QJR系列矿用隔爆兼本质安全型
电磁软起动器
（基于Benshow原装产品）
使 用 说 明 书
天地（常州）自动化股份有限公司 煤炭科学研究总院常州自动化研究院
2011年6月 3.0版
执行标准
GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分 通用要求 GB 3836.2-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第2部分 隔爆型“d” GB 3836.4-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第4部分 本质安全型“i” MT/T 943—2005 矿用低压交流软起动器
目 录
1 概述 2 2 主要功能特点 2 3 主要技术指标 3 4 型号与规格 5 5 主要结构特征 5 6 工作原理 5 7 使用方法 7 8 常见故障排除 16 9 随同产品装箱文件 17 10 订货须知 17
1 概述
QJR系列矿用隔爆兼本质安全型电磁软起动器是天地（常州）自动化股份有限公司（煤炭科学研究总院常州自动化研究院）研制的新一代软起动器。该产品将电机软起动器与电机磁力起动器合二为一，不但具有电机软起动器的优良性能，而且新增了电机综合保护的功能。软起动器的核心单元部件采用美国Benshow公司的原装产品，该产品控制单元采用先进的微处理器和电力电子控制技术，实现了交流电机的软起动、软停止等，最大限度地消除机械及电气冲击，延长设备的使用寿命，是液力耦合器及其它电机起动设备理想的更新换代产品。电机综合保护单元采用了特殊的抗干扰措施，具有良好的过载反时限保护、过流保护、断相保护及漏电闭锁保护等，动作准确可靠，各种保护均有试验和对应的显示功能。
该产品具有技术先进、结构合理、工作安全可靠、分断能力强、维护方便、使用寿命长等特点。
该产品用于交流50Hz，电压1140V、660V的供电系统中，对电流400A以下的三相鼠笼电机进行软起动、软停止，并对线路和电机进行综合保护，也可进行多台同型号的设备联锁顺序控制。在停机状态下，可利用换相开关进行换相，改变电动机的旋转方向。
本设备正常使用环境条件： 海拔高度：≤2000m 环境温度：－5～40℃ 相对湿度：≤95％（＋25℃） 大气压力：80～106kPa
有沼气、煤尘爆炸性混合物、无显著振动和冲击、无滴水、无明显破坏绝缘的气体或蒸汽的环境。
2 主要功能特点
2.1 核心单元部件采用美国Benshow公司原装产品，具有技术先进、功能齐全、性能稳定、抗干扰能力强、运行可靠等特点。
2.2 该设备有多种起动方式供用户选择，如：电压斜坡、电流斜坡、转矩斜坡、功率斜坡等。能满足风机、水泵、胶带输送机、刮板输送机、离心机、压碎机、球磨
机等不同负载对象的控制要求。设备默认的起动方式为“电流斜坡”起动（该方式能更好的限制起动电流，克服过高的起动转矩），一方面使供电系统免受过大起动电流的冲击，另一方面可以使工作机械不受电机起动过程中过大的加速转矩作用。大大减轻了作用在被传送物体上的机械应力，减小了工作机械和传动装置的零部件磨损，从而达到了减少维护工作量、提高工作安全性能和延长设备的使用寿命等功效。
2.3 真正的可控软起动，众多参数连续线性可调，比如软起动时间0～300s、起始限流50％～600％Ie、最大电流100％～800％Ie、突跳电流100％～800％Ie、突跳起动时间0.1～10s等，用户可以根据负荷情况设置起动、停止模式及相关参数。
2.4 对于胶带输送机等大惯量负载，重载起动和压煤现象不可避免，本产品专门为胶带输送机这类大惯量重负载设计。尤其适用于高起动频率、点动模式或重载起动的驱动场合。通过软起动器控制，有效地抑制了胶带的动态张力，能大大延长胶带的使用寿命。
2.5 设备具有双重保护。一方面，软起动控制器的自诊断和保护功能齐全，具有过流、过载、缺相、线路故障、电机失速、晶闸管故障等保护；另一方面，电机综合保护器采用了特殊抗干扰措施，具有良好的过载反时限保护、过流保护、断相保护及漏电闭锁保护等功能。动作准确可靠，使设备运行更加安全。
2.6 各种保护功能均有试验和对应的显示功能。报警指示功能与故障类型一一对应，大大减少维护、维修工作量。
