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

Для обеспечения в процессе пуска двигателя выбранных по­ стоянных значений верхнего и нижнего моментов переключений необходимо, чтобы отношение полного роторного сопротивления к скольжению при определенном моменте для каждой ступени, было постоянным, т. е.

—— = const,

где Rlx— полное сопротивление роторной цепи для ступени х;

slx— скольжение, соответствующее началу работы на сту­ пени X;

НО

— Rb. н + Rx>

где RB. н — неотключаемое сопротивление фазы ротора (внутрен­ нее сопротивление фазы ротора и сопротивление ка­ бельной сети, соединяющей контактные кольца дви­ гателя с роторными контакторами);

— сопротивление реостата на ступени х.

Неотключаемое активное сопротивление фазы ротора можно

определить из выражения

Г) _

1,75/2н ’

где U2 — напряжение между кольцаминеподвижного ротора;

/2н— номинальный ток ротора.

В практике бывают случаи, когда на подъемном двигателе от­ сутствует табличка с данными двигателя, но номинальное напря­ жение статора известно. В этом случае величину напряжения U2 и тока /2 ротора можно определить, подавая в три фазы ста­ тора пониженное напряжение при разомкнутых кольцах ротора;

иизмеряя напряжение между двумя кольцами. Номинальное напряжение ротора

и номинальный ток ротора

/2 = 0,64-£-,

где С\— номинальное линейное напряжение статора;

7/вкл— приложенное линейное напряжение к обмоткам ста­ тора;

77зам— замеренное напряжение между кольцами; Р — мощность двигателя, кеш.

При Ui, равном 3000 или 6000 в, напряжение 77вкл удобно принимать 380 в.

79*

Сопротивление реостата на любой ступени может быть опре­

делено из равенства отношений внутреннего сопротивления фазы ротора к скольжению при относительном моменте Xi на

естественной характеристике и полного сопротивления роторной

дени на ступени х к скольжению в начале работы на этой сту­ пени, т. е.

/?в.н?т _ s4 "

Отсюда находим, что полное сопротивление роторной цепи на ступени х

Сопротивление секции роторного реостата равно разности полных сопротивлений роторной цепи на двух смежных ступе­ нях

=— *Чх+1У

После определения значений Ai и Хг производится проверка велвдцны полученного ускорения системы.

Кратность среднего пускового момента (с учетом 5% падения

-напряжения)

больше ускорения, принятого по диаграмме скорости. Время работы двигателя на данной ступени

80

Расчет роторного сопротивления исходя из условия получения заданного ускорения. Пусковое сопротивление в этом случае должно быть рассчитано таким образом, чтобы обеспечить при пуске получение среднего пускового усилия, равного пусковому усилию Fcp по расчетной диаграмме усилий, если это позволяет перегрузочная способность двигателя при данном числе пуско­

вых ступеней.

Зная число пусковых ступеней роторной станции, по рис. 45 можно определить необходимую кратность максимального и ми­

нимального усилий для получения заданного ЕСр

Днях---- FcpCi И Дцпп----- Дер •

Максимальное усилие на окружности органа навивки при­ нятого двигателя

Дщах. д ■— 975 Р ^'р4р-

'После определения Xi и Х2 расчет сопротивления ведется, как при расчете роторного сопротивления, исходя из полного исполь­ зования перегрузочной способности двигателя.

Выбор предварительных ступеней. Кроме пусковых ступеней,

как это указывалось ранее, предусматриваются одна или две

предварительные ступени. При шести контакторах и более при­ нимают две предварительные ступени. Если контакторов меньше шести, то принимают одну предварительную ступень. Первая предварительная ступень предназначена для:

1)производства ревизии ствола и осмотра каната на пони­ женной скорости 0,3 м/сек;

2)выборки зазоров в зубчатой передаче и плавного натяже­

ния подъемного каната;

3)устранения перенапряжений при включении двигателя. Для возможности управления двигателем при осмотре кана­

та и ревизии ствола необходимо, чтобы момент, развиваемый двигателем, был равен или больше 0,3 номинального момента двигателя, в противном случае при отключении двигателя могут

возникнуть коммутационные токи высокого напряжения, завися­ щие от величины сопротивления, включенного в цепь ротора, к

тока холостого хода.

