Электропривод и электрооборудование одноковшовых экскаваторов Исполнитель

Электропривод и электрооборудование одноковшовых экскаваторов

Общие сведения

Одной из основных машин на открытых горных разработках является одноковшовый экскаватор.

Для вскрытия и добычи полезного ископаемого при погрузке породы, угля и руды в железнодорожные вагоны и автосамосвалы применяются одноковшовые электрические экскаваторы с оборудованием механической лопаты с ковшом емкостью от 3 до 35 м³. Основными машинами этого типа являются экскаваторы ЭКГ-4,6, ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5. При бестранспортной системе вскрытия и для проходки траншей применяются шагающие драглайны с ковшом емкостью от 5 до 100 м³. К этому типу экскаваторов относятся ЭШ-5/45М, ЭШ-10/70А, ЭШ-15/90А, ЭШ-25/100, ЭШ-100/100. Наряду с мощными экскаваторами находят применение и экскаваторы с ковшами емкостью 0,5 – 2 м³. Они служат для селективной выемки полезного ископаемого, применяются на вспомогательных и строительных работах.

{spoiler=Подробнее}

Карьерные одноковшовые экскаваторы являются сложными машинами, имеющими несколько главных и вспомогательных механизмов. Электрическое оборудование экскаваторов является также довольно сложным вследствие высокого технического уровня применяемых электроприводов.

Рабочие режимы электроприводов экскаваторов

Работа экскаватора характеризуется в основном двумя следующими друг за другом процессами: копания (черпания) и поворота экскаватора в обоих направлениях. Процессы эти, чередуясь, следуют один за другим и в целом работа экскаватора протекает циклически.

Полный цикл выемки (черпания) и разгрузки осуществляется тремя рабочими механизмами: подъемным, напорным и поворотным у экскаватора с оборудованием механической лопаты и тяги, подъемным и поворотным - у драглайна. Для разгрузки ковша на экскаваторе-лопате имеются специальный привод и механизм открывания днища.

Рабочий цикл экскаватора состоит из следующих основных элементов: копание, подъем ковша и одновременный поворот на выгрузку, разгрузка ковша, поворот к месту копания и одновременное опускание ковша в забой.

Изменения вращающего момента и частоты вращения электродвигателей графически изображаются в виде так называемых нагрузочных диаграмм. Изучение нагрузочных диаграмм позволяет установить сущность работы экскаватора и способствует совершенствованию приемов управления машиной.

На рис. 1 представлены расчетные нагрузочные диаграммы механизмов экскаватора с оборудованием механической лопаты. На рис. 1, а сплошной линией показана нагрузочная диаграмма подъемного механизма за один цикл. Пунктирной линией показана диаграмма частоты вращения подъемного двигателя.

Работу подъемного механизма за один цикл экскавации можно разбить на следующие рабочие периоды: t₁-копание, t₂-подъем груженого ковша и равновесное удержание его на определенной высоте при повороте платформы экскаватора на разгрузку; t₃-разгрузка; t₄-равновесное состояние порожнего ковша во время поворота к месту копания после разгрузки; t₅-опускание порожнего ковша с применением торможения.

На рис. 1, б представлены диаграммы поворотного механизма за один рабочий цикл. Здесь имеют место следующие   рабочие  периоды: t₆-разгон и торможение поворотной платформы с груженым ковшом; t₇-разгон и торможение поворотной платформы с порожним ковшом. Длительность поворотных движений составляет до 70-80 % общего времени цикла, т. е. определяет собой в значительной мере производительность экскаватора.

На рис. 1, в представлены диаграммы  напорного механизма за один цикл. Рабочий цикл привода напора состоит из следующих периодов: t₈-напор при копании; t₉-возврат рукояти с груженым ковшом назад; t₁₀-перемещение рукояти с груженым ковшом вперед при повороте на разгрузку; t₁₁-вытягивание рукояти при подаче порожнего ковша в забой.

Приведенные нагрузочные диаграммы основных рабочих механизмов построены на основании теоретических расчетов. Хотя действительная нагрузка механизмов несколько отличается от теоретической (расчетной) вследствие изменения сопротивления грунта и других факторов, общий характер нагрузочных диаграмм остается примерно таким же, какой представлен рис. 1.                                                    

Как видно из рассмотренных выше диаграмм, режим  работы основных  механизмов одноковшового экскаватора характеризуется частыми пусками и реверсами, быстрыми разгонами и остановками. Частота включений подъемного двигателя доходит до 300 в час, а напорного и поворотного - до 700 в час.