2.7 过负载能力强，允许在额定电流的115％情况下长期运行，频率范围45～66Hz，允许电压波动范围为－15％～＋10％。
2.8 既可以就地控制，也能通过可编程序控制器（PLC）或其它设备对其进行远方控制。控制回路为本质安全型。
2.9 结构简单,防爆外壳采用方型、快开门结构,内部装置为导轨手车式，手车具有互换性；控制回路接线采用接插件连接方式，安装操作维护方便。
2.10 软起动器具有三遥控制和电流检测功能。根据用户要求，可以通过增加通讯接口和电量变送器来实现这些功能。
2.11中文液晶显示屏操作，操作简便，参数一目了然，大大方便了用户。
3 主要技术指标
额定工作电压：交流1140V，660V，380V 额定工作电流：200A，315A，400A 额定频率：50Hz 软起动时间：0～300s 软停止时间：1～180s 突跳时间：0.1～10s
可选起动方式：电压斜坡、电流斜坡、转矩斜坡、功率斜坡 默认起动方式：电流斜坡 起始电流限制：0.5～6Ie 最大电流限制：1～8Ie
保护功能：过载、过流、相不平衡（包括断相）、漏电闭锁、可控硅故障、电源
故障等
主回路通断能力：接通4000A，分断3200A 真空接触器极限分断能力：6000A 真空接触器机械寿命：＞150万次 隔离换相开关分断能力：≤6Ie
隔离换相开关机械操作循环次数：正反向各6000次 本安参数：最大开路电压26V，最大短路电流84mA 防爆型式：隔爆兼本质安全型Exd【ib】I 重量：420kg
外形尺寸，l×b×h（mm）：958×875×1007，如图1所示。
图 1
4 型号与规格
QJR4 — 400／1140（660）
5 主要结构特征
电磁软起动器外形见图1，上部为接线腔，下部为主腔。
接线腔内有3个主回路进线接线柱，3个主回路出线接线柱，2个九芯控制线接线端子。两侧各有2个主回路电缆引入装置，最大引入电缆外径为φ78mm；侧面有4个控制线进线装置，最大引入电缆外径为φ12.9mm。
主腔内有软起动器组件、综合保护器、控制变压器、控制继电器板和旁路接触器，这些部件均安装在抽屉式机架上，以便现场维护使用。隔离换相开关及测试开关均固定在主腔体的右侧。松开机芯底座上的2个固定螺钉，拔下接线板上的航空插头插接件及相关接插连接件（恢复时注意不要接、插错）后，整个机芯可从主腔内拉出，便于维护。
门上有五个按钮，为参数设定按钮，观察窗中可见中文液晶显示器，显示参数及设备状态。
6 工作原理
6.1 软起动器工作原理
由于起动瞬间电机的转矩与加在定子端的电压平方成正比，电机电流与定子端的电压成正比，因此，可以通过控制电压对加速转矩和起动电流进行限制，电压的控制是通过控制可控硅的导通角实现的。
软起动器主回路采用三对反并联可控硅（电气原理图参见附图），控制部分的核心微处理器采集电网的同步信号、电压信号和电流信号等参数，控制软件根据这几个参数的变化，应用晶闸管相移技术，通过调节可控硅的导通角来完成对电机端电压、电流及转矩的控制，从而实现电机的软起动等。工作时，软起动控制器接收到控制信号后，由微处理器根据设定的参数，控制三相可控硅的导通角，使得电机按设定的值平滑起动。起动结束后，由控制器发出信号，使旁路真空接触器进入正常工作后，可控硅暂停工作。需要停车时，给出停车信号，真空接触器断开，由微处理器控制单元根据设定的停止方式和参数控制电机停止。
6.2 电机综合保护器
6.2.1 漏电闭锁保护
漏电闭锁保护检测回路的最大电流不大于1.0mA。漏电检测回路在停运时检测负载线路绝缘情况，当绝缘电阻降低到相应的闭锁动作值时，综合保护器的继电器输出接点动作，控制电机起动回路的电源，达到闭锁的功能。动作特性见表2。
表2 漏电闭锁保护特性
6.2.2 相间不平衡（包括断相）保护
当主回路发生断相或相间不平衡达到一定程度时，保护器动作，切断起动回路。只有在排除故障后，设备才能再次起动。动作特性见表3。
表3 相不平衡保护特性
6.2.3 过流保护
当电流达到8Ie（+20％,-10％）整定电流时，过流保护动作，切断起动器。动作时间0.25±0.05秒。故障排除后，过流保护可通过按复位键进行手动复位。
6.2.4 过载反时限保护
