型电气设备，本质安全回路等级ib级 “ExibI”矿用隔爆兼本质安全型电气设备，本质安全回路等级ia级“ExdiaI” 思考与练习1、煤矿常用防爆电气设备的类型有哪些？其标志符号是什么？2、说明隔爆型设备的防爆原理。分课题二 防爆电气设备常见的失爆现象与维护一、煤矿井下电气设备常见失爆现象类型有：1、由于隔爆接合面严重锈蚀，有较大的机械伤痕凹坑，连接螺钉未压紧而使它们的间隙超过规定值，因此失爆；2、因矸石冒落砸伤，支架变形挤压，搬运过程中严重
41、碰撞而使外壳严重变形；因隔爆外壳上的盖板、连接嘴、接线盒的链接螺栓折断，螺扣损坏，连接螺栓不齐全等，而使其机械强度达不到规定的要求而失爆；3、在隔爆外壳内不经批准随意增加元件或部件，而使某些电气距离小于规定值，造成经外壳相间弧光接地短路，使外壳烧穿造成失爆；4、连接电缆没有使用合格的密封圈或未用密封圈，不用的电缆接线孔没有使用合格的挡板封堵造成失爆；5、接线柱、绝缘座管烧毁，使两个空腔连通，内部爆炸时产生过高压力而使外壳失爆；6、隔爆外壳因焊缝开裂、有裂纹而失爆。失爆都是由于安装、运行、维护质量不符合标准或产品质量不符合要求所引起的，因此有必要对常见的失爆现象进行了解，在工作中有意识的规避。（
42、一）、用螺栓固定的隔爆接合面的常见失爆现象1、缺螺栓、螺母或弹簧垫圈。2、弹簧垫圈未压平或螺栓松动。3、弹簧垫圈断裂或无弹性（检查该处防爆间隙，若不超限，现场更换合格弹簧垫圈后不算失爆）。4、通孔螺母必须上满扣，螺栓未露出通孔1-3扣。（二）、隔爆外壳及隔爆腔常见失爆现象1、隔爆外壳有裂纹、开焊、严重变形（严重变形是指长度超过50mm，同时深度超过5mm的变形）。2、使用未经国家法定检验单位发证生产的防爆部件（自制、无资质生产的受压传爆关键件，如喇叭口等）。3、隔爆壳体内外锈皮脱落（注意锈蚀与有锈应区分，锈皮脱落、锈蚀、有锈、锈迹 ）；4、闭锁装置不符合规定，闭锁装置不全、变形损坏起不到机械闭
43、锁作用（闭锁变形、闭锁杆短、不断电的情况下能够打开开关）。5、电气闭锁不起作用。6、隔爆腔（室）的观察窗（孔）透明板松动、破裂或使用普通玻璃。7、如果衬垫是金属或是金属包覆的符合标准规定的可压缩不燃材料，则绝缘套管的接合面和透明部件的结合面可以安装衬垫，这种衬垫起防爆作用。8、隔爆设备的隔爆腔之间严禁直接贯通，去掉防爆电机接线盒及内绝缘座为失爆。9、绝缘座、绝缘套管裂纹、缺损。10、改变隔爆外壳原设计形状，造成电气间隙或爬电距离不符合规定的。11、隔爆型灯具外罩破裂及闭锁装置失灵。（三）、电缆引入引出装置常见失爆现象1、密封圈内径大于电缆外径超过1mm，刀削后凸凹不整齐圆滑，锯齿直径差大于2m
44、m以上。2、进线嘴内径（D0）与密封圈外径（D）的差（D0-D）超过下2-3表规定的：密封圈的宽度应大于电缆外径的0.7倍，但必须大于10mm；厚度用大于电缆外径的0.3倍，但必须大于4mm。70mm2的橡套电缆宽度规定除外。表2-3密封图与进线嘴尺寸要求3、密封圈的单孔内穿进多根电缆的。4、将密封圈割开套在电缆上的。5、密封圈部分破损。6、密封圈没有完全套在电缆护套上的。7、密封圈与电缆护套之间有其它包扎物的。8、密封圈的硬度达不到规定要求（邵氏硬度45-55度），老化失去弹性、变质、变形、有效尺寸、配合间隙达不到要求，起不到密封作用。橡胶老化是指由于受内外因素的综合作用，引起橡胶的物理、化
45、学性质和机械性能逐渐变坏，最后丧失作用价值，常见表现形式为：出现龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、发霉等现象。9、一个进线嘴内有多个密封圈的。10、闲置线嘴未使用挡板封堵，或挡板直径比线嘴内径小2mm以上，或挡板绝对厚度小于1.82mm。挡板的公称厚度为2mm，按照冶金部颁标准YB-176-63规定：2mm钢板厚度允许误差为0.18mm。11、挡板放在密封圈里边的，压盘式进线嘴或螺母式接线嘴金属圈放在挡板与密封圈之间的。闲置线嘴密封顺序由里向外依次为：密封圈、挡板、金属环。12、进线嘴压紧后没有余量或线嘴内缘压不紧密封圈或密封圈端面与器壁接触不严或密封圈与挡板能相对活动的。13、压盘式进线嘴缺压紧螺栓或压紧螺栓未上紧。用单手搬动喇叭嘴上下左右晃动时有明显晃动。15、使用的压紧螺母式进线嘴在螺母与密封圈之间缺少金属垫圈的。16、进线嘴处的压线板压不紧电缆，电缆在进线嘴处能轻易来回抽动的电缆的压紧程度判别方法：顺着电缆方向以用手不能将电缆推进接线室为合格，一般压紧后电缆变形量不得超过电缆外径的10%，不得压偏。17、螺母式进线嘴因乱扣、锈蚀等原因紧不到位，或用一只手的手指能使压紧
