13.2. Рабочие режимы электроприводов и способы питания многоковшовых экскаваторов

Знание рабочих режимов и нагрузочных диаграмм имеет боль­шое значение при проектировании электропривода. Они позво­ляют правильно определить мощность электропривода и его пе­регрузочную способность, установить необходимые пределы регулирования скорости, правильно выбрать защиту двигателя и решить ряд других важных вопросов.

Главным электроприводом на многоковшовых экскаваторах является привод ковшовой цепи или ротора. Рассмотрим сна­чала электропривод ковшовой цепи с точки зрения режима его работы.

Режим нагрузки электропривода ковшовой цепи неравно­мерный и зависит от крепости полезного ископаемого или по­роды, толщины снимаемой стружки и т. п. Кроме того неравно­мерность нагрузки в большой степени обусловливается много­гранной формой ведущего барабана ковшовой цепи. График нагрузки двигателя при мягких породах представлен на рис. 13.1. Как видно из диаграммы, пики нагрузки возникают при каждом врезании ковшей в грунт, а провалы — при каждом их опрокидывании на приводном барабане.

Режимы работы и нагрузки электропривода роторного ко­леса мало отличаются от описанного выше режима электропри­вода ковшовой цепи. Меньшие маховые массы и небольшое ко­личество ковшей, одновременно отделяющих грунт от целика обусловливают лишь более резкие пики потребляемой мощ­ности. На рис. 13.2 представлен график нагрузки электропри­вода роторного колеса при черпании вязких глин.

Электропривод ходового механизма работает в длительном режиме с переменной пиковой нагрузкой. Нагрузка опреде­ляется состоянием и уклонами пути, направлением и силой ветра и боковыми нагрузками, действующими на ковшовую раму.

Режим работы и нагрузка электроприводов механизма пово­рота, конвейеров, подъемной лебедки и вспомогательных меха­низмов многоковшовых экскаваторов мало отличаются от ре­жимов аналогичных механизмов других горных машин.

Многоковшовые экскаваторы питаются энергией от карьер­ных распределительных сетей напряжением 6 или 10 кВ, экска­ваторы малой производительности — от сетей напряжением 380—660 В. Способ подвода энергии к многоковшовым экскава­торам зависит от вида ходового оборудования. К экскаваторам на железнодорожном ходу энергия подводится по гибкому ка­белю, укладываемому на специальный кабельный барабан;

к экскаваторам на гусеничном ходу — посредством гибкого, во­лочащегося кабеля (или наматываемого на кабельный бара­бан), длина которого составляет 500—600 м и более.

13.3. Требования, предъявляемые к электроприводам и электрооборудованию многоковшовых экскаваторов

Помимо требований, обусловленных работой электрооборудова­ния многоковшовых экскаваторов в условиях открытых горных разработок, к последнему предъявляется ряд дополнительных требований, обусловленных характером работы того или иного механизма.

Для электропривода ковшовой цепи (или роторного колеса) характерным являются значительные колебания нагрузки, до­стигающие при нормальном режиме 1,5-кратной номинальной величины. Следовательно, двигатель привода ковшовой цепи должен обладать повышенной перегрузочной способностью для преодоления кратковременных пиков нагрузки. Кроме того, при­вод ковшовой цепи (или роторного колеса) должен обеспечи­вать:

достаточный пусковой момент, необходимый для преодоле­ния больших динамических и статических сопротивлений, воз­никающих при перемещении массивного рабочего органа;

плавный многоступенчатый пуск, при котором ускорения и моменты не оказывают вредного влияния на металлоконструк­ции рабочего органа экскаватора;

электрическую и механическую защиты привода от перегру­зок, срабатывающие при нагрузке, равной 1,5—1,7 номиналь­ной.

Требованиям указанного режима работы удовлетворяют асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором или си­стема Г—Д. Реже для привода роторного колеса применяется асинхронный двигатель с фазным ротором.

Электропривод механизмов хода многоковшовых экскавато­ров работает как в нормальном, длительном режиме, так и в режиме «угона». В рабочем режиме во время черпания экска­ваторы передвигаются со скоростью 3—8 м/мин, а в режиме «угона» во время аварийных перегонов (при обвалах, оползнях, затоплениях уступа) скорость равна 8—15 м/мин.

К электроприводу механизма хода предъявляются следую­щие требования:

1. плавность пуска и изменения скорости движения в пере­ходных режимах с ускорениями, не превышающими 0,07—0,15 м/с² (с целью исключить опасные перенапряжения в металло­конструкциях экскаватора, особенно при значительной его вы­соте) ;

2. устойчивое регулирование скорости движения экскава­тора в пределах 20—120 % номинальной скорости;

3. независимость скорости хода экскаватора от нагрузки;

4. автоматическое изменение частоты вращения привода вслед за изменением линейной скорости ходовых колес тележек экскаватора, движущихся по кривым разных радиусов, и за­щита от перегрузок;

5. возможность электрического торможения (с использова­нием механических тормозов лишь при полной остановке).

Этим требованиям наиболее полно удовлетворяет электро­привод по системе Г—Д, который и применяется на мощных экскаваторах. На малых и средних машинах наибольшее рас­пространение получили асинхронные двигатели.

На конвейерах и других вспомогательных механизмах мно­гоковшового экскаватора применяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Только для плавного разгона мощных конвейерных установок значительной длины на погру­зочных и роторных стрелах применяют двигатели с фазным ро­тором.

Ввиду определенных технологических связей отдельных ме­ханизмов многоковшового экскаватора должна быть предусмот­рена блокировка электроприводов этих механизмов, обеспечи­вающая определенную последовательность пуска и остановки механизмов.

Для раздельного включения механизмов (например, при на­ладочных работах, осмотрах, ремонтах, опробовании и т. д.) блокировка должна сниматься при помощи специально преду­смотренных ключей.