Работа драглайна характеризуется следующими друг за другом процессами: черпанием (заполнением ковша грунтом) подъемом груженого ковша и поворотом к месту разгрузки, разгрузкой ковша, поворотом к забою и установкой ковша для нового черпания.

На рис. 2 представлены теоретические (расчетные) нагрузочные скоростные характеристики приводов рабочих механизмов драглайна.

Работу механизма тяги (рис. 2, а) можно разбить на следующие  основные рабочие периоды: t₁-внедрение ковша в грунт; t₂-черпание.

На рис. 2, б представлены диаграммы подъемного механизма. Здесь имеют место следующие рабочие периоды: t₃-отрыв ковша от грунта; t₄-подъем ковша с одновременным поворотом экскаватора на разгрузку; t₅-разгрузка ковша; t₆-опускание порожнего ковша с одновременным поворотом к забою.

Для поворотного механизма (рис. 2, в) следует выделить два основных периода: t₇-поворот груженого ковша к месту разгрузки; t₈-поворот порожнего ковша к месту черпания.

Как и для экскаватора с оборудованием механической лопаты режим работы основных механизмов драглайна характеризуется быстрыми разгонами и остановками, частыми пусками и реверсами.

Требования, предъявляемые к электроприводам и электрооборудованию экскаваторов

Работа электроприводов основных рабочих механизмов экскаватора характеризуется большой частотой включений, резкими изменениями нагрузки, частыми изменениями направления вращения (реверсированием). Поэтому к электроприводу экскаватора предъявляются особые требования. Например, наиболее характерной особенностью работы механизма напора, как иногда и механизма подъема, является возможность его вынужденной остановки во время работы в случае встречи ковша с непреодолимым препятствием. Такой режим называется работой на упор или стопорением. Следовательно, для обеспечения надежной и безаварийной работы главного рабочего механизма требуются снижение момента (нагрузки) до допускаемых пределов при стопорении и «мягкость» характеристики его приводного двигателя, с тем, чтобы частота вращения двигателя могла быть автоматически замедлена (иногда до нуля) при достаточно большом увеличении нагрузки. Это требование является основным и предъявляется к электроприводам главных механизмов экскаваторов.

С другой стороны, для сохранения нормальной производительности экскаватора частота вращения двигателя с увеличением момента должна мало меняться.

Автоматическое изменение частоты вращения двигателя в зависимости от момента осуществляется по так называемой экскаваторной характеристике.

В экскаваторных характеристиках с увеличением нагрузки угловая скорость двигателя вначале изменяется мало, а резко падает. При достижении максимально допустимого для данного механизма момента двигатель останавливается. Такой режим работы предохраняет двигатели главных приводов от перегрузок, толчков и ударов.                          

Форма экскаваторной характеристики электропривода должна быть такой, чтобы при рабочих нагрузках обеспечивалась высокая производительность механизма с ограничением момента допустимыми значениями при возможных перегрузках (рис. 3)

Привод, обладающий характеристикой 1, обеспечит наибольшую производительность машины. Однако характеристика 2 обеспечивает возможность своевременно снизить нагрузку механизма при перегрузке двигателя и избежать полной остановки.

Качество экскаваторной характеристики определяется коэффициентом заполнения, который представляет собой отношение  площади,  образованной кривой w=f(М) и осями М и w, к площади прямоугольника Оw_o аМ_ст. Чем ближе этот коэффициент к единице, тем большую производительность экскаватора может обеспечить привод.

Следует также отметить особые условия, в которых протекает работа приводов экскаватора. Экскаваторы работают на открытом воздухе, поэтому в кузов и корпуса отдельных машин и аппаратов проникают пыль, грязь, влага и снег. Экскаватор, а следовательно, и все смонтированное на нем оборудование подвергаются механическим воздействиям, возникающим вследствие различных препятствий при копании грунта, колебаний и вибраций отдельных частей экскаватора.

Вследствие тяжелых условий работы экскаватора должны быть предъявлены особые требования к механической и электрической прочности и конструктивной надежности всего электрического оборудования.

