Электроэнергия, благодаря ряду ее существенных преимуществ перед другими видами энергии (например, возможность экономической передачи на значительные расстояния, простота преобразования в другие формы тепловую, механическую, световую, химическую и т.д., удобство распределения между любым числом потребителей любой мощности), в настоящее время имеет широкое и разнообразное применение во всех областях народного хозяйства и быта.
Началом применения электроэнергии в горном деле исторически считаются последние годы XIX века, практически после того, как русский инженер-электрик М.О. Доливо-Добровольский создал систему трехфазного тока, а затем асинхронный двигатель (1889 г.) и трехфазный трансформатор (1891 г.).
В 1900 году на первом Всероссийском электротехническом съезде были сделаны сообщения о применении электрической энергии на Зыряновских свинцово-серебряных рудниках Алтая, Брянских угольных копях Донбасса и Кизеловских угольных копях Урала. Несколько позже, но в больших масштабах начал применяться электропривод на шахтах Донбасса. Однако и там к 1912 году работало немногим более 60 маломощных электростанций общей мощностью около 30000 кВт.
Развитие энергетики, а также тяжелого и горного машиностроения создало условия для широкого внедрения открытого способа разработки месторождений в Железорудном, Коркинском и Райчихинском угольных месторождениях. Эти предприятия явились хорошей школой ведения открытых горных работ. Они получили первоклассное по тому времени горно-транспортное оборудование. В начале 1940 года горная промышленность получила отечественные электрические экскаваторы на гусеничном ходу с объемом ковша 3 м 3 , изготовленные заводом «Уралмаш». Это послужило толчком к замене малоэффективного парового привода электрическим на открытых горных разработках страны.
Дальнейшее развитие горного производства характеризуется все большим распространением открытого способа разработки полезных ископаемых как наиболее экономического.
Открытые горные разработки в настоящее время оснащены многочисленными и разнообразными электрическими машинами и комплексами, электрооборудованием и аппаратурой.
Производительная работа электрифицированных машин, механизмов и установок на горных предприятиях зависит от выбора рациональных систем электроснабжения, их надежности и уровня совершенства применяемого электрооборудования.
Выбор схем электроснабжения разрезов производится в зависимости от применяемых типов экскаваторов и транспортных схем.
Геоэкологические проблемы разработки карьеров полезных ископаемых
... решить следующие задачи: проанализировать способы добычи полезных ископаемых; дать характеристику открытому способу добычи, а также основным операциям разработки карьеров; проанализировать выявленные воздействия разработки карьеров на окружающую среду; проанализировать способам решения геоэкологических проблем. 1 Общие сведения ...
В связи с ростом установленной мощности электропривода экскаватора, а также с увеличением количества применяемых на разрезах экскаваторов средней мощности и других электрифицированных горных машин и механизмов, актуальное значение приобретают вопросы разработки и проектирование надежных, экономичных и безопасных систем внутреннего электроснабжения карьеров, обеспечивающих нормальное проведение основных технологических процессов по добыче полезных ископаемых и вскрытию их запасов.
электроснабжение транспорт горный разработка
Тяговые подстанции бывают преобразовательными, на которых устанавливаются выпрямительные агрегаты, питающие тяговую сеть, и однофазного переменного тока, на которых устанавливаются обычные понизительные силовые трансформаторы. В этом случае выпрямительные агрегаты для питания тяговых двигателей постоянного тока устанавливаются непосредственно на электровозах.
В настоящее время на тяговых подстанциях постоянного тока применяют в основном полупроводниковые выпрямительные агрегаты (взамен ртутных) УВКЭ+1 на выпрямленный ток 200А, 1650 В и ПВЭ-3М, ПВЭ-5А, на токи 3000 и 9000 А, напряжением 3300 В. Агрегаты комплектуются силовыми трансформаторами ТМН-16000/100, ТМН-6300/110 или ТДН-10000/110, ТДН-16000/110, ТДН-25000/110, ТДН-32000/110, ТДН-40000/110. На стороне первичного напряжения подстанций используется обычная коммутационная и защитная аппаратура, а на стороне постоянного тока однополюсные быстродействующие выключатели ВАБ или АБ.
Элементами тяговой сети являются:
- питающие линии;
- контактная сеть;
- секционные выключатели;
- рельсовая сеть;
- отсасывающие линии.
Электровозы получают питание от контактного провода. Обратным проводом служит рельсовый путь 6 и отсасывающие линии 7. При тяге на постоянном имеют аналогичные открытые распределительные устройства (ОРУ).
