книги из ГПНТБ / Василевский, Марк Николаевич. Асинхронный привод шахтных подъемных машин

При определении продолжительности включения следует раз­

личать предварительные и пусковые ступени сопротивления. При ревизии ствола и канатов при уравновешенном подъеме

пусковое сопротивление первой предварительной ступени вклю­ чено в течение всего времени ревизии.

При неуравновешенной системе подъема пусковое сопроти­ вление включено только до момента встречи сосудов в стволе, после чего машинист отключает двигатель от сети и производит подтормаживание машины механическим тормозом или динами­ ческим торможением.

Тепловой расчет роторных сопротивлений первой предвари­ тельной ступени принципиально отличается от теплового расчета пусковых ступеней в связи с большой продолжительностью обте­ кания током всего реостата.

Нагрев секции сопротивления первой предварительной сту­ пени во время нормальной работы подъемной установки весьма ничтожен из-за чрезвычайно малой продолжительности работы (около 0,75—1,00 сек) по сравнению с продолжительностью ра­ боты при ревизии ствола или каната.

Закон изменения температуры сопротивления по сравнению с температурой окружающей среды выражается уравнением

где -j- — установившийся перегрев, т. е. допустимая темпера­

тура перегрева для данного номера ящика;

Q — количество подведенного тепла; А —теплоотдача;

t—длительность обтекания током секции, сек; Т—постоянная времени нагрева, сек.

Теплоотдача

тдоп

где /Э1£В — длительный ток для данного ящика, а; г — сопротивление ящика, ом;

тлоп — допустимая температура нагрева элементов. Количество подведенного тепла за время работы

Q = /2r.

Подставляя вместо Q и А их значения, получим

//\

Температура нагрева секции предварительной ступени не должна быть больше предельно допустимой температуры для данного ящика; поэтому полагаем, что т=тДОп> тогда

/2 L

1 -V— \1 — е

Z2

экв

Отсюда находим, что ящик должен быть выбран на длитель­ ный ток, определяемый из выражения

ЭКВ

где /экв — эквивалентный по нагреву ток.

Подобная методика выбора ящиков сопротивлений имеет смысл, если предварительная ступень определенное время не­ прерывно находится в работе. Однако в практике эксплуатации подъемных установок наблюдается, что при ревизии ствола и проверке каната предварительная ступень работает в повторно кратковременном режиме.

В зависимости от глубины ствола и значения постоянной на­ грева тепловой режим может иметь и неустановившийся харак­ тер, т. е. такой, при котором с каждым последующим циклом наблюдается повышение температуры. Нетрудно показать, что эквивалентный по нагреву ток, по которому должен быть выбран ящик, определяется из выражения

где ^р —время работы; t-a — время паузы;

п — число циклов.

-Мп

Отношение —— обычно мало (меньше 0,1), поэтому полу­

Неопределенность режима работы на первой предваритель­ ной ступени затрудняет определение допустимого эквивалентного

100

по нагреву тока, поэтому при отношении длительности ревизии

или осмотра каната к постоянной времени, не превышающем 0,7,

эквивалентный по нагреву ток можно определить по формуле

Если указанное отношение лежит в пределах 0,7—2,0, то рас­ чет ведут на относительную продолжительность работы, равную 40%, исходя из повторно кратковременного режима работы.

При отношении -у > 2 ток первой предварительной сту­ пени принимается за длительный.

Вторая предварительная ступень имеет некоторые специфи­ ческие особенности в отношении теплового режима. Как пока­ зывает опыт эксплуатации, наиболее часто наблюдается нагрев

именно второй предварительной ступени вследствие неправиль­

ного определения продолжительности ее работы.

Для второй предварительной ступени определение ПР % дол­

жно производиться по диаграмме скорости подъема с учетом времени работы ступени в начале подъемного цикла и в конце его.

Вторая ступень при подъеме людей на грузо-людских уста­

новках обеспечивает пуск с ускорением до 0,75 м)сек2-, следова­ тельно, вторая ступень находится под током в продолжении всего

периода ускорения. В этих случаях ее сопротивление нужно вы­ бирать по продолжительности ПР % для последней ступени со­ противления. Остальные ступени сопротивления являются пуско­ выми и ПР % для них выбирается обычным способом.

Формулой для определения ПР% можно пользоваться для

повторно кратковременного режима работы только при расчете сопротивлений для подъемных установок вертикальных и на­ клонных стволов с продолжительностью цикла менее постоянной времени нагрева предварительно выбранных номеров ящиков сопротивлений. Практически при продолжительности подъемного цикла более 300 сек и при ПР % менее 6% пользоваться этой

формулой для определения ПР % не рекомендуется, так как ре­ жим работы сопротивления более приближается к кратковремен­ ному.

В этом случае эквивалентный по нагреву ток определяется из выражения

/экв = 0,1/р /ПР %.

При расчете пусковых сопротивлений для наклонных подъем­

ных установок следует учитывать, что в некоторых случаях воз­

можен подъем грузов или людей с пониженной скоростью при введенном в ротор двигателя сопротивлении.

