Электродвигатели для горных работ

Электродвигатели для горных предприятий
ЭД выпускают на любое напряжение и род тока - по требованию заказчика. ЭД условно делятся:
По мощности: микроэлектродвигатели (до 0,1 кВт); мелкие (до 1 кВт); малые (1 – 10кВт); средние (10 – 100 кВт); крупные (100 – 1000 кВт); мощные (свыше 1000 кВт).
По частоте вращения: тихоходные (до 250 об/мин); средней частоты (250 – 1000 об/мин); быстроходные (свыше 1000 об/мин).
По способу охлаждения: с естественной вентиляцией(микроэлектродвигатели); с самовентиляцией (свой вентилятор на валу ЭД, ребра охлаждения на корпусе) и независимым охлаждением(контуры жидкостного охлаждения или внешний вентилятор).

Электродвигатели для горных предприятий
По степени защиты: взрывозащищенные, влагостойкие, нагревостойкие и химическистойкие.
Обозначение ЭД. В Российской федерации ЭД имеют следующую буквенную маркировку: А -асинхронный с короткозамкнутым ротором; АК – асинхронный с фазным ротором; П – постоянного тока; С – синхронный; В –взрывобезопасный; Р – рудничный; Н – нормального исполнения; С(вторая) –с повышенным скольжением; М – многоскоростной; Р –повышенный пусковой момент; А(вторая) – алюминиевый корпус; О – обдуваемый. Нужно учесть, что заводы, производящие ЭД зачастую сами ставят маркировку по своему усмотрению.

Электродвигатели для горных предприятий
Примеры обозначения ЭД.
3АН – 500 М2 - 3 – третья серия; А- асинхронный с короткозамкнутым ротором; Н – нормального исполнения; 500(всегда во всех обозначениях всех двигателей) – высота от основания до центра оси вращения (в мм); М – установочный размер по длине ротора (L – длинный; М – средний; S – короткий); 2 – число полюсов ( 2 – 3000 об/мин; 4 – 1500 об/мин; 6 – 1000 об/мин и т.д.).
СДВ – 15 – 49 12У2 – СД – синхронный двигатель; В – вентиляторный (для привода вентиляторов); 15 – габаритный размер; 49 – длина пакета статора; 12 – число полюсов (500 об/мин); У2 – климатическое исполнение.

Электродвигатели для горных предприятий

Электродвигатели для горных предприятий
В горной промышленности применяются практически все типы ЭД во всех видах исполнения.
Высоковольтные ЭД (на напряжение 6 кВ – подземные условия и поверхность, 10 кВ - только поверхность; 3,3 кВ(постоянный ток) – ж/д перевозки на поверхности.
Для привода главных вентиляторов, мощных насосов, компрессоров (производительностью от 100 м3 сжатого воздуха/мин), мельниц, в основном, используют синхронные двигатели (СД) (от 500 кВт и выше). Основными преимуществами СД является большой постоянный крутящий момент в большом

Электродвигатели для горных предприятий
диапазоне нагрузок; способность перерабатывать реактивную энергию; простота реверсирования.
На предприятиях в Мурманской области установлено большое количество СД, поэтому энергосистема области, практически на нуждается в компенсации реактивной мощности, что, в свою очередь, резко улучшает качество электроэнергии и надежность всей системы.
К недостаткам СД относят сложность питания обмоток возбуждения (в последнее время, в связи с широким применением микропроцессорной и полупроводниковой техники, этот недостаток устранен), громоздкость самого ЭД

Электродвигатели для горных предприятий
и вспомогательного оборудования (кроме самого ЭД требуется согласующий трансформатор, система питания обмоток возбуждения); высокие требования к бесперебойности питания (смотри Лекция 1) и трудность регулирования скорости вращения.
В последнее время СД стараются заменять на другие типы ЭД с регулированием частоты. После ряда не особо удачных попыток, частотное регулирование самих СД старых типов, стараются не применять, так как высоковольтный частотный регулятор очень дорог, СД сильно перегреваются и требуют дополнительного охлаждения.

Электродвигатели для горных предприятий
СД широко применяются в электрических экскаваторах при мощностях более 500 кВт. Их обозначение СДЭ – Э – экскаваторный.
Высоковольтные асинхронные двигатели (АД) применяются для привода насосов, дробилок, реже конвейеров, главных и вспомогательных вентиляторов и в качестве экскаваторных АД при мощностях от 200 кВт до 1200 кВт (в основном с короткозамкнутым ротором). Отдельно стоит отметить применение АД (в основном с фазным ротором) в качестве привода подъемных машин и грузоподъемных механизмов с различными типами регулирования скорости вращения.