В заключение следует отметить, что двигатели, устанавливаемые на экскаваторах, предназначены для повторно-кратковременного режима работы, т. е. для работы с частым чередованием периодов включения и выключения. Однако обычные крановые двигатели, рассчитанные на работу в повторно-краковременных режимах, имеют слишком малую нормированную продолжительность включения (15, 25 и 40 %). В условиях работы одноковшовых экскаваторов продолжительность включения двигателей бывает значительно выше (50 - 80%), поэтому для экскаваторов изготовляют двигатели специального экскаваторного типа, отличающиеся особенно высокой электрической и механической прочностью.

Системы электропривода

Для осуществления требуемых механических экскаваторных характеристик приводов главных рабочих механизмов одноковшовых экскаваторов могут применяться следующие системы электропривода: асинхронный привод, генератор-двигатель с трехобмоточным генератором (ТГ - Д), генератор-двигатель с электромашинным усилителем (Г - Д с ЭМУ), генератор-двигатель с силовым магнитным усилителем (Г - Д с СМУ), генератор-двигатель с электромашинным усилителем и промежуточным магнитным усилителем (Г - Д с ЭМУ и ПМУ), генератор-двигатель с силовым и промежуточным магнитными усилителями (Г - Д с СМУ и ПМУ), генератор-двигатель с тиристорным возбудителем (Г - Д с ТВ), тиристорный преобразователь-двигатель (ТП - Д).

Асинхронный привод. В качестве приводного двигателя применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутой и фазной обмоткой ротора. Механические характеристики асинхронных двигателей мало подходят для привода экскаватора.

К недостаткам этого типа привода следует отнести громоздкость и малую надежность аппаратуры управления.

Указанные недостатки ограничили в настоящее время область применения асинхронного привода экскаваторами небольшой мощности.

Привод по системе ТГ - Д. Получение экскаваторной характеристики в системе ТГ - Д достигается применением на генераторе трех обмоток возбуждения: 1) обмотки независимого возбуждения; 2) параллельной обмотки возбуждения, действующей согласно с первой; 3) последовательной обмотки возбуждения, включенной в главную цепь генератора и действующей навстречу двум выше указанным обмоткам.

Обмотка независимого возбуждения является задающей, она получает питание от возбудителя. Управление приводом осуществляется с помощью командоконтроллера.

К основным недостаткам системы ТГ - Д относятся: сравнительно большая величина постоянной времени привода, что снижает его быстродействие; низкий коэффициент заполнения характеристики; значительные токи управления в цепи обмотки возбуждения генератора.

Система ТГ-Д применялась на экскаваторах СЭ-3, а также экскаваторах ЭКГ-4, ЭШ-5/45 и ЭШ-6/60 первых выпусков.

Привод по системе (Г - Д с СМУ). Принципиальная схема привода по системе Г-Д с СМУ приведена на рис. 4. В этой системе привода независимая  обмотка генератора Г_н получает от силового магнитного усилителя СМУ, а управление приводом сосредоточено в цепи задающей обмотки ОЗ СМУ. Генератор имеет и шунтовую обмотку Г_ш, м. д. с. которой действует согласно с м. д. с. независимой обмотки Г_н. Таким образом, в системе привода осуществлена положительная обратная связь по напряжению генератора и за счет этого уменьшается м. д. с. и ток возбуждения независимой обмотки Г_н  генератора.

В системе привода имеется и отрицательная обратная связь по напряжению генератора, которая создается обмоткой ОН СМУ.

Результирующая м. д. с. СМУ равна разности м. д. с. F_з - F_н. Следовательно, чем меньше F_н,  тем больше результирующая м. д. с. и тем больше напряжение на выходе СМУ. Это в свою очередь вызывает увеличение м. д. с. F_нг  независимой обмотки возбуждения генератора  и,  следовательно, увеличение напряжения генератора. За счет отрицательной обратной связи по напряжению генератора повышается жесткость внешней характеристики генератора и механической характеристики привода. Кроме  того, отрицательная обратная связь дает возможность осуществить форсировку возбуждения генератора при пуске привода. При пуске привода напряжение генератор мало, поэтому результирующая м. д. с. СМУ определяется в основном м. д. с. F_з задающей обмотки. Напряжение на выходе СМУ и на обмотке Г_н  будет значительно больше напряжения при нормальной работе. Ток возбуждения и   м. д. с. обмотки Г_н  возрастают быстро.

