Проектирование электропривода подъема экскаватора карьера

 

Номинальная ЭДС якоря:

Номинальная угловая скорость:

Номинальный момент двигателя:

Момент  холостого хода двигателя:

Конструктивная      постоянная,      умноженная      на      номинальный магнитный  поток:

Расчет нагрузочной  диаграммы двигателя.

Для проверки выбранного двигателя по нагреву  выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (без учета электромагнитных переходных процессов). Для построения нагрузочной диаграммы произведем

 

расчет передаточного  числа редуктора, приведение моментов статического

сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, примем динамический

момент и  ускорение электропривода с учетом перегрузочной способности

двигателя.

Момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

Передаточное  число редуктора:

Пониженная  скорость, приведенная к валу двигателя:

Скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя:

Скорость  обратного хода, приведенная к  валу двигателя:

Суммарный момент инерции привода:

Момент статического сопротивления при перемещении  на холостом ходу, приведенный к валу двигателя:

где    д - коэффициент, учитывающий момент инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора (д принимаем равным 1,2).

Модуль   динамического  момента   двигателя   по условию  максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

 

             

где        k -  коэффициент,  учитывающий  перерегулирование  момента  на уточненной нагрузочной диаграмме (построенной с учетом электромагнитной инерции цепи якоря). Принимаем k = 0,95.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение в  переходных режимах:

                                   

Разбиваем нагрузочную  диаграмму на 12 интервалов. Сначала рассчитываем интервалы разгона и замедления электропривода, затем интервалы работы с постоянной скоростью.

Интервал 1. Разгон до пониженной скорости.

Продолжительность интервала 1:

Путь, пройденный на интервале 1:

Момент двигателя  на интервале 1:

Интервал 4. Разгон от пониженной скорости до скорости подъема Продолжительность интервала 4:

Путь, пройденный на интервале 4:

Момент двигателя  на интервале 4:

М₄ = М_ср + | М_дин| = 1647,21 + 4446,47 = 6095,78 (Н • м)

Интервал 6. Замедление от скорости подъема до пониженной скорости Продолжительность интервала б:

 

t ₆= t₄=0,153 с

 

Путь, пройденный на интервале б:

 

L₆=L₄= 0,11м

 

Момент  двигателя на интервале 6:

 

М₆ = М_ср - | М_дш| = 1647,42 - 4448,48 = -2801,06 (Н • м)

 

Интервал 9. Замедление от пониженной скорости до остановки. Продолжительность интервала 9:

 

t₉ =t_x = 0,152с

 

Путь, пройденный на интервале 9:

 

L₉ =L₁ = 0,036м

 

Момент  двигателя на интервале 9:

Интервал 10. Разгон до скорости поворота с порожним ковшом Продолжительность интервала 10:

 

 

 

Путь, пройденный на интервале 10:

 

 

 

Момент двигателя  на интервале 10:

Интервал 12. Замедление от скорости поворота с порожним ковшом до остановки Продолжительность интервала 12:

Путь, пройденный на интервале 12:

 

 

Момент двигателя  на интервале 12:

 

 

 

Интервал 2. Подъем с постоянной скоростью

Путь, пройденный на интервале 2.

 

 

 

Продолжительность интервала 2:

 

 

 

Момент двигателя  на интервале 2:

Интервал 8. Поворот с порожним ковшом с постоянной скоростью Путь, пройденный на интервале 8:

 

 

 

Продолжительность интервала 8:

 

 

 

Момент двигателя  на интервале 8:

Интервал 3. Подъем на пониженной скорости Путь, пройденный на интервале 3 (принимается):

Продолжительность интервала 3:

Момент двигателя  на интервале 3:

 

 

Интервал 7. Поворот на пониженной скорости Путь, пройденный на интервале 7 (принимается):

Продолжительность интервала 7:

Момент двигателя  на интервале 7:

Продолжительность интервала 5:

Момент двигателя  на интервале 5:

Интервал 5. Поворот на скорости Путь, пройденный столом на интервале 5 (принимается):

Интервал 11. Возврат со скоростью обратного хода Путь, пройденный на интервале 11:

Момент двигателя  на интервале 5:

Продолжительность интервала 11:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.4. Нагрузочная  диаграмма и тахограмма двигателя,

Проверка  двигателя по нагреву.

Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Используя нагрузочную диаграмму, находим эквивалентный по нагреву момент за цикл работы привода. Для нормального теплового состояния двигателя необходимо, чтобы эквивалентный момент был не больше номинального момента двигателя. Эквивалентный момент за цикл работы:

 

 

 

 

Условие

                                       выполняется

 

следовательно, выбранный двигатель подходит по нагреву. Запас по нагреву:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Общий раздел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Электрооборудование экскаватора.

Экскаватор   ЭКГ-8И   получает   питание   от   сети   переменного  тока

2

напряжением 6000 В переносным гибким кабелем КГЭХЛ 3x35 + 1x10мм длиною 180 м. с заземляющей жилой через передвижное приключательное устройство ЯКНО-6ЭП. На экскаваторе установлено распределительное устройство 2КВЭ-6-50, от которого подается напряжение на синхронный двигатель. Силовой трансформатор ТМЭ-100 6/0,4 кВ подключен к разъединителю распредустройства через предохранители высокого напряжения типа ПКТ.

На экскаваторе  кабель непосредственно подключается к вводному устройству ВУ (вводному ящику ВЯ), расположенному в одном из отсеков опорной неподвижной рамы экскаватора. Для передачи напряжения с базы экскаватора на поворотную платформу от зажимов ВУ через отверстие в центральной цапфе проложен кабель, который подключен к комбинированному (высоковольтно-низковольтному) вертикальному кольцевому токоприемнику КТК, расположенному на центральной цапфе поворотной платформы. От токоприемника напряжение подводится к внутреннему высоковольтному комплектному распредустройству (ВРУ), установленному на поворотной платформе экскаватора. Далее после общего трехполюсного разъединителя QS ВРУ напряжение распределяется по двум направлениям: 1) Через разъединитель Р высоковольтные трубчатые предохранители ПВ к силовому трехфазному трансорматору Т, от которого питаются электрооборудование вспомогательных механизмов экскаватора, цепи управления обмоток возбуждения синхронного двигателя, генераторов, двигателей и т. д. 2) Через разъединитель Р и вакуумный выключатель В к синхронному электродвигателю СД главного преобразовательного агрегата преобразовательного агрегата. Сетевой электродвигатель приводит во вращение генераторы, от которых получают питание двигатели постоянного тока основных механизмов.

 

2.2. Электроснабжение экскаватора.

Одноковшовые  экскаваторы относятся к категории электроприемников с резкопеременным характером нагрузки. Система электроснабжения карьера должна обеспечить поддержание напряжения при пуске наиболее мощных экскаваторов на уровне не ниже 0,7U_HOМ. При нормальной работе отклонения напряжения на зажимах двигателей и аппаратов допускаются в пределах от - 5 до +10 % номинального значения.

Большие и  резкопеременные нагрузки, создаваемые  мощными одноковшовыми экскаваторами, приводят к резким колебаниям напряжения в КРС, поэтому особую важность приобретает вопрос регулирования напряжения.

Для поддержания  напряжения в заданных пределах у  экскаваторов со значительной составляющей реактивной мощности и низким коэффициентом мощности в карьерных сетях применяются установки продольной компенсации (УПК). Эти установки могут быть включены в сеть по схеме как продольного, так и поперечного включения с автоматическим и полуавтоматическим поддержанием режима по напряжению. Применение УПК позволяет осуществлять запуск сетевых электродвигателей мощных экскаваторов на расстоянии в 2 раза большем, чем при отсутствии УПК. Эти установки могут устанавливаться на анкерной опоре ВЛ или в передвижных закрытых пунктах.

