1.3. Привод шахтных подъёмных установок

Привод шахтных подъёмных установок осуществляется электродви­ гателями постоянного или переменного тока [4]. Большинство шахтных подъёмных установок оснащено асинхронными двигателями с фазным ро­ тором с металлическим или жидкостным реостатом, что объясняется их небольшой стоимостью, просто­ той обслуживания и высокой эксплуатационной надежностью асинхронного привода. Макси­ мальная мощность асинхронного

двигателя -1600 кВт.

В связи с большой часто­ той вращения асинхронных дви­ гателей их подключение осуще­ ствляется через редуктор. Воз­ можен одно - или двухдвига­ тельный привод шахтных подъ­ ёмных машин.

Схема асинхронного при­ вода с фазным ротором приведе­ на на рис. 1.5. Контакторы ре­

ния двигателя М.

Рис. 1.5. Схема асинхронного привода

Для регулирования частоты вращения двигателя используется регу­ лируемое сопротивление СР, включаемое в цепь ротора и изменяемое при включении роторных контактов У1-У8.

Асинхронные приводы шахтных подъёмных машин оборудуются динамическим торможением, регулируемый источник постоянного тока УЦТ которого подключается к статору двигателя через контактор динами­ ческого торможения ЦТ при отключенных контакторах В и Н.

Зависимость частоты вращения двигателя от развиваемого им мо­ мента носит название механической характеристики. Механические харак­ теристики асинхронного привода приведены на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Механические характеристики асинхронного двигателя

При вращении органа навивки в направлении «вперед» асинхронный двигатель может работать в следующих режимах:

- двигательный режим (область ДВ, см. рис. 1.6) - направление дви­ жения сосудов совпадает с направлением развиваемого двигателем момен­ та. Вращающий момент создается взаимодействием тока ротора с вра­ щающимся магнитным полем;

-режим генераторного торможения ГВ - двигатель вращается мо­ ментом, создаваемым разностью натяжения подъёмных канатов. Тормоз­ ной момент, препятствующий разгону системы, создается взаимодействи­ ем тока ротора с вращающимся магнитным полем. В этом режиме актив­ ная мощность передается в сеть;

-торможение противовключением ПВ - крайне редко встречающий­ ся режим, когда торможение осуществляют включением двигателя в об­ ратном направлении, то есть магнитное поле статора двигателя и ротор вращаются встречно;

-режим динамического торможения ДТВ - создается подключением обмоток статора к источнику постоянного тока. Тормозной момент созда­ ется взаимодействием тока ротора с неподвижным магнитным полем.

Асинхронные двигатели имеют относительно жесткие естественные механические характеристики с номинальным скольжением

SHOM= 0,02...0,03.

Для выполнения диаграмм движения шахтной подъёмной машины (см. рис. 5.10) двигатель разгоняется с п дв = 0 до номинальной скорости «ном средним пусковым моментом Мп.ср (см. рис. 1.6). На этой скорости при положительном статическом моменте Мс , равном номинальному М ном,

ОСуЩССТВЛЯСТСЯ Д в и ж е н и е ДО ТОЧКИ -Ь WHOM* Генераторное торможение при­

меняется при спуске груза. При номинальном статическом моменте М тм двигатель работает на естественной характеристике в точке - лном. Замед­ ление машины от максимальной скорости до малой скорости может быть осуществлено в режиме динамического торможения с использованием ме­ ханической характеристики со средним тормозным моментом М дт ср от

ТОЧКИ - Ином ДО ТОЧКИ Идот.

Торможение противовключением (ПВ) применяется в аварийных си­ туациях.

Механические характеристики асинхронного двигателя при подклю­ чении роторных сопротивлений приведены на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором

При максимальном значении роторных сопротивлений момент дви­ гателя определяется характеристикой У 1. Он обеспечивает плавное при

Механические характеристики двигателя постоянного тока опреде­ ляются зависимостью

где U - напряжение на якоре двигателя; R„ - сопротивление якорной цепи двигателя; М - момент на валу двигателя; Ф - магнитный поток двигателя; се, с м— конструктивные постоянные двигателя.

Графики зависимости частоты вращения двигателя от момента на его валу приведены на рис. 1.9. Наклон характеристик определяется падением напряжения в якорной цепи двигателя.

В приводе шахтных подъёмных машин по системе Г-Д управление частотой вращения двигателя Д осуществляется при постоянном магнит­ ном потоке двигателя Ф = const изменением подводимого к его якорю на­ пряжения генератора Г путем регулирования его тока возбуждения.

Питание обмотки возбуждения генератора осуществляется от ревер­ сивного тиристорного преобразователя.

Реверсивный привод Г-Д шахтных подъёмных машин управляется в четырех квадрантах механических характеристик. Изменению линейной скорости подъёма и движущих усилий на органе навивки шахтной подъ­ ёмной машины соответствует изменение частоты вращения и момента на валу двигателя на механических характеристиках привода (по стрелкам, см. рис 1.9).

Разгон системы при подъёме груза до номинальной скорости осуще­ ствляется по линиям 0-1-2-3. Точка 1 определяет момент Мд, создаваемый подъёмным двигателем. Под действием разности моментов двигателя и момента сопротивления Мс происходит и разгон системы по линии 1-2. В точке 3 Мд = Мс и дальнейшее движение происходит с постоянной ско­ ростью.