По мере разгона привода (увеличения напряжения генератора) возрастает м. д. с. F_н и результирующая м. д. с. СМУ уменьшается до номинальной величины.

Форсировка возбуждения генератора дает возможность уменьшить длительность разгона привода и, следовательно, длительность цикла экскавации.

Для получения экскаваторной характеристики привода в системе Г - Д с СМУ имеется отрицательная обратная связь по току с отсечкой. Узел этой связи в схеме состоит из обмотки ОТ СМУ, источника напряжения сравнения U_ср и сопротивления R  в цепи якорей генератора и двигателя.

Рассмотрим действие этой обратной связи.

Напряжение U_R, представляющее собой падение напряжения на сопротивлении R, при протекании тока якоря I_н (U_R=I_RR), направлено встречно напряжению сравнения U_ср. Таким образом, ток в цепи обмотки ОТ определяется разностью этих двух напряжений U_R - U_ср. Но так как в цепи обмотки ОТ включен диод Д, то ток в обмотке может протекать только в направлении U_R.  Если U_R<U_ср, ток в цепи обмотки ОТ не протекает и обратная связь по току не действует. При U_R>U_ср под действием напряжения ΔU=U_R - U_ср по обмотке ОТ протекает ток и создает м. д. с. F_т направленную встречно м. д. с. задающей обмотки F_з.  М. д. с. F_т размагничивает СМУ, напряжение на выходе его резко уменьшается, что в свою очередь приводит к уменьшению м. д. с. F_нг и напряжения генератора почти до нуля.

На рис. 5 приведена внешняя характеристика генератора системы Г - Д с СМУ. На участке характеристики U_о а отрицательная обратная связь по току не действует, так как U_R=I_RR<U_ср. В точке а вступает в действие обратная связь при токе отсечки I_отс, при этом U_R=I_RR>U_ср. При стопорном токе I_ст напряжение генератора становится равным нулю.

Так как сопротивление R, к которому подключена обмотка ОТ, величина постоянная, то напряжение U_R зависит только от тока якоря I_R.

Ток отсечки I_отс и стопорный ток I_ст зависят от напряжения сравнения U_ср Уменьшение напряжения сравнения вызывает уменьшение токов  I_отс  и I_ст  (точки а' и I'_ст) и, наоборот, с увеличением U_ср токи I_отс и I_ст возрастают (точки а" и I"_ст ). Таким образом, в системе привода Г - Д с СМУ при наладке привода довольно просто можно регулировать величину стопорного тока.

Достоинством привода по системе Г - Д с СМУ являются:

высокий коэффициент заполнения экскаваторной характеристики;

высокое быстродействие привода, что уменьшает длительность переходных процессов (разгона, реверса и торможения);

малый ток цепи управления задающей обмотки;

высокая надежность работы системы управления за счет сокращения релейно-контакторной аппаратуры и применения статических аппаратов - магнитных усилителей.

Система Г - Д с СМУ применяется на экскаваторах ЭКГ-4,6 ЭКГ-8И, ЭШ-5/45М, ЭШ-10/70.

Привод по системе Г - Д с ЭМУ. В этой системе привода в качестве возбудителя генератора используется электромашинный усилитель поперечного поля ЭМУ. Эта система отличается от системы Г - Д с СМУ только видом усилителя.

Система Г - Д с ЭМУ применялась на первых мощных экскаваторах (ЭШ-14/75, ЭГЛ-15), но из-за присущих ей недостатков от нее отказались. К недостаткам этой системы относятся: наличие петли гистерезиса ЭМУ, которая обусловливает значительную остаточную э. д. с. и, следовательно, появление остаточных токов и «ползучих» скоростей; низкая стабильность работы ЭМУ и привода в целом; сложность наладки привода.

Привод по системе Г - Д с ЭМУ и ПМУ. В системе Г - Д с ЭМУ и ПМУ в значительной степени устранены недостатки системы Г - Д с ЭМУ, отмеченные выше.

В системе Г - Д с ЭМУ и ПМУ кроме электромашинного усилителя применяется еще и промежуточный магнитный усилитель ПМУ.

Принципиальная схема привода по системе Г - Д с ЭМУ и ПМУ приведена на рис. 6.

