ЭЛЕКТРОПРИВОД

И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ

ОТКРЫТЫХ

ГОРНЫХ

РАБОТ

ПОД ОБЩЕЙ РЕДАКЦИЕЙ Д-РА ТЕХН. НАУК, ПРОФ. Б. П. БЕЛЫХА

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по спе­циальности «Технология и комплекс­ная механизация открытой разра­ботки месторождений полезных ис­копаемых»

МОСКВА «НЕДРА» 1983

УДК 621.31 +621.31-3.13](075.8):622.271

Электропривод и электрификация открытых горных работ. Учебник для вузов/Б. П. Белых, В И. Щуцкий, Б. И. Заславец, Н. И. Чеботаев. М., Недра, 1983, 269 с.

Изложен комплекс вопросов, относящихся к элек­трификации горнодобывающих предприятий с откры­той разработкой месторождений полезных ископае­мых. Рассмотрены особенности электропривода гор­ных машин и механизмов, вопросы управления элек­троприводами. Приведены сведения об особенностях электроснабжения карьеров. Описаны виды, устрой­ства и особенности эксплуатации электроустановок карьеров. Даны методики расчета распределительных сетей и электрического освещения. Проанализиро­ваны основные энергетические показатели эксплуата­ции электрохозяйства карьеров.

Для студентов горных вузов и факультетов, обу­чающихся по специальности (0209) «Технология и комплексная механизация открытой разработки ме­сторождений полезных ископаемых».

Табл. 1, ил. 162, список лит.—23 назв.

Рецензенты:

кафедра электропривода Днепропетровского горного

института, канд. техн. наук В. О. Жидков (Вост. НИИ).

ИЗДАТЕЛЬСТВО «Недра», 1983

ПРЕДИСЛОВИЕ

Основным назначением курса «Электропривод и электри­фикация открытых горных работ» является изучение особенно­стей применения электрической энергии на горных предпри­ятиях с открытой разработкой месторождений полезных иско­паемых. Рассмотрение вопросов электрификации производится в неразрывной связи с рабочими машинами, технологией про­изводства и организацией труда.

Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981 —1985 годы и на период до 1990 года, утвержденными XXVI съездом КПСС, предусмотрено произ­водство электроэнергии в 1985 г. до 1550—1600 млрд. кВт-ч, в том числе на атомных электростанциях до 220—225 млрд. кВт-ч и на гидроэлектростанциях до 230—235 млрд. кВт-ч. В одиннадцатой пятилетке будет осуществлено строитель­ство крупных гидроэлектростанций на реках Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии с учетом комплексного использования гидроресурсов. Ускоренными темпами будет происходить стро­ительство тепловых электростанций, использующих угли Экибастузского и Канско-Ачинского бассейнов, а также природ­ный и попутный газ месторождений в Западной Сибири. Будут продолжены работы по дальнейшему развитию единой энер­гетической системы страны, повышению надежности и каче­ства электроснабжения народного хозяйства.

Дальнейшее развитие горного производства характеризу­ется все большим распространением открытого способа разра­ботки полезных ископаемых как более экономичного. В насто­ящее время в СССР открытым способом добывается около 32 % угля, более 50 % руды и 100 % строительных материалов.

Основными горными машинами на открытых горных рабо­тах являются одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, горные комплексы, буровые станки, различные виды тран­спорта, многие из которых снабжены сложным электрообору­дованием. Установленная мощность электрических машин на современном мощном экскаваторе достигает 20 000 кВт и бо­лее, что сравнимо со средним и даже крупным промышленным предприятием.

Горные машины и комплексы, особенно большой единич­ной мощности, требуют применения совершенных систем ав­томатизированного электропривода и электроснабжения гор­ных предприятий, способствующих повышению производитель­ности труда и качества выпускаемой продукции.

Применение регулируемого электропривода в большинстве случаев повышает производительность горных машин и меха­низмов на 10—15 % по сравнению с нерегулируемым электроприводом той же мощности. При этом основные тенденции развития электропривода заключаются в расширении области их применения, создании быстродействующих, надежных и экономичных систем регулируемого автоматизированного электропривода.

Важное значение при электрификации горных машин и ме­ханизмов имеет повышение напряжения. Приводные двигатели мощных экскаваторов выполняются на напряжение 10 кВ, на­пряжение в контактных сетях электровозного транспорта на карьерах предполагается повысить при постоянном токе до 3—6 кВ, при переменном токе — до 20 кВ. На мощных карье­рах проектируется глубокий ввод электроэнергии напряжением 35 и ПО кВ. Особое значение имеет создание различных за­щитных средств и повышение электробезопасности при обслу­живании электрических сетей и электрооборудования.

В книге разделы первый и третий, за исключением главы 9 и 30.2, написаны Белыхом Б. П., глава 9 и 30.2 — Щуцким В. И., раздел второй, за исключением главы 21,— Заслав цем Б. И., глава 21 —Чеботаевым Н. И.

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Глава 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Определение электропривода

Электрический привод представляет собой электромеханиче­ское устройство, преобразующее электрическую энергию в ме­ханическую и предназначенное для приведения в движение ра­бочих машин, установок и механизмов.