На совмещенных подстанциях переменного тока применяются, как правило, раздельные трансформаторы для питания тяговых и силовых нагрузок. Выводы питающих и отсасывающих линий тяговой сети выполняются воздушными. Места присоединения питающих или усиливающих линий к контактному проводу получили название питающих пунктов, а места присоединения отсасывающих линий к рельсовой цепи отсасывающих пунктов.
Присоединение тяговых подстанций к ЛЭП или другим подстанциям выполняют двумя линиями. В случае выхода одной из них другая обеспечивает бесперебойную работу тяговой подстанции без снижения нагрузки. На тяговых подстанциях переменного тока устанавливают два трансформатора, каждый мощностью не менее 50% требуемой мощности подстанции.
Схема электропитания и секционирования (деления на участки) контактной сети определяется транспортной схемой и работой карьера. Как правило, участки контактной сети питают по односторонней (консольной) схеме. Секционирование контактной сети осуществляется секционными изоляторами или воздушными промежутками. Такое деление сети дает возможность выключать ее участок для производства ремонтных работ без прекращения движения на других участках.
Число и расположение тяговых подстанций определяются конфигурацией железнодорожных путей и протяженностью участков тяговой сети. Приблизительный радиус питания для постоянного тока составляет 5 км (при 1,5 кВ) и 10 км (при 3 кВ); для переменного тока 15 км (при 10 кВ).
Проектирование тяговой подстанции постоянного тока
... тока (тяговые подстанции постоянного тока). Проектирование тяговых подстанция- ... тяговых подстанций, знакомство с конструкциями и видами силового оборудования. В курсовом проекте ставятся задачи: составить схему внешнего электроснабжения, структурную схему тяговой подстанции. Рассчитать трансформаторные мощности тяговой подстанции; выбрать силовые трансформаторы. Рассчитать токи ... в работе; S10 ...
В случае наличия нескольких подстанций возможно параллельное ил раздельное питание контактной сети (последнее предпочтительнее).
Контактная сеть выполняется в виде воздушной подвески и состоит из опорных и поддерживающих конструкций, к которым подвешены контактные несущие и усиливающие провода и различные вспомогательные устройства. Контактные провода применяются профилированные медные марки ТФ и сталеалюминевые марки ПКСА. Подвеска их осуществляется зажимами из латуни, чугуна и стали. Высота подвески центрального (по оси пути) провода над уровнем головки рельса должна быть не менее:
- на станциях и разъездах 6250 мм;
- на перегонах 5750-6500 мм.
Высота подвески бокового провода на передвижных путях над уровнем головки рельса должна составлять 4400-5300 мм, а расстояние выноса от оси пути –2700-6000 мм в зависимости от типов электровоза и его токосъемника. Для подвески проводов применяют деревянные, металлические и железобетонные опоры.
Питающие и отсасывающие линии представляют собой обычно одножильные кабели сечением 70-300 мм2, проложенные в траншеях, или воздушные линии из алюминиевого голого провода.
Для уменьшения сопротивления току стыки рельсов (исключая передвижные) соединяют отрезком гибкого медного провода сечением не менее 70 мм2. Кроме того, выполняют соединения обеих ниток одного пути через 300 м, а межпутные — через 600 м из круглой стали диаметром 18-20 мм.
Защитное заземление опор контактной сети и других сооружений осуществляется как индивидуальными, так и групповыми заземляющими проводами, соединенными с рельсами или средними точками дроссель-трансформаторов. Заземляющие спуски выполняют двумя стальными прутками диаметром более 12 мм. Передвижная контактная сеть постоянного тока, выполненная на деревянных опорах, не заземляется. Система заземляющих устройств тяговой сети в целом определяется проектом.
На разрезах и карьерах, разрабатываемых комплексами машин непрерывного действия, весьма перспективным является применение мощных ленточных конвейеров, соединяющих места добычи непосредственно с обогатительными фабриками или потребителями. Преимущества конвейеров перед другими видами транспорта состоят в непрерывности рабочего процесса, способности работать, при углах наклона до 10 — 20°, а с применением специальных лент и при более высоких углах наклона, в возможности автоматизации управления. Недостатки: зависимость от климатических условий, и необходимость в подготовке к перемещению полезного ископаемого транспортабельных размеров.