软起动器起动后，由电流互感器取电压信号，经电阻网络衰减、整流、滤波后将信号送至综合保护器过载信号检测输入端，保护特性符合反时限特性曲线。过载保护
动作后，不能进行手动复位。在故障排除后，通过延时自动复位或断电复位。
当负载运行后，保护器模拟电机的发热过程逐步由冷态向热态过渡，并最后稳定在热状态。此时若发生过载，则模拟电路由热态逐步向过载状态过渡，当达到过载状态时，综合保护器断开电机起动器，起到保护作用。在过载未动作前，若过载现象消失，则模拟电路自动返回到热态；若电机停运，则模拟电路由热态逐步返回至冷态。
过载保护的范围为整定值（对应电动机的额定电流值）的1.05～6倍,动作时间视过载程度而异。动作特性见表4。
表4 过载反时限保护特性
7 使用方法
7.1 安装接线
7.1.1 软起动器在与电机及其它开关连线之前，用万用表（最好为指针式）测量每相可控硅（即进出端子）之间电阻应大于100kΩ，绝对禁止用兆欧表测量。
7.1.2 短接主回路三相输入与输出，用兆欧表测量主回路与机壳的绝缘电阻应不小于50MΩ，若发现绝缘下降，请予以及时处理或停止使用。
7.1.3 如图2所示，将本设备串接在电机与电源开关之间。
软起动器接线腔中的L1、L2、L3为进线端，与前一级开关相连；U、V、W为出
户在使用中可以根据需要将工作电压调整到660V。操作步骤为：
a、将控制板上的电压跨接片1140V转接至660V端子； b、将额定电压参数由1140改设为660；
另外，注意被控电机的电流要小于本设备铭牌上的额定电流。绝对禁止将额定工
作电压为AC660V的电磁软起动器用于AC1140V上！
7.2 参数设定
（1）中文液晶显示屏操作按键说明，如表5所示
表5 液晶显示屏（LCD）操作按键说明
（2）菜单操作说明
在初始界面下，按任意键可进入第一级菜单，第一级菜单包括“实时数据”、“基本设定”、“高级设定”、“系统信息”。用“上”、“下”键选中所需要的项目，按“确认”键，进入第二级。在第二级菜单中可以查看有关参数，或者进行有关参数设定。
查看参数时，通过“上”、“下”键选中所需的项目，按“确认”键进入子菜单，第一行显示的为当前值。
设定参数时，通过“上”、“下”键选中所需的项目，按“确认”键进入子菜单，第二行显示修改值，将光标调至修改值一行，按确认键，可见所要设定的参数闪烁，这时可以通过“上”、“下”键调整所选参数至合适的状态，再按“确定”键，将光标返回，然后点击第三行的“确认”，如要确认是否修改成功，点击第四行“返回”，再次进入，如果当前值为你要修改的值，则表示修改成功。
每一个菜单最后都有一个“返回”，将光标调至此处，按“确认”键即可返回上一级。
菜单一览表，如表7－1～表7－3所示。
表7－1 菜单一览表（查看实时参数）
表7－2 菜单一览表（设定参数）
表7－3 菜单一览表（设定参数）
7.2.2电机综合保护器参数设定
具体设定可参照综合保护器QJR4-ZB说明书。 7.2.3 联锁顺序起动
当多台同类型的设备需要联锁顺序起动时，将第一台设备的“联锁”信号FXT1：8、9接第二台的远控起动对应端（注意二极管的方向）FXT1：2、4。两台设备起动的延迟时间间隔由控制板上的KT2继电器设定。延时范围0～60秒（计时从第一台设备起车时开始，不是起动完成开始）。接线方式如图4所示。
例如：胶带机采用双电机驱动，每台电机配一台软起动器，每条胶带机配两台软起动器，两台软起动器分别为1＃、2＃。采用该接线方式可起到两台电机联锁功能，两台软起动器同时工作，无论什么原因，一台软起动器停止工作，另一台也停止工作，杜绝单台电机工作。
图4 联锁运行接线图
7.2.4 本安信号输出（可选用设备）
通过电流互感器从主回路中取得电流值，送入电量变送器KGD5，通过KGD5输出本安信号，用于显示和远传。订货时应指明变送器输出信号类型是：频率或电流。频率输出：200～1000Hz；电流输出：4～20mA（最大负载330Ω）。
7.3 操作步骤
7.3.1 起动与停止 7.3.1.1 远控方式
远控方式是指本设备由外接按钮开关或其它控制器如PLC、计算机等进行控制的运行方式。起车控制通过一个常开触点串接一个二极管在FXT1：4(接二极管负极)和FXT1:3之间实现；停车控制通过一个常闭触点接在FXT1:2和FXT1:3之间实现。