Замедление системы в конце подъёма может происходить при дви­ гательном (линии 3 -4 -7 -8) или генераторном (линии 3 -4 -5 -6 -7 -8) режи­ ме работы двигателя. В точке 8 осуществляется дотяжка сосудов с посто­ янной скоростью. При этом Мд = Мс.

При спуске груза подъёмный двигатель работает в генераторном ре­ жиме (второй квадрант механической характеристики). Изменение момен­ та Мд при выполнении заданного закона движения происходит аналогично.

/'

~ПМ

Рис. 1.9. Механические характеристики двигателя постоянного тока

При движении сосудов в обратном направлении («назад») двигатель работает в третьем (двигательный режим ДН) и четвертом (генераторный режим ГН) квадрантах

Привод по системе ТП-Д в настоящее время реализуется по двум принципиально отличающимся схемам:

а) с реверсом по якорной цепи двигателя (силовая схема приведена на рис 1.10, а);

б) с реверсом по цепи возбуждения двигателя (см. рис. 1.10, б). Система ТП-Д с реверсом по якорной цепи двигателя, так же, как и

привод по системе Г-Д, обеспечивает управление движением подъёмных сосудов путем изменения величины и полярности подводимого напряже­ ния преобразователя.

При реверсировании тока возбуждения подъёмного двигателя на­ правление тока якоря остается неизменным.

Механические характеристики привода по системе ТП-Д (рис. 1.11) аналогичны зависимостям в приводе Г-Д . Исключение составляет зона прерывистых токов, ограниченная штриховой линией, в которой характе­ ристики искажены.

При работе подъёмного двигателя в генераторном режиме тиристор­ ный преобразователь якорной цепи переходит в инверторный режим, обеспечивая преобразование постоянного тока в переменный и передачу энергии из цепи двигателя в питающую сеть.

-дуговая, обеспечивающая выдержку времени между отключениями контактора реверсора одного направления и включением контактора дру­ гого направления;

-препятствующая включению двигателя при закороченном ротор­ ном реостате;

-не допускающая включение приводного двигателя при наложенном предохранительном тормозе;

-обеспечивающая последовательное включение контактора ускоре­

ния;

-не допускающая одновременного включения обоих контакторов выбора направления движения.

На шахтных подъёмных машинах с приводом постоянного тока вве­ дены следующие дополнительные защиты и блокировки:

1.Максимальная защита главной цепи, осуществляемая автоматиче­ ским воздушным выключателем, сблокированным с цепью предохрани­ тельного торможения.

2. Защита от исчезновения напряжения возбуждения двигателя.

3. Защита от нарушения системы принудительного охлаждения глав­ ных электрических машин в приводе по системе Г-Д.

4. Защита тиристорных преобразователей в приводе по системе ТП-Д.

К системе стволовой сигнализации, связи и управления относят ком­ плекс аппаратов, органов управления, защит и стволового оборудования, предназначенный для передачи сигналов и данных между стволом шахты и помещением управления шахтной подъёмной установкой.

Каждая шахтная подъёмная установка должна быть оборудована следующими видами сигнализации и связи:

-рабочей, предназначенной для обеспечения выполнения техноло­ гических операций по подъёму-спуску людей и грузов;

-резервной, используемой в случае выхода из строя рабочей сигна­ лизации и связи;

-ремонтной, применяемой при осмотре и ремонте крепи и армировки ствола, элементов копра и подъёмных сосудов.

На скиповых шахтных подъёмных установках стволовая рабочая и резервная сигнализации и связь должны обеспечивать выполнение сле­ дующих функций:

-передачу сигналов:

1.В здание шахтной подъёмной машины машинисту подъёма:

•сигнала об окончании загрузки скипа на горизонте, разгрузки его на разгрузочной площадке; о заполнении приемного бункера горной массой;

•предупредительного сигнала перед пуском шахтной подъёмной ма­ шины, работающей в автоматическом режиме;

•сигнала «Авария» со всех рабочих мест. По этому сигналу произво­ дится включение предохранительного тормоза.

2.От машиниста подъёма на горизонты и разгрузочную площадку

сигналов режимов: «Груз», «Ревизия», «Люди».

3. На горизонты, разгрузочную и нулевую площадки сигналов о мес­ те нахождения скипа;

-блокировки, исключающие возможность:

•подачи рабочих сигналов с горизонтов, на которых отсутствует скип;

•одновременной подачи рабочих сигналов с нескольких рабочих мест;

•всех сигналов (кроме сигнала «Авария») в режиме «Ревизия»;

•подачи рабочих сигналов после подачи сигнала «Авария». Рабочая сигнализация и связь должны также обеспечивать:

-звуковое сопровождение каждого изменения светового сигнала;

-сброс сигнала «Авария»: звукового - машинистом; светового - оператором только с места подачи;

-задержку подачи звуковых сигналов: «Авария» - не более 0,1 с; «Стоп» - не более 0,25 с;

-непрерывный контроль исправности линии подачи кодового сигна­ ла «Стоп» и сигнала «Авария»;

-двустороннюю громкоговорящую связь между машинистом подъ­ ёма и операторами загрузки и разгрузки, оператором на нулевой площадке;

-вызов: машиниста подъёма - голосом и световым сигналом; ство­ ловых горизонтов и операторов нулевых и разгрузочных площадок - то­ нальным сигналом и голосом;

-кодовую сигнализацию для передачи рабочих сигналов между опе­ раторами загрузки и разгрузки и машинистом подъёма;

-телефонную связь между машинистом подъёма и операторами за­ грузки и разгрузки.