В этой системе в качестве возбудителя генератора используется электромашинный усилитель поперечного поля. Задающая обмотка ЭМУ получает питание от промежуточного магнитного усилителя ПМУ.

Управление приводом осуществляется в цепи задающей обмотки ПМУ (командоконтроллер КК и обмотка ОЗ). ПМУ имеет обмотки отрицательной связи по напряжению ОН и по току ОТ. Как видно на рис. 4 и 6, цепи управления и обратных связей аналогичны. Все, что было сказано о них при описании действия привода по системе Г - Д с СМУ, является справедливым и для системы Г - Д с ЭМУ и ПМУ. Внешние характеристики генератора системы Г - Д с ЭМУ и ПМУ аналогичны характеристикам системы Г - Д с СМУ (см. рис. 5).

Система обладает недостатками, связанными с наличием в системе вращающихся усилителей  - ЭМУ поперечного поля. Привод по системе Г - Д с ЭМУ и ПМУ применяется на некоторых типах мощных экскаваторов (ЭКГ-8, ЭШ-14/75, ЭВГ-35/65).

Привод по системе Г - Д с СМУ и ПМУ. Для управления приводами мощных экскаваторов целесообразно использовать вместо электромашинного усилителя силовой магнитный усилитель, оставив в системе привода и промежуточный усилитель, т. е. сделать систему Г - Д с СМУ и ПМУ.

Преимущества такой системы по сравнению с Г - Д с СМУ следующие: уменьшаются размеры силового магнитного усилителя; возрастает коэффициент усиления при одновременном увеличении быстродействия; уменьшаются размеры аппаратуры управления и элементов обратных связей; облегчается получение сигнала обратной связи по току главной цепи.

Принципиальная схема системы Г - Д с СМУ и ПМУ приведена на рис. 7. Эта схема отличается от схемы привода по системе Г - Д с ЭМУ и ПМУ только

усилителем второй ступени: вместо ЭМУ применен СМУ. В остальном схема, ее работа, назначение отдельных элементов аналогичны схеме системы Г - Д с ЭМУ и ПМУ. Замена ЭМУ силовым магнитным усилителем СМУ в значительной степени повышает надежность работы привода экскаватора.

Применение тиристорного управления электроприводами одноковшовых экскаваторов. Дальнейшее совершенствование систем электропривода идет по пути применения управляемых кремниевых вентилей (тиристоров) либо для питания обмоток возбуждения генераторов (система Г - Д с тиристорным возбудителем), либо для питания приводных двигателей (система тиристорный преобразователь - двигатель).

На рис. 8 показана структурная схема электропривода по системе Г - Д с тиристорным возбудителем ТВ. Особенностью этой системы является реверсивный тиристорный возбудитель ТВ, питающий обмотку возбуждения ОВГ генератора Г. Ток возбуждения регулируется изменением величины угла отпирания тиристоров при помощи блока управления БУ, который получает управляющий сигнал от промежуточного усилителя ПУ. В схеме предусматривается отрицательная обратная связь по скорости вращения, осуществляемая через тахогенератор ТГ.

Сигнал, пропорциональный частоте вращения двигателя, сравнивается в блоке сравнения БС с задающим сигналом U_з определяющим величину установившейся скорости и направление вращения двигателя. Ток нагрузки       I_н ограничивается обратной связью по току. Сигнал,  пропорциональны току нагрузки, снимается с сопротивления R.

Применение тиристорных возбудителей в электроприводах мощных экскаваторов дает возможность обеспечить широкий диапазон регулирования частоты вращения двигателя, улучшить устойчивость, повысить форсировку по напряжению генераторов и крутизну токовой отсечки и таким образом     существенно улучшить статические и динамические характеристики электроприводов.

Наиболее перспективным является применение тиристорного возбуждения генераторов и двигателей  (система Г - Д с ТВ) для экскаваторов с ковшами емкостью 8 м³ и более, где       устанавливаются электродвигатели мощностью от 500 до нескольких тысяч киловатт. В настоящее время система Г - Д с ТВ применяется на экскаваторах ЭКГ-12,5, ЭШ-15/90 А.

Для одноковшовых экскаваторов с ковшами емкостью до 5 м³, где мощность самых крупных электродвигателей не превышает 250 кВт, целесообразно применение привода по системе ТП-Д.

