Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние и перспективы развития электропривода карьерных экскаваторов 12
1.1. Комплекс требований, предъявляемых к экскаваторным электроприводам на современном этапе 12
1.2. Обзор существующих систем экскаваторного электропривода и перспективы их развития 18
1.3.Обзор исследований, выполненных в области создания экскаваторныхэлектроприводов переменного тока по системе НПЧ-АД 32
Выводы 41
ГЛАВА 2. Исследование механических нагрузок главных электроприводов карьерных экскаваторов в цикле экскавации 42
2.1. Исследование механических нагрузок главных электроприводов карьерных экскаваторов по системе НПЧ-АД 42
2.2. Анализ влияния механических нагрузок на параметры цикла экскавации 66
Выводы 71
ГЛАВА 3. Разработка главных электроприводов карьерных экскаваторов по системе НПЧ-АД 72
3.1. Объектно-ориентированный модульный тиристорный преобразователь как элемент системы НПЧ-АД 72
3.2. Анализ различных вариантов компоновки НПЧ на базе модульных тиристорных преобразователей серии ПТЭМ-2Р 84
3.3. Разработка и обоснование структуры управления экскаваторным электроприводом по системе НПЧ-АД, удовлетворяющей комплексу современных технологических требований 89
Выводы 100
ГЛАВА 4. Теоретические исследования экскаваторного электропривода на имитационной модели 101
4.1. Разработка имитационной модели экскаваторного электропривода по системе НПЧ-АД 103
4.2. Разработка алгоритма диагностирования преобразователя типа ПТЭМ-2Р с помощью имитационной модели 115
4.3. Исследование энергопотребления главных электроприводов карьерного экскаватора в цикле экскавации 125
4.3.1. Исследование цикловых графиков потребляемой мощности.. 125
4.3.2. Компенсация реактивной мощности и улучшение энергетических показателей системы электропривода с помощью ФКУ 128
4.3.3. Анализ потерь энергии в питающей линии с учетом и без учета компенсации реактивной мощности 132
Выводы 135
ГЛАВА 5. Экспериментальные исследования системы НПЧ-АД 137
5.1. Исследование статических и динамических режимов работы электропривода 138
5.2. Исследование энергетических показателей и гармонического состава токов и напряжений в системе НПЧ-АД 144
5.3. Анализ потребляемой реактивной мощности 160
Выводы 166
ГЛАВА 6. Модернизация главных электроприводов экскаватора экг-5 по системе НПЧ-АД 167
6.1. Анализ показателей надежности работы НКУ на базе НПЧ 167
6.2. Практические рекомендации по выбору и размещению силового оборудования на платформе экскаватора 171
Выводы 175
Заключение 176
- Комплекс требований, предъявляемых к экскаваторным электроприводам на современном этапе
- Исследование механических нагрузок главных электроприводов карьерных экскаваторов по системе НПЧ-АД
- Разработка имитационной модели экскаваторного электропривода по системе НПЧ-АД
- Исследование статических и динамических режимов работы электропривода
Введение к работе
Актуальность темы. В результате реформирования экономики [ осени в горно-добывающей, угольной и перерабатывающих отраслях выявилось и накопилось ряд негативных явлений и тенденций, которые требуют быстрого решения. К числу наиболее острых следует отнести обновление парка карьерных экскаваторов, который определяет технический уровень и технико-экономические показатели горно-обогатительных комбинатов (ГОКов) и угольных разрезов.
На сегодняшний день половина действующего парка машин эксплуатируется со сверхнормативным сроком службы и должна быть заменена в течение ближайших нескольких лет, что ограничено отсутствием необходимых финансовых средств.
Рациональным выходом из создавшегося положения является поддержание в работоспособном состоянии действующего парка карьерных экскаваторов за счет модернизации механической и электрической части, позволяющей значительно продлить сроки его безопасной эксплуатации в пределах остаточного ресурса. Одновременно с этим необходимо осуществлять поэтапный вывод из эксплуатации морально устаревших и физически изношенных экскаваторов с заменой на машины большей производительности и технологичности.
В последние годы отечественное горно-транспортнос оборудование начало отставать по своим техническим показателям от зарубежного в основном из-за низкой надежности комплектующего оборудования. Положение усугубляется тем, что практическое отсутствие в последнее десятилетие заказов на карьерное оборудование в значительной степени дезорганизовало его налаженное производство на машиностроигельных заводах РФ и СНГ. Ориентация на полную поставку этого оборудования из стран дальнего зарубежья требует значительных инвестиций, так как стоимость этого оборудования существенно выше стоимости аналогичного оборудования (в 3-4 раза), изготавливаемого на заводах РФ. Кроме того, такой подход приведет к еще большему снижению научно-технического потенциала и возможностей отечественной машиностроительной базы, полной зависимости горно-добывающей и угольной промышленности страны от иностранных фирм.
