Лекция Электроснабжение и энергетические показатели одноковшовых экскаваторов. Электроснабжение экскаватора

Вспомогательный преобразовательный агрегат. Для питания обмоток независимого возбуждения электрических двигателей постоянного тока основных рабочих механизмов, задающих обмоток управления силовых магнитных усилителей, цепей катушек аппаратов управления, токовых потенциометров и других элементов системы управления напряжением 115 Вольт на экскаваторах ЭКГ-8 и ЭКГ-8И применяются отдельные вспомогательные преобразовательные агрегаты, именуемые сокращённо генераторами (возбудителями) собственных нужд.
Технические данные генераторов постоянного тока вспомогательного преобразовательного агрегата экскаваторов ЭКГ-8 и ЭКГ-8И приведены в приложении 3.

Высоковольтное распределительное устройство предназначено для пуска, отключения и защиты синхронного двигателя четырёхмашинного главного преобразовательного агрегата, а также питания и защиты силового масляного трансформатора с помощью высоковольтных предохранителей.
Распредустройство подключается к сети трёхфазного переменного тока напряжен 6000 Вольт, частотой 50 Гц.
Высоковольтное распредустройство КРУЭПЭ-6П экскаваторного исполнения, устанавливается на поворотной платформе экскаватора и состоит из одного шкафа типа ШВМП. Кабельный ввод – через проёмы в основании шкафа. Шкаф разделён на два отсека стальными перегородками.
В верхнем отсеке находится высоковольтный разъединитель. Доступ к разъединителю осуществляется при открытой передней крышке, имеющей застеклённое окно для наблюдения за положением ножей разъединителя. Крышка запирается специальным ключом. Привод разъединителя снабжён запирающим устройством, фиксирующим его в крайних положениях. Это устройство имеет ключ, который используется в качестве блокировки, для связи положений привода разъединителя с устройствами и аппаратами распредустройства.
Во втором отсеке находятся, выкатанная тележка с установленным на ней масляным выключателем, силовые высоковольтные предохранители, трансформаторы тока и напряжения, шторочный механизм. Доступ в отсек осуществляется при открывании двери шкафа.
Тележка с масляным выключателем имеет следующие механические блокировки:
а) блокировка, исключающая выкатывание тележки из шкафа при включённом выключателе.
б) блокировка со шкафом для фиксации её рабочего положения относительно корпуса шкафа.
в) блокировка с разъединителем, которая запрещает отключать разъединитель если тележка находится в рабочем положении, и вкатывать её в шкаф при включённом разъединителе. Шторочный механизм автоматически открывает и закрывает неподвижные контакты штепсельных разъёмов масляного выключателя, находящиеся под напряжением, при вкатывании и выкатывании тележки. На двери шкафа находятся измерительные приборы, контролирующие ток и напряжение синхронного двигателя, сигнальная аппаратура, указывающая состояние выключателя и автоматические выключатели для коммутации цепей управления масляного выключателя и обогрева шкафа КРУ. Доступ к силовым предохранителям осуществляется через боковые застеклённые крышки сблокированные с разъединителем (невозможно открыть крышки при включённом разъединителе и включить его при открытых крышках)
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. 12.1 представлены расчетные нагрузочные диа­граммы механизмов экскаватора с оборудованием механической лопаты. На рис. 12,1, 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: t_x — копа­ние; ta— подъем груженого ковша и равновесное удержание его на определенной высоте при повороте платформы экскаватора на разгрузку; ^ — разгрузка; t₄ —равновесное состояние порож­него ковша во время поворота к месту копания после разгрузки; t₅ — опускание порожнего ковша с применением торможения.
На рис. 12.1, б представ­лены диаграммы поворотного механизма за один рабочий цикл. Здесь имеют место сле­дующие рабочие периоды: U — разгон и торможение по­воротной платформы с груже­ным ковшом; U — 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. 12.1, в представ­лены диаграммы напорного механизма за один цикл. Ра­бочий цикл привода напора состоит из следующих перио­дов: t» — напор при копании; U — возврат рукояти с груже­ным ковшом назад; Uq — пе­ремещение рукояти с груже­ным ковшом вперед при пово­роте на разгрузку; t_n—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 на рис. 12.1.

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. 12.2 представлены теоретические (расчетные) нагру­зочные и скоростные характеристики приводов рабочих меха­низмов драглайна.
Работу механизма тяги (рис. 12.2, а) можно разбить на сле­дующие основные рабочие периоды: t₁ — внедрение ковша в грунт; t₂ — черпание.
На рис. 12,2, б представлены диаграммы подъемного меха­низма. Здесь имеют место следующие рабочие периоды: h — 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. 12.2, 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.
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 затем 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. 12.3).
П ривод, 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 cu=f(M) и осями М и со; к площади прямоугольника Оо>₀аМст. 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-крат­ковременных 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.