Електропривод конвеєрного транспорту

Перспективним напрямом в галузі створення шахтних скребкових конвеєрів є застосівання двошвидкісних асинхронних двигунів. Вони мають на одному магнітопроводі дві трифазні статорні обмотки (у кожній – з’єднання за схемою “зірка” 1 і 2 (рис. 4.33; рис. 4.34) з чотирма та дванадцятью полюсами і дозволяють отримувати синхронні кутові швидкості ротора, відповідно, 1500 об/хв і 500 об/хв. Це суттєво сприяє підвищенню безпеки експлуатації конвеєра: пуск конвеєра з короткочасним ступенем зменшенної (у 3 рази) швидкості тягового органу; допоміжні операції із доставки обладнання та матеріалів в очисний вибій з меншою швидкістю.

Рисунок 4.33 – схеми обмоток статора двигуна серії ЭДКВФ: а – обмотка номінальної швидкості (кількість полюсів 2р = 4); б – обмотка зменшеної швидкості (кількість полюсів 2р = 12)

Рисунок 4.34 – Конструкція двошвидкісного асинхронного двигуна серії ЭДКВФ виробництва Первомайського електромеханічного заводу ім. К. Маркса (Україна)

Виконання функції керованого пуску з короткочасним терміном зменшеної швидкості потребує дотримання умови стабілізації швидкості привода на протязі терміну переключення статорних обмоток двигуна. Пуск асинхронного двигуна методом контакторної комутації обмотки зменшеної швидкості (на початковому етапі) і обмотки номінальної швидкості (на етапі завершальному) характеризується наявністю вільної складової магнітних потоків і коливаннями електромагнітного моменту двигуна на інтервалі переключення статорних обмоток (рис. 4.35).

Рисунок 4.35 – Розрахункова динамічна механічна характеристика двошвидкісного асинхронного двигуна в режимі керованого пуску методом контакторного підключення статорних обмоток зменшеної швидкості (початок пуску) і номінальної швидкості (завершальний етап)

З метою перешкоджання коливанням швидкості і можливому призупиненню руху скребкового ланцюга при переключенні статорних обмоток у складі конвеєра застосовують, як правило, два двошвидкісні приводні блоки, розташовані у складі головного та хвостового приводів. Це дозволяє використати позитивні властивості конвеєра як системи з розподіленими параметрами (скребковий ланцюг має бути представлений ділянками у вигляді паралельно з’єднаних пружних і дисипативних елементів із масою mi, жорсткістю сi і коефіцієнтом демпфірування. Приводи представлені у вигляді обертових мас із приведеними моментами інерції Jп, моментами двигунів Мд і моментами опорів Моп).

Алгоритм переключення приводів конвеєра із зменшеної швидкості на номінальну передбачає неодночасність виконання цієї операції стосовно обох приводів. Як правило, першим на номінальну швидкість переключається хвостовий привод, в той час, як головний виконує підтягуючу функцію. Потім на номінальну швидкість переключається і головний привод, в той час, як хвостовий підтримує функцію розгону (рис. 4.36). З урахуванням пружно-дисипативних властивостей скребкового ланцюга це технічне рішення дозволяє перевести тяговий орган конвеєра на номінальну швидкість із зменшеноїї (пускової) без короткочасного падіння швидкості і без ривка. Цей алгоритм і функцію доставочних операцій із зменшеною у тричі швидкістю реалізують спеціальні станції управління, силова схема яких містить контактори ввімкнення статорних обмоток двигунів зменшеної і номінальної швидкостей.

Рисунок 4.36 – Розрахункові діаграми параметрів пуску скребкового конвеєра довжиною 250 м, оснащеного двома двигунами ЭДКФВ315М12/4 із рознесеним у часі переключенням швидкості приводних блоків

Експлуатація двошвидкісного АД в умовах шахтної дільниці відрізняється певними особливостями, які необхідно враховувати з метою забезпечення безпеки персоналу від електроураження. Зокрема, оскільки обидві статорні обмотки двигуна змонтовані на загальному магнітопроводі, при роботі двигуна має місце трансформаторний ефект. При підключенні до мережі однієї із статорних обмоток контактором КМ1, або КМ2 (рис. 4.37), на іншій, не підключеній, генерується ЕРС, відповідно, e2, або e1 (рис. 4.39). В результаті, ділянка мережі, що приєднана до не підключеної обмотки, в якій генерується ЕРС, являє небезпеку електроураження в разі торкання людиною її струмоведучих елементів. На схемі (рис. 4.38) опір тіла людини представлений активним опром Rв витоку на землю: RК, ХК – активні і ємнісні опори ізоляції відповідних кабельних приєднань; RS, ХS – активні і індуктивні опори першої (індекс 1) і другої (індекс 2) обмоток статора асинхронного двигуна; Rr, Хr – активні і індуктивні опори його ротора; SF – автоматичні вимикачі (груповий та дільничної трансформаторної підстанції (ТП); АЗ – апарат захисту від витоку струму на землю.

Рисунок 4.37 – Розрахункова схема підключення двох статорів двошвидкісного асинхронного двигуна до мережі дільниці шахти

Значні амплітуди вказаних ЕРС і їхні завеликі частоти створюють умови виникнення небезпечних струмів в ланці витоку струму на землю (Rв) через ємнісні опори ізоляції ХК, оскільки при частотах 650 Гц і 1650 Гц ці опори є суттєво зменшеними у порівнянні із величинами ємнісних опорів при протіканні струмів промислової частоти (50 Гц).

Безпечна експлуатація двошвидкісного АД може бути здійснена за умови підведення оперативного струму АЗ не тільки до мережі ввімкненої обмотки статора, але й до мережі іншої, відключеної статорної обмотки двигуна.

Рисунок 4.38 – Осциллограммы ЭДС статора асинхронного двигателя на неподключенных обмотках “пониженной скорости” (а) и “номинальной скорости” (б)