Современный электропривод (рис. 1.1) состоит из преоб­разовательного устройства П, электродвигателя Д, передаточ­ного устройства ПУ и аппаратуры управления АУ.

Преобразовательное устройство служит для преобразова­ния трехфазного переменного тока сети в другой род тока или изменения его параметров (частоты, напряжения и т. д.).

Электродвигатель служит для преобразования электриче­ской энергии в механическую и передаче ее рабочему ор­гану РО.

Передаточное устройство служит для согласования скоро­стей двигателя и рабочего органа машины или преобразова­ния вида движения (например, вращательного в поступа­тельное).

Аппаратура управления предназначена для управления про­цессом преобразования энергии с целью согласования его с технологическими условиями процессов, выполняемых рабо­чей машиной.

По способу передачи механической энергии от вала двига­теля к рабочим органам машины электропривод делят на три группы: групповой, одиночный и многодвигательный.

Групповым называют привод, в котором несколько рабо­чих машин приводятся в движение через передачи (трансмис­сии) одним двигателем. Этот привод имеет ряд недостатков: значительные потери энергии в передачах, малую надежность, сложность управления машинами и т. п.

Одиночным приводом является привод, в котором рабочие органы машины приводятся одним электродвигателем. В этом случае иногда двигатель конструктивно является рабочим ор­ганом машины, например барабан ленточного конвейера со встроенным двигателем.

Под многодвигательным приводом понимается привод, в ко­тором каждый исполнительный механизм рабочей машины приводится в движение от отдельного двигателя. Многодвига тельным приводом является и привод, в котором отдельны! механизм приводится в движение несколькими двигателями Например, для механизма поворота одноковшовых экскаваторов применяют двух-, четырех- и восьмидвигательные электроприводы.

В многодвигательном приводе управление машиной или механизмом (пуск, регулирование скорости, реверсирование, торможение и т. п.) осуществляется путем управления электродвигателями. Многодвигательный автоматизированный электропривод является современным, прогрессивным типом привода горнотранспортных машин и механизмов.

1.2. Развитие электропривода в горной промышленности

В развитии и совершенствовании электропривода огромную роль сыграли русские ученые и изобретатели. Первый в мире практически годный электродвигатель с непосредственным вращением якоря был создан в 1834 г. акад. Б. С. Якоби. В 1838 г.. Б. С. Якоби применил этот двигатель для движения катера. В. Н. Чиколев в 1882 г. создает электропривод швейной машины, а в 1886 г.— электропривод вентилятора.

Подлинную революцию в электротехнике произвело создание русским ученым М. О.Доливо-Добровольским системы трехфазного тока и асинхронного трехфазного двигателя (1889 г.), а также трехфазного трансформатора.

Открытия и изобретения М. О. Доливо-Добровольского легли в основу широкого внедрения электропривода на про­мышленных предприятиях всего мира. Начиная с конца XIX в, электропривод появляется и в горной промышленности.

В 1898 г. в Кизеловских каменноугольных копях пущена в эксплуатацию электростанция трехфазного тока с двумя ге­нераторами мощностью 60 и 45 кВт, напряжением 500 В. От нее получали электроэнергию двигатели лебедки насоса и сор­тировочной обогатительной фабрики. В это же время на Зыряновском руднике (Алтай) применяли насосы с электродви­гателями постоянного тока. В карьерах Подольского цемент­ного завода и в Донбассе применяли электрические бурильные машины. В 1901 г. на Березовском руднике (Урал) была пу­щена в эксплуатацию подъемная машина с двумя электродви­гателями мощностью по 30 кВт. Несколько позже, но в боль­ших масштабах, начинает внедряться электропривод на шах­тах Донбасса.

Однако в царской России, при почти полном отсутствии собственной электромашиностроительной промышленности и не­достаточной энергетической базе, развитие электропривода шло медленными темпами.

В первые же годы после Великой Октябрьской револю­ции коллективом советских электротехников по указанию В. И. Ленина был разработан знаменитый план электрифика­ции России (план ГОЭЛРО). Осуществление ленинского плана электрификации страны имело своим результатом широкое при­менение электропривода во всех отраслях народного хозяй­ства. Претворение в жизнь плана индустриализации страны дало новый мощный толчок развитию электропривода.

В нашей стране создана мощная электропромышленность, которая обеспечивает все отрасли народного хозяйства высо­кокачественными электрическими машинами, аппаратами уп­равления и защиты и измерительными приборами. Растет из года в год и мощность энергетической базы СССР. Все это спо­собствует дальнейшему развитию и совершенствованию элек­тропривода.

Современные системы электропривода обеспечивают воз­можность создания высокопроизводительных и надежных ра­бочих машин за счет автоматизации их работы. Основные тен­денции дальнейшего развития электропривода заключаются в создании быстродействующих, надежных и экономичных си­стем регулируемого автоматизированного электропривода при максимально возможной унификации их электрооборудования на базе бесконтактных полупроводниковых приборов.