Электродвигатели для горных предприятий
Основным достоинством АД является их простота исполнения и дешевизна (дешевле СД примерно 2-4 раза; двигателей постоянного тока (ДП) примерно 5 – 8 раз при равных мощностях); меньшие требования к качеству питания. К недостаткам АД относят – небольшой диапазон регулирования нагрузок, трудность реверсирования при больших мощностях, большая стоимость высоковольтных регуляторов частоты, выдача в сеть реактивной энергии.

Электродвигатели для горных предприятий
Высоковольтные двигатели постоянного тока (ДПТ). Применяются для привода подъемных установок (все типы грузолюдского и скипового подъема); мощных крановых установок и главных ЭД локомотивов (3,3 кВ) и экскаваторов. Основным их преимуществом является точное регулирование скорости от 0 до 100000 об/мин при больших пусковых и рабочих нагрузках при примерно равной стоимости АД с частотным регулированием. Недостатками ДПТ является их сложность, дороговизна, требование к выпрямлению эл. тока, что в свою очередь сильно снижает качество электроэнергии во внешней сети. Та же из-за сложности конструкции их надежность ниже чем у АД и СД.

Электродвигатели для горных предприятий
Как видно, что высоковольтные ЭД применяются только с мощными электроприемниками. Так же, на главных установках ( шахтный подъем, водоотлив, насосные станции, локомотивы) все ЭД имеют резерв для повышения надежности эксплуатации.
Низковольтные ЭД.
В последнее время существуем мировая тенденция к замене высоковольтных электродвигателей на низковольтные, а так же ДПТ на АК. Это связано с тем, что частотные регуляторы для высоковольтных двигателей до 10 раз дороже, чем низковольтные и их применение позволяет сильно снизить

Электродвигатели для горных предприятий
затраты на монтаж и эксплуатацию. Другой причиной служит ужесточающееся законодательство стран к требованиям качества электроэнергии.
Применение высоковольтных регуляторов частоты и высоковольтных выпрямителей для ДПТ приводит к появлениям в сети 6 – 10 кВ гармоник (импульсов и частот) высоких порядков (выше 50 Гц в стандартной сети). Особенно это опасно для микропроцессорной и бытовой техники, измерительных приборов. Для борьбы с гармониками на предприятиях применяют фильтро – компенсирующие установки (ФКУ) которые «срезают» импульсы.

Электродвигатели для горных предприятий
Стоимость ФКУ значительно выше или примерно равна стоимости ЭД с частотным регулятором. Так, фирмой АВМ, на одной из шахт была применен АД мощностью 4000 кВт на напряжение 380В с частотным регулятором. Это вышло примерно в 2,5 раза дешевле, чем аналогичная высоковольтная система.
Другим мотивом применения низковольтного частотного регулируемого привода служит то, что такие ЭД обычно запитаны с изолированной системы шин. Даже если гармоники и появляются, то они не проникают обратно в высоковольтные сети (трансформаторы гармоники не пропускают и «гасят» их в своем сердечнике).

Электродвигатели для горных предприятий
Отказ от ДПТ и замена их на АД мотивируется их дороговизной и низкой надежностью.
В горной промышленности, в основном, применяются АД на напряжение 380 В, 660 В, 1140 В. Они применяются для приводов вентиляторов местного проветривания ВМ-5, ВМ-6, ВМ-12 (серии ВАО, ВР, ВРА и т.д.), насосных станций (общепромышленные серии), конвейерных установок (ВРК и т.д.), лебедок, вибропитателей, флотомашин, небольших дробилок, классификаторов и т.п.. Для добычных комбайнов и проходческих щитов в основном применяются АК с тяжелым пуском (серии ЭДК, ЭКВ, ВАОПК); для самоходной техники – специализированные АД.

Электродвигатели для горных предприятий
Целесообразность выбора низковольтного напряжения можно (примерно) объяснить рабочими токами ЭД. До 150 кВт – 380 В (токи 300 А); 150 – 300 кВт - 660 В (токи 350А), выше 300 кВт – 1140 В (токи 300 А). Забегая вперед, отмечу, что это рабочий ток кабеля с медными жилами сечения 120 мм2, который достаточно легко и быстро можно проложить по горным выработкам.
Для привода вспомогательных механизмов и инструмента широко применяются однофазные ЭД, в том числе и с конденсаторами (пусковыми и рабочими).

Электродвигатели для горных предприятий
Для грузоподъемного оборудования (тельферы, тали, кран – балки) применяются двигатели с фазным ротором (серия МТ).
Для подземной электровозной откатки и троллейвозов применяются двигатели постоянного тока (серия ЭТ, ДПТ, ДТН) на напряжение 250 В и 400 В. Для отказа от ДПТ проводятся работы по установки на электровозы инверторов (преобразователей постоянного тока в переменный необходимой частоты) и АД. Эти работы, пока не привели к нормальным результатам из-за неравномерностей питания в контактных сетях.