101

Если расчетная продолжительность работы сопротивлений значительно отличается от стандартной (табличной), то дей­ ствительный расчетный ток /р при расчетной продолжительности работы ПРр°/о должен быть пересчитан для ближайшей стан­ дартной продолжительности работы ПРС %

при незначительном отличии ПРр % от стандартного значения подбор сопротивления производится по ближайшей большей стандартной продолжительности работы.

В случае пользования приближенным способом разбивки сту­

пеней сопротивления, продолжительность работы сопротивле­ ния определяется по формуле

ПР % = -у-100.

Продолжительность работы отдельных ступеней и расчетные токи определяются по табл. 8.

§ 10. ВЫБОР НОМЕРОВ ЯЩИКОВ СОПРОТИВЛЕНИИ И СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ СОЕДИНЕНИИ

Ящики сопротивлений следует выбирать так, чтобы они были предельно загружены расчетным током, исходя из допустимой температуры нагрева.

Схема соединений ящиков должна быть такой, чтобы количе­ ство перемычек между ящиками было минимальным. По воз­ можности следует обходиться последовательным соединением ящиков и только при больших токах принимать параллельное соединение.

При составлении схем соединения приходится применять по­ следовательное, параллельное и смешанное соединения.

Общее сопротивление при последовательном соединении эле­ ментов (рис. 57)

= -^1 + Rz + Ъ-

Общее сопротивление при параллельном соединении элемен­

тов (рис. 58)

Л ~ 1 Г"’

+ Ra + 7?3 + R<

Общее сопротивление при смешанном соединении элемен­ тов (рис. 59)

" г—

/?2 ”1” Яз + Rt

102

При составлении схем следует правильно подбирать сопроти­ вления по допускаемым токам.

При последовательном соединении ток секции определяется звеном, допускающим наименьший ток. Наилучшее использова­ ние материала сопротивлений будет в том случае, если элементы сопротивлений выбраны с одинаковыми допускаемыми токами.

тока ограничивает тот элемент, для которого произведение допу­ скаемого тока на величину сопротивления имеет меньшее зна­

чение.

Наилучшее использование материала сопротивления при па­

раллельном соединении будет в том случае, если произведения допускаемых токов элементов на величины сопротивлений равны. При параллельном соединении однородных элементов сопроти­ вления параллельных ветвей необходимо принимать равными.

При смешанном соединении допускаемый ток секции опреде­

ляется после преобразования параллельных комплексов элемен­ тов в эквивалентные по допускаемому току единичные

элементы.

§ 11. ВЫБОР высоковольтных МАСЛЯНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Для защиты высоковольтных подъемных двигателей от перегрузок, коротких замыканий и понижения напряжения применяются масляные выключатели с автоматическими при­ водами.

Масляные выключатели выбираются по номинальному току подъемного двигателя и мощности короткого замыкания питаю­ щей сети.

Автоматический привод масляного выключателя должен иметь два реле максимального тока без выдержки времени и одно реле минимального напряжения.

Время отключения масляного выключателя принимается рав­ ным его собственному времени отключения — 0,25 сек.

103

§12. ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА

Взависимости от схемы включения реле РТУ нужно разли­ чать два случая выбора трансформаторов тока.

При включении реле РТУ в цепь статора трансформатор дол­

жен обеспечивать питание этого реле.

Трансформатор тока выбирается таким образом, чтобы номи­ нальный ток его первичной обмотки удовлетворял условию

1,25/ст >/тр > 0,77/ст,

где /тр — номинальный ток первичной обмотки трансформа­ тора тока;

7СТ = Х17Н— статорный ток, при котором реле должно втягивать якорь (срабатывать);

/н — номинальный ток статора.

Трансформатор тока выбирается двухобмоточный — одна об­ мотка питает максимальные реле, а другая — реле РТУ.

При включении реле РТУ в цепь ротора трансформаторы тока выбираются не менее чем на двукратный рабочий ток двига­ теля.

После выбора трансформаторов тока для высоковольтных установок их необходимо проверить по условиям термической и

динамической устойчивости.

§ 13. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ

Питающие кабели выбираются по допустимой плотности тока. Расчетным током является эквивалентный ток статора подъем­ ного двигателя, причем его можно принимать равным номиналь­ ному току статора.

Высоковольтные питающие кабели при напряжении 3 и 6 кв

проверяются на термическую устойчивость. В табл. 12 дана тер­ мическая устойчивость, выраженная в величине допустимого

тока короткого замыкания (к. з.) в килоамперах при фиктивном времени действия тока к. з. = 0,25 сек и максимальной тем­ пературе для кабелей 3 кв — 80° и 6 кв — 70°.

Таблица 12'

Сечение кабеля, мм2

#ф, сек

Роторные кабели выбираются по допустимой плотности тока.