Начальный момент, соответствующий искусственной механи­ ческой характеристике предельного регулирования, может быть

найден по формуле-

Вторая предварительная ступень предназначается для:

1)ограничения пусковых ускорений клетевых подъемов при подъеме людей;

2)уменьшения нагрузки двигателя и тормозного усилия при

движении скипов на участке загрузочного устройства с пони­ женными скоростями в конце подъема;

3)осуществления пониженной скорости при вытягивании

скипа из загрузочного устройства без наложения тормозов;

4)осуществления движения с пониженными скоростями по-

заездам без наложения тормозов (при откатке в вагонетках по наклонным стволам).

С вполне достаточной степенью точности механические харак­

теристики при работе двигателя на предварительных ступенях

можно принимать прямолинейными. Исходя из этого, опреде­ ляется сопротивление предварительных ступеней. При прямоли­ нейных механических характеристиках и заданном скольжении

полное сопротивление фазы ротора обычно пропорционально-

моменту, развиваемому двигателем.

Следовательно, полное сопротивление фазы ротора при ра­ боте на предварительной ступени

где /?н = т4?г-----номинальное сопротивление фазы ротора;

1,/О/2

М„— номинальный момент двигателя;

Л4пр — момент двигателя при работе на предвари­ тельной ступени.

82

ной ступени, должен отвечать условию.

неравенство соблюдено быть не может и ревизию канатов можно

производить при периодическом подключении двигателя к сети или с использованием тормоза.

Момент на второй предварительной ступени для подъемных установок вертикальных стволов можно принимать равным но­ минальному моменту двигателя или определять в соответствии с операциями, выполняемыми на второй предварительной сту­ пени. Для достижения пониженной скорости при движении по­ рожнего скипа на участке загрузочного устройства и движении вагонеток по заездам двигатель должен развивать усилие на окружности навивки на 20—25% больше статического момента сил сопротивления.

Для ограничения скорости движения груженого скипа на участке загрузочного устройства необходимо знать усилие на окружности навивки, создаваемое двигателем, величина которого определится по формуле

F — kQ—pH.

Графический способ расчета роторного сопротивления

Графический способ расчета роторного сопротивления хотя и менее точен, чем аналитический, но в ряде случаев имеет опре­ деленные преимущества — удобство определения величины пред­ варительных ступеней и наглядность.

Графический способ расчета роторного сопротивления осно­

ван на допущении, что механические характеристики асинхрон­ ного двигателя (как естественная, так и искусственные) прямо­

линейны и начинаются в одной точке А, соответствующей иде­ альному холостому ходу двигателя (рис. 52).

Такие допущения в расчет роторного сопротивления особой погрешности не вносят, так как расчетные моменты при пуске не могут быть определены с большой точностью, ибо величины сопротивлений стандартных ящиков колеблются на ±10% по за­ водским данным и еще на ±10% при различной температуре на­ грева.

Рис. 52. Графический способ расчета пускового сопротивления

При графическом способе расчета роторного сопротивления

необходимо задаваться верхним Mi и нижним М2 моментами переключения. Обычно верхний момент Mi принимается рав­ ным 0,7—0,8 максимального момента двигателя, а нижний мо­ мент М2— равным 1,1—1,2 статического момента сопротивления

системы подъема.

На прямоугольных осях координат по горизонтальной оси

откладываются величины моментов в относительных единицах — номинального момента двигателя Мн (удобно брать его длиной

100 мм) и моментов Mi и М2 в долях от Мн.

84

На вертикальной оси координат откладывается точка А,

соответствующая скорости вращения двигателя в режиме иде­ ального холостого хода. Отрезок ОА также удобно брать дли­ ной 100 мм.

Из точек, соответствующих моментам Мн, Mi и М2 восстана­ вливаются перпендикуляры.

