11.З. Электроснабжение и электрооборудование бурильных машин и установок
Ручные электросверла применяют в угольных шахтах преимущественно для бурения шпуров малого диаметра по углю и породам. Для привода ручных электросверл используют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью 1,0 кВт (сверло ЭР14Д—2М), 1,2кВт (сверло СЭР-19м) и 1,4 кВт (сверла ЭР18Д-2М и ЭРП18Д-2М) с синхронной частотой вращения 3000 об/мин.
Согласно ПБ, для электропитания ручных электросверл допускается напряжение не свыше 127 В. В настоящее время МакНИИ ведутся работы по переводу их питания на 220 В. Для трансформации напряжениня 380 или 660 В на рабочее напряжение электросверла 127 В, обеспечения дистанционного управления по искробезопасным цепям, максимальной токовой защиты кабеля и двигателя, а также защиты от утечек тока применяются специальные аппараты: АП-3.5М, АП-4 (агрегат пусковой, мощность 3,5 и 4,0 кВ-А), АБК-2,5, АБК-4, АББК (аппарат бесконтактной коммутации, мощность 2,5 и 4 кВ-А) и др. Аппараты представляют собой взрывобезопас-ную оболочку, в которой размещены силовой и вспомогательный трансформаторы, автоматический выключатель или разъединитель, контакторы, аппаратура управления и защиты.
Электрическая схема агрегата АП обеспечивает защиты: от обрыва или чрезмерного увеличения сопротивления цепи заземления, от токов к. з., от токов утечки, от замыкания цепи управления, нулевую и минимальную. Электрические схемы аппаратов бесконтактной коммутации АББК и АБК обеспечивают все вышеперечисленные виды защиты, за исключением нулевой и минимальной. При присоединении всех этих аппаратов к сети не требуется установки магнитных пускателей в первичной сети и реле утечки во вторичной сети.
Электрическая схема аппарата АБК-2,5 (рис. 11.4) работает следующим образом. При включенном автомате АВ напряжение поступает на силовой трансформатор TV1, а с его вторичной обмотки—на вспомогательный трансформатор TV2, обмотка 4 которого служит первичной обмоткой вспомогательного трансформатора TV3. До включения выключателя В на корпусе сверла в схеме происходят следующие изменения с зарядом и разрядом конденсаторов С1 и С2, В положительный полупериод ток протекает по цепи: верхняя точка обмотки 2 трансформатора TV2, диод VD21, конденсатор С1, диод VD23, нижняя точка обмотки 2, что приводит к заряду конденсатора С1. Конденсатор С2 начнет заряжаться в отрицательный полупериод по цепи: нижняя точка обмотки 2 трансформатора TV2, диод VD22, дроссель Др4, конденсатор С2, диод VD24, верхняя точка обмотки 2. Включение Др4 в цепь конденсатора С2 увеличивает время заряда последнего по сравнению с временем заряда конденсатора С1. Заряд конденсатора С1 служит для открытия тиристора VS4, а конденсатора С2 — динистора VS через цепь управления тиристора VS5. Тиристору VS4 для открытия требуется меньшее напряжение и, открывшись, он становится в отрицательный полупериод шунтом для конденсатора С2 и разряжает последний. Происходит возврат схемы в исходное состояние и ее стабилизация, т. е. заряд—разряд конденсатора С1 с открытием тиристора VS4, шунтирование и разряд конденсатора С2, что приводит к закрытому состоянию динистора VS и тиристора VS5.
Рис. 11.4. Электрическая схема аппарата АБК-2,5
В таком состоянии схемы питания обмотки 4 трансформатора TV3 от обмотки 3 трансформатора TV2 не происходит из-за разрыва цепи диодами VD25—VD28 выпрямительного моста UZ. Силовые тиристоры VS1—VS3 остаются закрытыми из-за отсутствия отпирающего сигнала, переменный ток в двигатель сверла не поступает, а поступает только пульсирующий—через диоды VD7—VD9.