控制方式的选择有外壳转换开关和腔体控制板两种方式，可以通过控制板上纽子开关的组合进行选择，控制板上有K1、K2、K4、K5四个纽子开关，K1、K4有外壳、控制板两种位置，K2有近控、远控两种位置，K5有软起、直起两种位置，具体配置如下表8：
注意：控制板上的K1、K4状态必须一致，否则会出现失控情况。
a. 安装接线和参数设定完毕后，在通电前应确认电网电压与软起动器内跳线、参数设置、拨位开关、漏电检测等是否一致。
b. 检查控制方式的选择模式。
c. 检查接线腔内九芯盘FXT1：3－4是否已接好远控常开信号，请确认为常开，注意控制线对应二极管的方向；FXT1：2－3是否已接好远控常闭信号。同时查看接线腔内L1、L2、L3应与前级开关出线连接，U、V、W与负载电机相连。
d. 检查无误后，关上接线腔盖和主腔盖，合上隔离开关。此时从观察窗可以看到液晶显示屏的屏幕变亮，说明主回路和控制回路得电，本设备准备就绪。
e. 将九芯盘FXT1：3－4控制信号闭合，软起动器即开始工作，软起动器控制电机按照所设定各项参数平滑起动，当电机达到额定转速时，由软起动器内部发出信号，将真空接触器接通，软起动过程就此结束，电机进入正常运转状态，综合保护器的运行指示灯被点亮。
f. 需要停止时，将九芯盘FXT1：2－3控制信号断开，本设备内部发出信号自动将真空接触器断开，控制单元控制电机按指定的停止方式和参数停机。必须注意就地、
远控与起、停车的对应关系。
g. 起动过程中，如果遇有故障，由软起动器或综合保护器发出报警信号并控制立即停车。故障发生后，待故障原因查明，按下复位键或断电，故障记忆解除后可以再次起动。
7.3.1.2 就地控制方式
需要就地控制时，按照表8进行设置。此方式是指由本设备上两只按钮控制软起动器的起动、停止。
无论在就地控制还是远方控制,操作设备面板上的停车按钮均能停车。 7.3.2 状态显示及信号输出
7.3.2.1 中文液晶显示器，显示设备状态、相关参数及故障信息。
7.3.2.2 微处理器控制单元上，有数码显示管，可以显示设备状态，电机电流，故障代码等信息。
7.3.2.3 该设备通过控制端子向外部提供信号如下:
远控停车控制1组: FXT1：2、3（常闭） 远控起车控制1组: FXT1：3、4（常开）
本安信号输出1组: FXT1：5、6 电机运行信号1组（常开）：FXT2：2、3
软起动故障信号1组： FXT2：6、7（常开）； 联锁顺序起动输出1组: FXT2：8、9（常开,带二极管）
7.4 使用注意事项
a 对于电网电压较高的使用场合，必须检查通过控制变压器输出的220V端电压应在AC200V～AC240V之间，微处理控制单元TB1的L和N之间电压AC110V～AC140V之间，否则会影响控制单元正常工作，甚至损坏控制单元。设备的外壳必须可靠接地。
b. 安装前检查被控设备电机与减速器之间有无液力耦合器，若有，应先将液力耦合器改为对轮连接，否则会影响软起动效果或造成起动失败。
c. 测量绝缘电阻时，短接进线与出线端子，用兆欧表测量输入、输出端对机壳之间的绝缘电阻应不小于50MΩ。
d. 切勿用兆欧表测量端子间及可控硅两端的电阻，以免对软起动器产生破坏。 e. 使用本设备后，根据需要适当调整前一级馈电开关的电流整定值和时间。 f. 对于1140V和660V两种电压均能适用的电磁软起动器来说，注意出厂设置与参数更改。参考7.1.4说明。
g. 软起动器内的主要器件，特别是可控硅和控制单元部分，用户请勿私自拆卸、修理，以免造成事故和损失。
h. 本设备在运输过程中应避免强烈振动和翻滚。
i. 在维修本产品时，进线端L1，L2，L3必须与电源完全断开。维修电动机时，必须将本设备的隔离换相开关置于空档位。
8 常见故障及排除
表9 常见故障及原因
续表9
9 随同产品装箱文件
a. 装箱单； b. 产品合格证； c. 产品使用说明书。
10 订货须知
a. 本设备型号；
b. 电机功率、电压、电流及负载类型； c. 订购台数； d. 订购的备件：
e. 本安信号输出是作为可选件，用户需要时，请另外注明。
例：订购QJR4－400/1140（660）矿用隔爆兼本质安全型电磁软起动器3台；
订购备件CKJ－400/1140真空接触器 1台。