Назад в библиотеку
Пименов В. Н., Гурманкин И. Г., Использование тиристорного устройства плавного пуска в ленточных конвейерах // Уголь Украины - №6., - 2007. – С.15-17.
Вопросы пуска ленточных конвейеров большой протяженности, оснащенных асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, всегда были актуальными. Асинхронный электродвигатель при невысокой стоимости и простоте обслуживания обладает рядом существенных недостатков: прямое включение его в сеть создает большие ускорения в приводных барабанах, что вызывает значительный рывок в ленте и проскальзывание ее по барабану; пусковые знакопеременные моменты разрушают лобовые части обмоток электродвигателя и шестерни первой передачи редуктора; пусковые токи достигают 5—6-кратных значений номинального и оказывают неблагоприятное воздействие на участковую сеть, трансформаторные подстанции и другое оборудование.
Используемые в приводах ленточных конвейеров различные муфты частично улучшают процессы пуска, но не решают проблему комплексно. Например, гидромуфта улучшает динамику пуска и в то же время не исключает пусковые токи и переходные пусковые моменты. Лепестковая муфта защищает первую передачу редуктора от переходных пусковых моментов, но не устраняет их в электродвигателе. Одновременно следует отметить весьма низкую надежность гидромуфт.
Разработанные тиристорные электроприводы на базе регуляторов напряжения позволяют комплексно решить проблемы пуска конвейеров. Опыт эксплуатации пусковых тиристорных устройств показывает их высокую эффективность. При прямом пуске в момент включения электродвигателя происходит интенсивный разгон приводного барабана и ленты за 0,5 с. Динамические усилия в трансмиссии имеют значительную величину.
По истечении 3,5 с упругая волна, возникающая в ленте, достигает барабана и ее скорость уменьшается при неизменной скорости барабана, а это означает пробуксовку ленты. В конвейерах большой протяженности негативные явления носят более выраженный характер. Вероятность пробуксовки ленты и вероятность ее возгорания возрастают. При пуске того же конвейера с помощью тиристорного устройства плавного пуска увеличивается время разгона, что позволяет снизить динамический рывок и практически исключить пробуксовку ленты по барабану.
При включении в сеть в асинхронном электродвигателе как в специфической активно-индуктивной нагрузке возникают электромагнитные процессы, обусловленные наличием периодических и апериодических составляющих тока. Поскольку электромагнитный момент определяется произведением потокосцепления статора на ток ротора, в электродвигателе образуется переходный момент, имеющий колебательный характер, величина которого значительно отличается от расчетного. Эти переходные моменты вызывают деформацию обмоток и снижают срок службы электродвигателя.
Исследования электродвигателей при прямом пуске непосредственно от сети позволили определить переходные моменты, время действия и частоты их колебаний. Расчетная статическая 1 и динамическая 2 характеристики электродвигателя ЭДК04—4М показаны на рис. 1.
Рис 1. Статическая (1) и динамическая (2) характеристики электродвигателя.
Электромагнитный момент в начале пуска носит явно выраженный колебательный характер. Первый пик момента достигает 4200 Нм, что практически в 3 раза превышает статический момент. Частота колебаний момента 45 Гц. По мере увеличения скорости амплитуда и частота переходных моментов уменьшаются. Время действия моментов 0,2 с, что весьма значительно с точки зрения воздействия динамических нагрузок. С увеличением момента инерции на валу электродвигателя (что соответствует загрузке конвейера) негативное действие переходных моментов возрастает, а также возрастают частота колебаний и время их действия.
Аналогичные результаты получены при исследовании электродвигателя 2ВР28054, которое проводили расчетным и экспериментальным методами. Данные имеют высокую сходимость.
Шахтные ленточные конвейеры включают 10—15 раз в смену, при ремонтных работах частота включений достигает 100 в час и более. В этих условиях воздействие переходных моментов существенно влияет на долговечность электродвигателя. По данным некоторых авторов, снижение переходных моментов в 2,5 раза увеличивает срок службы электродвигателя на 40—50%. Использование тиристорных устройств плавного пуска исключает возникновение переходных пусковых моментов.
Выше было сказано о последствиях прямого пуска на шахтную электрическую сеть, при этом следует добавить, что энергетические показатели электродвигателя весьма низкие. В рабочих режимах конвейерные электродвигатели загружены на 50—60%. В пусковых режимах при вытяжке ленты и выборе зазоров в кинематических цепях загрузка не превышает 20—25%, время пуска конвейеров 5—15 с.
Использование тиристорных устройств позволяет повысить энергетические показатели, что подтвердили экспериментальные исследования электродвигателя ЭДК-4-4М (рис. 2).
Рис 2. Зависимости полной Q, реактивной S мощностей, КПД и соs ф от загрузки электродвигателя Р: сплошные кривые соответствуют режиму питания электродвигателя от сети; штриховые — от тиристорного устройства плавного пуска.
В трехфазной системе потери на нагрев в проводах и токоведущих частях изменяются пропорционально сопротивлению проводов R и квадрату полного тока I.
Исследования показали, что тиристорный привод на базе рассмотренного регулятора напряжения не вносит существенных искажений в питающей сети. Установлено, что на всех режимах привода значения наиболее выраженных третьей и пятой гармоник напряжения питающей сети не превышают 2 процента.
Таким образом, Макеевским заводом шахтной автоматики разработано и внедрено универсальное устройство плавного пуска УКТВ-400, позволяющее комплексно решить важнейшие проблемы ленточных конвейеров. Многолетний опыт эксплуатации этих устройств на высокопроизводительных шахтах и рудниках Украины и России показал их эффективную и надежную работу.
Назад в библиотеку