Применяемые на открытых разработках конвейеры с шириной ленты 900 — 2000 мм снабжены одно- и многодвигательным приводом. Для привода применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, а при невозможности их пуска по условиям электроснабжения — двигатели с фазным ротором. Привод ленточных конвейеров должен удовлетворять следующим требованиям: плавность пуска и торможения при наличии и отсутствии груза на ленте; обеспечение равномерной нагрузки между всеми приводами конвейера; возможность реверсирования и прокручивания привода при ремонтах со скоростью 0,1 — 0,15 номинальной скорости. На ленточных конвейерах КЛ, КРП, КРУ устанавливают от одного до трех электродвигателей мощностью по 100 — 400 кВт. Для ленточно-цепных и ленточно-канатных конвейеров количество приводов не ограничено. Для высокопроизводительных конвейеров устанавливают двигатели на напряжение 6 кВ, для остальных — на напряжение 380 — 660 В.
Управление асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
... сопротивлений обмоток асинхронного двигателя и работой двигателя при малых скольжениях также увеличиваются. При регулировании частоты в процессе управления скоростью асинхронного двигателя возникает необходимость ... применение асинхронных двигателей, сохранив возможности глубокого и экономичного регулирования частоты вращения, присущие системам регулирования с двигателями постоянного тока. В ...
Для автоматизированного управления конвейерами применяют серийно выпускаемую аппаратуру автоматизации.
Транспортно-отвальные мосты предназначены для транспортирования пород вскрыши от забоя в выработанное пространство по кратчайшему расстоянию и представляют собой самоходную установку с ленточными конвейерами. Для привода используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором, число которых на одном транспортно-отвальном мосту может достигать 50 — 70. Основным приводом являются двигатели главного, наклонного и нижнего конвейеров; подвижных и стационарных перегрузочных лент; механизмов хода на стороне экскавации и отвала.
Электроэнергия к мостам подается под напряжением 6 — 10 кВ. Поэтому на мостах устанавливают отдельно два распределительных пункта: на 6 -10 кВ и до 1000 В с установкой трансформаторов собственных нужд. Вторичная обмотка трансформатора соединена в звезду с выведенной нулевой точкой для получения двух величин напряжения: 380 В для питания двигателей и 220 В для питания осветительных и отопительных приборов. Двигатели главных конвейеров и ходовых механизмов питаются от сети 6 — 30 кВ.
Вследствие многообразия электромеханического хозяйства на мостах введена централизация управления всем комплексом, а по отдельным участкам оборудованы диспетчерские пункты управления и контроля. Имеются автоматическая телефонная связь, громкоговорящая связь, звуковая и световая сигнализация, получают применение ультракоротковолновые радиостанции и установки промышленного телевидения. Электротехническое хозяйство оборудовано блокировками для последовательного включения отдельных узлов комплекса. Основные элементы транспортно-отвальных мостов снабжены аварийными кнопками или выключателями, позволяющими отключать отдельные участки или все звенья технологической цепи.
На открытых горных разработках для вскрышных работ, добычи и транспортирования полезных ископаемых применяют различного рода экскаваторы, бурильные машины, транспортно-отвальные мосты, конвейеры и т. д.
Для прохождения подземных горных выработок, добычи и транспортирования полезных ископаемых применяют проходческие комбайны и погрузочные машины, механизированные комплексы, конвейеры, бурильные машины, электровозы.
Все машины и механизмы оснащены большим количеством разнообразного электрооборудования, в которое входят: электродвигатели, генераторы, силовые трансформаторы, распределительные устройства напряжением выше 1000 В, пусковая аппаратура напряжением ниже 1000 В, аппаратура сигнализации, телефонной и громкоговорящей связи, радиосвязи, установки промышленного телевидения, осветительные приборы.
На открытых разработках эксплуатируют установки с одновременным применением привода переменного и постоянного тока, несколькими ступенями применяемого напряжения, значительным количеством одновременно работающих электрических машин, различными режимами работы.
Механизмы автомобильного двигателя
... точку (ВМТ). Поршни двигателей легковых автомобилей могут иметь днища различной конфигурации с целью образования вместе с внутренней поверхностью головки цилиндров камер сгорания необходимой формы. Днища поршней ... полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевого сплава. Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм двигателей легковых автомобилей ВАЗ: 1, 6 — крышки; 2 — опора; 3,9 — полости; 4, 5 ...
В подземных горных выработках в основном применяется привод переменного тока, отсутствуют вращающиеся преобразовательные установки, многодвигательный привод машин исчисляется единицами.
В зависимости от назначения и типа установки может быть ручное, дистанционное или автоматическое управление электрооборудованием.
Экскаваторы с ковшом вместимостью 0,25 — 2 м3 имеют однодвигательный асинхронный электропривод с короткозамкнутым ротором. Экскаваторы с ковшами вместимостью более 2 м3 оснащены большим количеством разнообразного электрооборудования, в которое входят: электродвигатели переменного и постоянного тока, генераторы постоянного тока, осветительные и силовые трансформаторы собственных нужд, пускозащитная аппаратура напряжением до 1000 В и выше 1000 В, станции и пульты управления, аппаратура сигнализации и связи.