Работа схемы изменится при включении выключателя В сверла. Прекратится заряд конденсатора С1, так как обмотка 2 трансформатора TV2 через выключатель В и диод VD будет замкнута накоротко. Закроется и тиристор VS4 при переходе его анодного напряжения через нуль. В отрицательный полупериод произойдет заряд конденсатора С2, и при достижении на нем достаточно высокого напряжения динистор VS откроется и ток пойдет через резистор R18 в цепь управления тиристора VS5. Открывшись, последний соединит выводы выпрямительного моста UZ, чем обеспечит подачу напряжения от обмотки 3 трансформатора TV2 к обмотке 4 трансформатора ТУЗ через тиристор VS5 и мост UZ. От вторичных обмоток трансформатора TVS через диоды VD1—VD6 и дроссели Др1—ДрЗ импульсы тока поступят в цепи управления силовых тиристоров VS1—VS3, которые откроются, что приведет к подаче питания на электродвигатель сверла. Установка дросселей Др1—ДрЗ необходима для сглаживания пульсаций в цепях управления силовых тиристоров. Отключение происходит при размыкании выключателя В или при срабатывании соответствующих защит.
При к.з. защиту в зависимости от ступени напряжения осуществляют реле максимального тока автомата АВ или плавкие предохранители F1 и F2. При к.з. в цепях управления, если схема была включена, ее работу шунтирует ток к.з. Управляющий электрод тиристора VS5 перестает получать питание, запирается и отключает питание обмотки 4 трансформатора ТУЗ, что приводит к потере управления тиристоров VS1—VS3 и отключению двигателя сверла.
Защиту от обрыва или чрезмерного увеличения сопротивления заземляющей жилы выполняет тиристор VS4, который открывается при больших сопротивлениях и шунтирует цепь управления тиристора VS5. Контроль изоляции и защиту от опасных токов утечки выполняет реле утечки, собранное по специальной схеме. При нормальном состоянии изоляции контакт реле К1 в цепи отключающей катушки О/С открыто. При повреждении изоляции возникает ток утечки, протекающий по цепи: диоды VD17—VD19, резистор R, реле К, земля, фаза поврежденного кабеля. Реле К срабатывает, замыкает контакт К1 в цепи катушки О/С, и происходит отключение автомата АВ.
Для шахтных электрических сетей напряжением 1140 В разработан пусковой агрегат АПВИ-1140. Основными элементами этого агрегата являются: силовой сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением мощностью 3,5 кВ-А; автоматический выключатель нанапря-жение 1140 В и ток 5 А; два трехфазных контактора с прямоходовой контактной системой на напряжение 250 В и ток 25 А; реле утечки с самоконтролем исправности элементов схемы, совмещенное с блокировочным реле утечки (уставка реле утечки при однофазной утечке - на более 3,6 кОм, уставка БРУ—19 кОм); реле максимального тока, снабженное устройством для периодической проверки работоспособности отключающей системы. Электрическая схема агрегата АПВИ-1140 обеспечивает защиты: нулевую, от токов к.з., от потери управляемости при замыкании или обрыве цепи дистанционного управления контакторами, от токов утечки отходящих цепей с предварительным контролем сопротивления изоляции этих цепей, а также от обрыва или увеличения сопротивления цепи заземления более 100 Ом. Оболочка агрегата снабжена механической блокировкой, которая исключает возможность открывания быстрооткрываемой крышки при включенном автоматическом выключателе или включения его при открытой крышке.
Колонковые электросверла применяются для бурения шпуров по породам, закрепляются обычно на распорных колонках или манипуляторах погрузочных машин, имеют механическую подачу с прямым и обратным движением шпинделя. В качестве привода используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.
Характерными представителями этого класса бурильных машин являются электрогидравлический бур ЭБГП-1 (мощность привода 2,5 кВт) и колонковое электросверло СЭК-1 (мощность привода 3,3 кВт). Управление приводом осуществляется дистанционно магнитным пускателем или вручную—ручным пускателем. Напряжение питания—380 или 660 В.