Расчетный ток для кабеля, соединяющего контактные кольца ротора с магнитной станцией, можно принимать равным номи­ нальному или эквивалентному току ротора. Для кабелей, соеди­

ни

няющих контакторы с пусковыми сопротивлениями, расчетный ток

/р = 0,1/сруАПР%,

где /ср — средний пусковой ток ступени;

ПР %—относительная продолжительность работы ступеней сопротивлений.

§ 14. ВЫБОР МАГНИТНЫХ СТАНЦИЙ

Для выбора типа роторной магнитной станции необходимо

определить:

1)способ пуска (в функции времени или в функции тока с до­ полнительной выдержкой времени);

2)число принятых ступеней роторного сопротивления;

3)оборудуется ли подъемная установка динамическим тор­

можением;

4)роторный ток двигателя;

5)напряжение сети собственных нужд установки.

Для реверсирования низковольтных асинхронных двигателей выпускаются специальные статорные станции. Последние выби­ раются по номинальному току статора подъемного двигателя.

Для реверсирования высоковольтных подъемных двигателей

применяются высоковольтные воздушные реверсоры.

В § 2 и 3 гл. XIX даны подробные характеристики роторных

истаторных магнитных станций и высоковольтных реверсоров. Для питания цепей постоянного тока магнитной станции не­

обходимо предусматривать два источника тока. В случае пита­ ния от селеновых выпрямителей в качестве резервного источ­ ника предусматривается генератор напряжением 220 в и мощ­ ностью 1—2 кет.

При электрическом ограничителе скорости желательно питать обмотку возбуждения его генератора от двигатель-генератора,

а не от селеновых выпрямителей, так как в первом случае точ­ ность работы ограничителя скорости не зависит от колебания

напряжения в сети собственных нужд подъемной установки.

§15. РАСПОЛОЖЕНИЕ ПОДЪЕМНЫХ МАШИН В ЗДАНИИ

Взависимости от типа тормозной системы для подъемных машин и лебедок принято два типа зданий. Подъемные машины

срегулируемой тормозной системой (воздушной или масляной) располагаются в зданиях, имеющих подвальное помещение.

Подъемные машины завода им. 15-летия ЛКСМУ, имеющие в обозначении индекс А, могут располагаться в здании без под­ вального помещения.

Подъемные лебедки с нерегулируемым грузовым тормозом

располагаются в зданиях без подвального помещения.

105

На рис. 60 показано расположение оборудования в зданиях с подвальным помещением. В первом этаже располагается подъ­ емная машина 1 с двигателем 2, высоковольтное и низковольтное распределительные устройства, над которыми на балконе уста­ навливается высоковольтный реверсор.

При низковольтном подъемном двигателе низковольтный ре­ версор (реверсивный блок) располагается в подвальном поме­ щении рядом с роторной станцией.

Рис. 61. Общий вид машинного зала

На первом этаже (рис. 61) впереди справа от машиниста располагаются скоростемер и сигнальная колонка. На пульте управления машиной (рис. 62) располагаются все измеритель­ ные приборы и обходной переключатель.

У новых подъемных машин завода им. 15-летия ЛКСМУ на

пульте управления размещаются также указатель глубины и ап­

паратура сигнализации.

Вподвальном помещении располагаются (см. рис. 60):

1)роторная панель управления;

2)пусковое роторное сопротивление, состоящее из ящиков сопротивления; так как количество ящиков сопротивления для мощных двигателей может быть более 100, то они устанавли­

ваются на стеллажах друг над другом до 6—8 шт.;

3) компрессорная установка и воздухосборник при воздуш­ ной системе тормозов или маслонасосы и аккумулятор давления при масляной системе тормозов;

4) станция маслосмазки при двухступенчатом редукторе уста­ навливается в правом переднем углу подвала около фундамента подъемного двигателя, при одноступенчатом редукторе, имею­ щем вторую вал-шестерню, — вблизи правой тормозной тумбы

107

машины, так как нужно иметь место для возможной установки запасного или более мощного двигателя;

5)двигатель-генератор для питания постоянным током цепей роторной станции;

6)двигатель-генератор и блок динамического торможения

при применении динамического торможения.

Размеры машинного здания должны быть выбраны достаточ­ ными для удобного обслуживания всего оборудования. Для со­ кращения земляных работ и лучшего освещения подвального по-

мещения пол первого этажа

При мощных подъемных двигателях (свыше 800 кет) необ­ ходимо предусматривать принудительную вентиляцию подваль­ ного помещения при помощи специального вентилятора для бо­

лее интенсивного отвода тепла, выделяемого роторным сопроти­ влением.

§ 16. ПРИМЕР ВЫБОРА ПОДЪЕМНОГО ДВИГАТЕЛЯ И ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОДЪЕМНОЙ УСТАНОВКИ

Работа подъемной установки характеризуется диаграммами скорости и усилий, изображенными на рис. 63.

1. Приведенная масса движущихся частей установки ЭЛ =

=6360 кГ • сек2/м.

2.Высота подъема /7 = 400 м.

3.Подъем двухклетевой с обыкновенными двухэтажными клетями.

ток к. з. I = 7,7 ка.

Вес 1 м каната равен 5,1 кГ.

108