В системах электроснабжения предусматривается серийно выпускаемое и перспективное электрооборудование. Основные параметры систем электроснабжения (сечение, длина и число распределительных воздушных и кабельных линий, уровень напряжения и т. п.) выбираются с учетом технико-экономических факторов.

Расположение  и конструкция сетей на участках карьера, а также принципиальная схема электроснабжения зависят от числа и мощности экскаваторов, характера разрабатываемых грунтов и др.

 

 

Одноковшовые  экскаваторы в забое получают питание от воздушной, кабельной или воздушно-кабельной сети трехфазного переменного тока напряжением 6 - 10 кВ через одиночный передвижной приключательный пункт по переносному гибкому кабелю типа КГЭ сечением жил.

Электроснабжение  участка карьера при транспортной системе разработки с использованием техники цикличного действия на рабочих уступах карьера осуществляют с применением преимущественно магистральной одиночной схемы с двусторонним питанием.

Для электроснабжения экскаваторного участка с транспортной системой разработки при ведении горных работ экскаватором типа ЭКГ с ковшом вместимостью 8 м³ разработана типовая схема электроснабжения. На рис     . приведена  схемы  электроснабжения  участка  карьера  при  транспортной системе разработки.

Экскаваторы питаются от передвижных приключательных  пунктов с вакуумными выключателями ПП 6/200 по кабельным линиям.

2.3. Электропривод механизма подъема.

Работа электропривода осуществляется по системе генератор -двигатель (Г-Д). два двигателя типа ДПЭ-82А (обозначение по схем 1ДП и 2ДП) соединенные последовательно, поучают питание от одного генератоа типа ГПЭ450-1000. Последовательно с якорями двигателей включен шунт на 2000 ампер для амперметра, установленного на блоке управления. Обмотки возбуждения двигателей включены между собою параллельно. Последовательно с каждой обмоткой включено нерегулируемое сопротивление. Обмотки питаются от возбудителя «В2» напряжением ПО вольт. Сопротивлении Р5П-Р7П и Р6П-Р8П шунтируются контактами контактора ослабления поля 2П, который отключается на 3-м положении командо-контроллера при спуске ковша. При работе на подъем ковша контактор 2П включается и сопротивления Р5П-Р7П и Р6П-Р8П

 

 

шунтируются и магнитный поток двигателей равен номинальному. Ослабление магнитного потока двигателей допускается до 50% от номинального.

Для регулирования  тока возбуждения генератора и скорости вращения двигателей применены два магнитных усилителя МУП1 и МУП2.

Управление  магнитными усилителями производится с помощью командо-контроллера  типа ЭК-8212.

При установке  рукоятки командо-контроллера в 3-е  положение «подъем» задающие обмотки МУП1 (1) и МУП2 (1) магнитных усилителей подключаются на напряжение питания кулачковым элементом К4 через контакты конечного выключателя КВП1.

Непрерывная отрицательная связь магнитных  усилителей по току якорей Г-Д достигается включением токовых обмоток МУШ(З) и МУП2(3) на участке якорной цепи 101-103, в который входит сопротивление обмоток дополнительных полюсов (Д11Г) и компенсационной обмотки (КО) генератора и обмоток дополнительных полюсов двигателя (ДПД).

Внешняя характеристика генератора экскаваторной формы  получается за счет глубокого насыщения магнитных усилителей. Величина тока якоря Г-Д при стопорении двигателей зависит от величины тока в задающих и от сопротивлений в цепи токовых обмоток магнитных усилителей.

На положении  «спуск» командо-контроллера задающие обмотки магнитных усилителей подключаются на напряжение питания через контакты кулачкового элемента КЗ и конечного выключателя КВП2.

При напряжении на генераторе ГП близком к 500В происходит ослабление поля двигателей; нормально закрытые контакты реле 1РН отключают катушку контактора 2П, после чего в цепь обмоток возбуждения двигателей 1ДП (ОВ) и 2ДП (ОВ) вводятся сопротивления Р5П-Р7П и Р6П-Р8П.