Характерные особенности электрооборудования: концентрация значительного его количества на небольшой поворотной платформе экскаватора; наличие нескольких ступеней напряжения — от 12 В для переносных ламп до 6 -10 кВ для подвода электроэнергии к силовому трансформатору; широкий диапазон используемых мощностей электродвигателей — от 1 кВт для привода вспомогательных механизмов до 1000 кВт и более для привода главных механизмов; применение кольцевых токоприемников, е помощью которых производится передача электроэнергий От неподвижных к вращающимся или поворачивающимся механизмам; одновременная эксплуатация электрических машин переменного и постоянного тока.
У одноковшовых экскаваторов на гусеничном ходу и шагающих экскаваторов для главных приводов (механизмы хода, подъема, напора и поворота) применяют электродвигатели постоянного тока специального исполнения с повышенной перегрузочной способностью, механической прочностью и независимой вентиляцией. В настоящее время на всех крупных экскаваторах используют компенсированные двигатели постоянного тока.
Для питания двигателей устанавливают три генератора, из которых первый питает двигатели механизмов подъема, второй — механизмов напора и третий — двигатели механизмов поворота и хода.
Для привода вспомогательных механизмов (компрессоров, вентиляторов, насосов, лебедок) применяют асинхронные электродвигатели, которые получают питание от трансформатора собственных нужд.
Для управления и защиты двигателей переменного и постоянного тока на экскаваторах устанавливают станцию управления, состоящую из двух панелей, на которых отдельно смонтирована аппаратура постоянного и переменного тока. Напряжение контакторов постоянного тока 110, 220 В переменного — 220, 380, 660 В. На станции располагают блоки магнитных усилителей, которые питают обмотки возбуждения генераторов постоянного тока. Для переключения цепей контакторов в кабине машиниста устанавливают командоконтроллеры с ручным приводом для управления механизмами напора и подъема и с ножным приводом — для управления механизмами поворота и хода. Аппаратуру управления двигателями вспомогательных механизмов монтируют в отдельном блоке, а на некоторых экскаваторах устанавливают отдельную станцию управления и щит управления вспомогательными приводами.
Система управления электроприводом постоянного тока
... ходе выполнения курсового проекта по дисциплине "Системы управления электроприводом" были получены важные навыки разработки типовых алгоритмов управления промышленными механизмами, выбора структуры системы регулирования, расчета требуемых параметров устройств. Также была проведена работа с ...
Специализированные подземные экскаваторы Э-6514, Э-7515, &П-1 и ЭПГ-1, применяемые для работы на рудных шахтах, оборудованы электроприводом переменного тока суммарной, мощностью от 48 до 85 кВт в зависимости от типа экскаватора, Аппаратура управления, защиты и сигнализации сосредоточена в кабине машиниста.
При добыче полезных ископаемых открытым способом применяют также многоковшовые цепные и роторные экскаваторы непрерывного действия на железнодорожном или гусеничном ходу.
Главным электроприводом является привод ковшовой цепи или роторного колеса. Для привода роторного колеса экскаватора ЭРШР-1600 используют электродвигатель постоянного тока ПСЭ 174-7К мощностью 1150 кВт. У экскаватора ЭРШРД-5000 два двигателя мощностью по 860 кВт каждый. Двигатели устанавливают открыто под навесом на площадке роторного колеса на роторной стреле.
К основному электроприводу относятся также двигатели лебедки для подъема и опускания ковшовой или роторной стрелы экскаваторов, двигатели ходовых и поворотного механизмов, двигатели конвейеров. Кроме того, на многоковшовых экскаваторах установлено значительное количество двигателей для привода вспомогательных механизмов (компрессоров, вентиляторов, питателей, маслонасосов, кабельных барабанов и других механизмов).
В зависимости от типа экскаватора суммарная установленная мощность электропривода колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч кВт, при количестве от десятков до сотен единиц вращающихся электрических машин.
Пульт управления двигателями экскаваторов устанавливают в кабине машиниста. На высокопроизводительных многоковшовых экскаваторах могут быть установлены два идентичных пульта управления, взаимосблокированных и используемых поочередно в зависимости от направления движения экскаватора. Двигателями поворота и подъема отвальных конвейеров можно управлять также с пульта управления отвалообразователя или с подвесной станции управления моториста отвального конвейера. В качестве аппаратов управления применяют станции управления с контакторами.
1. http://leg.co.ua
2. http://ifreestore.net