В настоящее время разработаны тиристорные приводы главных механизмов экскаваторов ЭКГ-3,2 и ЭКГ-5. Имеются опытные образцы экскаваторов ЭКГ-4,6, где привод основных механизмов осуществляется по системе ТП - Д.

На рис. 9 приведена структурная схема тиристорного электропривода экскаватора ЭКГ-4,6 по системе ТП - Д. На экскаваторе ЭКГ-4,6 вместо пятимашинного преобразовательного агрегата (Г - Д) установлен тиристорный преобразователь. Установка преобразователя потребовала комплексной замены электрооборудования экскаватора.

Комплект установленного оборудования включает силовые тиристоры, систему импульсно-фазового управления, систему автоматического управления, силовой трансформатор, трансформаторы собственных нужд, защитную, коммутационную и контрольно-измерительную аппаратуру.

Двухдвигательный привод поворота питается от отдельных тиристорных преобразователей ТПВ1 - ТПВ2. Обмотки возбуждения двигателей получают питание от двух выпрямителей В1 и В2, собранных по однофазной двух полупериодной схеме. Питание тиристорных преобразователей, вып- рямительных мостов и вспомогательных ме-ханизмов осуществляется от масляного силового двухобмоточного транс-форматора Тр1 мощ- ностью 630 кВ·А. В преобразователях предус- мотрена защита от токов к. з. автоматами А‑3144 на стороне как переменного, так и постоянного тока.

Внедрение регули- руемых тиристорных электроприводов взамен машинных преобразо- вателей на одно- ковшовых экскаваторах позволяет сократить расход электроэнергии, снизить динамические нагрузки в механизмах, улучшить условия труда машинистов экскавато- ров и повысить их производительность.

Электрооборудование экскаваторов переменного тока

Экскаваторы с.ковшом емкостью от 0,5 до 1,5 м³ имеют дизельный или электрический привод.

Так как мощность приводного двигателя на указанных экскаваторах не превышает 100 кВт, то обычным применяемым двигателем является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, но иногда устанавливается двигатель с фазным ротором.

Схемы электропривода и электрооборудование экскаваторов мало отличаются друг от друга. Поэтому ниже приводится описание электрооборудования одного типа экскаватора - Э-504.

Электрическая схема экскаватора Э-504 приведена на  рис. 10.

Подвод электроэнергии к экскаватору осуществляется шланговым гибким кабелем, который присоединяется в вводной коробке ВК. От коробки ВК питающая линия идет к токоприемным кольцам КТ, смонтированным на верхней части ходовой рамы. На поворотной платформе внизу установлены три щеткодержателя со щетками, скользящими по токоприемным кольцам. Кольца неподвижны, а щетки вращаются вместе с поворотной рамой. От токоприемных щеток питающая линия идет к распределительному щиту.

Двигатель пускается в ход контактором К при нажатии кнопки «Пуск» после включения автоматов А1 - А5. Автомат А1 осуществляет защиту двигателя от коротких замыканий и перегрузки. Он имеет три максимальных и два тепловых реле. Пусковая кнопка расположена на площадке машины.

Отключение двигателя осуществляется кнопкой «Стоп». В цепи управления контроллером  К  имеется концевой выключатель КВ хода рукоятки экскаватора. Цепь управления получает питание напряжением 48 В от трансформатора Т01.

 Экскаватор имеет две системы освещения: напряжением 48В (от трансформатора ТО1) и напряжением 12 В (от трансформатора ТО2). От трансформатора ТО1 питаются два прожектора (ЛП1 и ЛП2) с лампами мощностью 250 Вт, а от трансформатора ТО2 - три светильника внутри экскаватора с лампами мощностью 40 Вт.

От трансформатора ТО2 получает питание цепь звуковых сигналов ЗС1 и ЗС2, включаемых кнопкой КЗС. Для включения переносной лампы напряжением 12 В имеется розетка.

Защита цепей управления, освещения и звуковой сигнализации осуществлена автоматами А3 - А7.

Электрооборудование одноковшовых экскаваторов постоянного тока

Основные механизмы всех выпускаемых отечественных одноковшовых экскаваторов с объемом ковша более 2 м³ оборудуются приводами по системе Г ‑ Д. Одновременно ведутся работы по разработке и испытаниям системы ТП ‑ Д для основных механизмов экскаваторов. В настоящее время на серийно выпускаемых одноковшовых экскаваторах применяют в основном две системы Г - Д с СМУ и Г - Д с ТВ. Эти системы наиболее полно обеспечивают экскаваторную механическую характеристику главных приводов с коэффициентом заполнения 90 - 95 %, т. е. обеспечивают весьма высокую производительность экскаватора.