Зная величину активного сопротивления ротора, которая определяется по каталогу или по формуле,

от горизонтальной линии, проведенной через точку А на верти­ кали, соответствующей номинальному моменту М„, отклады­ вается отрезок равный относительному сопротивлению ро­

тора. Длина этого отрезка определяется по формуле

гд = ОА = sOA = 100s.

Р-Кн.р

Через точки А—А; проводят прямую, которая является есте­

ственной характеристикой двигателя.

Искусственные характеристики двигателя строятся следую­ щим образом: первой пусковой характеристикой является пря­ мая линия, проведенная через точки А и Afi; через точку А6' в месте пересечения прямой А—М] с вертикалью, соответствую­ щей моменту М2, проводят горизонталь Ав'—А5" до пересечения

с вертикалью, соответствующей моменту Mi; точки А и А-/' сое­ диняют прямой линией и получают вторую пусковую характери­ стику. Построение продолжают до тех пор, пока число пусковых характеристик не окажется равным числу пусковых контакторов роторной станции и последнее переключение не совпадет с точ­ кой А", т. е. с естественной характеристикой двигателя. Если такого совпадения при первом построении не получилось, то, не­ сколько изменяя величины моментов Mi и М2, повторяют по­ строения до совпадения момента при последнем переключении с естественной характеристикой двигателя. Обычно такое совпа­ дение получается после двух-трех попыток.

После окончания построения измеряют длины отрезков Aj—

А2, А2—и т. д., которые соответствуют сопротивлениям ступе­

ней.

Абсолютные значения этих сопротивлений определяются по формулам

р— ^1^2 р .

ит. д.

85

Величины предварительных ступеней сопротивления также

определяются графически. На горизонтальной оси отклады­

ваются отрезки, соответствующие относительным вадичинам мо­ ментов переключения. •

Через полученные точки Л1ПР1 и Мпр9, соответствующие мо­

ментам на предварительных ступениях сопротивления, и через точку А проводят прямые линии до пересечения в точках А7 и As вертикали, соответствующей номинальному моменту Л1Н.

Длина отрезков Л8—А? и Ат—А6 соответствует величине со­ противлений предварительных ступеней.

Графический способ расчета ступеней пускового сопротивле­

ния дает возможность, зная полное время работы на пусковых ступенях, определять продолжительность работы на каждой-из них. Если длина всего отрезка Л4Н—At соответствует полной про­ должительности разгона, то длина отрезков Ai-—А2, А2—А3 и т. д.

•соответствует продолжительности работы на каждой из ступеней сопротивления.

Для ненапряженно работающих подъемов время разгона не

•оказывает практического влияния на продолжительность цикла, ■и можно пользоваться стандартными формулярами расчета ро­

86

Продолжение табл. 8

*Определение величины ПР % дано в § 9 настоящей главы.

§7. РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ КОНТРОЛЛЕРНОМ

УПРАВЛЕНИИ

Для управления подъемными двигателями небольшой мощ­ ности при числе пусков в час не свыше 30 и двигателями лебе­ док, установленных в шахте и на поверхности, применяются бо­ лее простые схемы управления—с ручными контроллерами.

При применении контроллеров основным требованием, предъ­ являемым к разбивке ступеней пускового сопротивления,

является обеспечение плавности разгона.

В настоящее время в угольной промышленности применяются три типа контроллеров: высоковольтный контроллер КМ-3, низковольтный контроллер КМГ-3310 с неравномерным выключе­ нием ступеней сопротивления и низковольтный контроллер

ТК-7005.

Контроллер КМ-3

Масляный контроллер КМ-3 изготовлялся Энергозаводом комбината Сталинуголь и имеет следующие технические данные:

Контроллер КМ-3 допущен к временной эксплуатации в под­ земных выработках шахт, опасных по газу или пыли, на свежей

струе воздуха. Схема контроллера приведена на рис. 53.

Блок-контакт КБ размыкается при опускании масляного бака или снятии крышки статорной части контроллера.

При применении контроллера КМ-3 следует иметь в виду, что у него отсутствует замкнутый в нулевом положении блок-контакт КК-0, который необходимо пристраивать при монтаже.

87