Бурильные установки предназначены для бурения шпуров и выбуривания угля при проведении горизонтальных горных выработок, для бурения опережающих скважин на пластах с углами падения до 45°. В качестве электропривода используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Представителями этого класса являются бурильные установки БУЭ1М (мощность привода 15 кВт), БИП2 (8,5 кВт), БУЭЗ (40 кВт), УБГ-1Р и др. Управление приводом осуществляется дистанционно магнитным пускателем.
Буровые станки предназначены для бурения скважин по углям различной крепости, под разным углом, в основных и вспомогательных выработках, для нагнетания воды, дренажа газа, геологоразведки и т. п. Электропривод—асинхронный, нерегулируемый. Представителями этого класса являются буровые станки БС1М (мощность привода 5,5 кВт), БГА (11 кВт), СБГ1М (13 кВт), БШ2М (24 кВт). Б68КП (36 кВт) и др. Управление электроприводом дистанционное.
Буровые машины предназначены для бурения углеспускных, вентиляционных, водоспускных и другого назначения скважин на пластах разного залегания по углям различной крепости, для проходки гезенков глухим забоем снизу вверх с углами наклона 40—90°. Представителями этого класса являются буровые машины БГА4В, БГА4Г (мощность привода 24 кВт), «Стрела-77» (46 кВт) и др. Для дистанционного управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, устанавливаемыми на буровой машине БГА и подобных ей, а также для автоматической стабилизации тока электродвигателя вращателя и защиты его от опрокидывания при технологических перегрузках предназначена станция управления САУБ.
Станция САУБ имеет исполнение РВ и устанавливается стационарно или полустационарно на штреке в шахтах, опасных по газу или пыли. Аппаратура станции размещена на двух панелях, установленных во взрывозащищенной оболочке. Передняя панель станции конструктивно выполнена откидной. Камера блокировочного разъединителя размещена в правой части корпуса станции. С этой камерой непосредственно связан штепсельный ввод станции. Вводная коробка для питания электродвигате-лей, цепей управления и освещения размещена в левой части корпуса. Коробка имеет шесть кабельных вводов для подсоединения шести токоприемников. Крышка станции управления—быстрооткрываемая. Она запирается с помощью поворотного запорного кольца, которое в положении «Закрыто» своими захватами охватывает выступы фланцев крышки и корпуса, обеспечивая необходимый взрывонепроницаемый зазор. Крышка сблокирована с разъединителем так, чтобы при включении разъединителя ее нельзя было открыть и, наоборот, при открытой крышке нельзя было включать разъединитель. Рукоятка разъединителя и кнопка «Стоп» имеют механическую блокировку, препятствующую отключению разъединителя под нагрузкой.
На передней крышке станции управления имеются два смотровых окна. Напротив каждого смотрового окна на передней панели установлены две лампы (с белым плафоном), предназначенные для сигнализации о срабатывании блокировочных реле утечек БРУ. На эту же крышку выведена рукоятка переключателя УП. На передней (откидной) и задней панелях станции управления размещены контакторы КТУ-2А и ПМЕ-111Т, блок управления БУР, блок реле времени БРВ, блок максимальной защиты УМЗ, блок регулятора нагрузки, блок предохранителей, блок резисторов, датчик тока, универсальный переключатель УП.
Аппаратура станции управления работает при изменении напряжения сети от 0,85 до 1,1 номинального. Электрическая схема станции управления обеспечивает: дистанционное управление и реверсирование электродвигателя-вращателя буровой машины с пульта управления; дистанционное управление электродвигателями насоса орошения и маслостанции с пульта управления; переход на ручное управление сервоприводом скорости подачи буровой машины; снятие напряжения с токоприемников с помощью кнопки «Стоп», встроенной в станцию управ-ления.