Рассмотрим электрооборудование карьерного экскаватора ЭКГ-4,6 и его модификаций (ЭКГ-4,6А и ЭКГ-4,6Б) по системе Г - Д с СМУ, так как этот экскаватор пока является ведущей машиной по добыче полезных ископаемых открытым способом.

Все электрооборудование экскаваторов можно разбить на две группы: основное, предназначенное для главных механизмов (подъем, напор, поворот, ход), и вспомогательное (вентиляторы, компрессор, и т. д.).

Для приводов вспомогательных механизмов применяются асинхронные двигатели, а для главных приводов—двигатели постоянного тока независимого возбуждения с питанием по системе Г - Д с СМУ.

К основному электрооборудованию экскаваторов ЭКГ-4,6 относятся пятимашинный преобразовательный агрегат, двигатели подъемного, напорного, поворотного и ходового механизмов, а также двигатель открывания днища ковша и аппаратура управления этим электрооборудованием.

Пятимашинный преобразовательный агрегат состоит из приводного асинхронного двигателя АЭ-113-4 с короткозамкнутым ротором мощностью 250 кВт, напряжением 6000/3000 В; генераторов подъема, поворота и напора; возбудителя. Все машины преобразовательного агрегата смонтированы на общей сварной стальной плите и соединены друг с другом муфтами.

Для питания двигателей вспомогательных механизмов, освещения, электропечей и блока силовых магнитных усилителей на экскаваторах установлен понижающий трансформатор ТАМЭ-30/6 мощностью 30 кВ·А.

Подвод энергии к одноковшовым экскаваторам

Энергия к экскаватору, находящемуся в забое, подводится по гибким четырехжильным кабелям, подключенным через приключательный пункт к внутрикарьерной линии электропередач (ЛЭП) на напряжение 3 - 6 кВ. По трем жилам кабеля осуществляется питание электрооборудования, четвертая жила служит для заземления корпуса экскаватора. К экскаваторам малой мощности электропитание подводится с помощью гибкого кабеля от сети 380 или 660 В.

Для питания одноковшовых экскаваторов применяются гибкие кабели длиной 200 - 300 м и более.

На рис. 11 показана принципиальная электрическая схема многодвигательного одноковшового экскаватора средней мощности (ЭКГ-4,6). От изоляторов вводной коробки (на схеме не показана) энергия с ходовой рамы экскаватора через первую кабельную перемычку, кольцевой токоприемник КТ и вторую кабельную перемычку подводится к линейному разъединителю РЛ, установленному в распределительном устройстве РУ поворотной платформы, и затем к главному приводному (сетевому) двигателю СД через масляный выключатель МВ и к трансформатору собственных нужд ТСН через плавкие предохранители Пр. От ТСН питаются трансформатор осветительной нагрузки ТОН, двигатели вспомогательных механизмов (вентиляторов, насосов, компрессора и т. п.) Д1, Д2 и т. д. и магнитный усилитель МУ, питающий цепи управления главных приводов. Сетевой двигатель приводит во вращение четыре генератора постоянного тока, три из которых (ГП, ГН, ГВ) в свою очередь питают приводные двигатели рабочих механизмов экскаватора, а именно: подъема ДП, напора ДН, поворота ДВ1 и ДВ2, хода ДХ. Генератор-возбудитель В на напряжение 110 - 115 В предназначен для питания двигателя открывания днища ковша, обмоток возбуждения двигателей ДП, ДН, ДВ и ДХ, а также катушек электропневматических вентилей тормозов и контакторов постоянного тока, гудка и т. п.

Потребление энергии на многодвигательном одноковшовом экскаваторе определяется главным приводным двигателем СД пятимашннного (или четырехмашинного) преобразовательного агрегата и трансформатором собственных нужд ТСН, к которому подключены низковольтные потребители переменного тока.

Мощность сетевого двигателя в зависимости от технических параметров экскаватора составляет от 250 до 2500 кВт и более, а ТСН - от 20 до 200 кВ·А и более.

{/spoilers}