Эффективность и оптимальность режимов работы карьерных экскаваторов во многом обеспечивается регулируемым электроприводом, поэтому создание простых, надежных, экономичных экскаваторных электроприводов, отвечающих современным технологическим и эксплуатационным условиям, является на сегодняшний день актуальной проблемой.
Экскаваторный электропривод до сих пор остается той областью автоматизированного электропривода, в которой привод переменного тока не получил широкого применения, хотя работы в этом направлении акіивно ведутся последние два десятилетия как у нас в стране, так и за рубежом. Базовой системой экскаваторного электропривода все еще остается система постоянного тока генератор-двигатель (Г-Д).
Учитывая тяжелые условия эксплуатации и четырехквадрантный режим работы экскаваторных электроприводов в качестве системы электропривода переменного тока следует применять систему «Непосредственный преобразователь частоты - асинхронный двигатель» (НПЧ-АД). Силовую часть НПЧ целесообразно комплектовать на базе модульных тиристорных преобразователей в объектно-ориентированном экскаваторном исполнении серии ПТЭМ [1], разработанной на кафедре АЭП МЭИ под руководством профессора Ключева В.И. Данные преобразователи уже более десятилетия успешно эксплуатируются на экскаваторах в качестве тиристорных возбудителей генераторов и хорошо себя зарекомендовали. Замена двигателей постоянного тока асинхронными двигателями, управляемыми с помощью непосредственных преобразователей частоты, позволит увеличить КПД системы электропривода, обеспечит энергосбережение и повысит эксплуатационные показатели, что в целом должно обеспечить экономический эффект.
Цель работы. Разработка и исследование экскаваторного электропривода по системе «Непосредственный преобразователь частоты -асинхронный двигатель»,обеспечивающего повышение производительности и энергосбережение при модернизации главных электроприводов карьерных экскаваторов.
Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи: І.Дать анализ существующих систем электроприводов карьерных экскаваторов и указать тенденции их развития, обобщить комплекс требований к экскаваторному электроприводу.
2. Провести теоретическое исследование механических и электрических нагрузок главных электроприводов карьерных экскаваторов в цикле экскавации.
3. Разработать и обосновать структуру управления экскаваторным электроприводом по системе НПЧ-АД, обеспечивающую выполнение совокупности технологических требований.
4. Для исследования работоспособности и энергопотребления разработать имитационную модель экскаваторного электропривода по системе НПЧ-АД.
5. Создать макет и на его основе экспериментально исследовать энергетические показатели в системе НПЧ-АД.
6. Разработать практические рекомендации по выбору, конструктивному размещению, настройке и диагностике силового оборудования предлагаемой системы электропривода.
Методы исследования. Исследования выполнялись с использованием базовых законов теоретических основ электротехники, с применением теории обобщенной электрической машины, методов имитационного математического моделирования.
Экспериментальные исследования выполнялись на разработанном макетном образце электропривода по системе НПЧ-АД как в лабораторных условиях, так и в работе на промышленных объектах.
Новые научные положения, выносимые на защиту.
1. Обобщены требования к экскаваторному электроприводу и тенденции его развития, на основании которых предложена и обоснована структура управления экскаваторного электропривода по системе НПЧ-АД, отвечающая современным технологическим и эксплуатационным условиям.
2. Создана имитационная модель экскаваторного электропривода по системе НПЧ-АД для комплексного исследования процессов в системе во всем цикле экскавации с учетом особенностей реализации функциональных элементов реального преобразователя и системы управления.
3. На базе имитационной модели предложен алгоритм диагностирования тиристорного преобразователя ПТЭМ-2Р в стационарных условиях ремонта на основе таблиц функций неисправности преобразователя.
4. Дана качественная и количественная оценка энергосбережения в системе электроснабжения экскаватора с нерегулируемым фильтро-компенсирующим устройством.
5. Для предлагаемой структуры управления экскаваторного электропривода экспериментально определен характер изменения коэффициента искажения тока нагрузки и коэффициента искажения синусоидальности сетевого напряжения.
6. Разработан вариант конструктивной модернизации главных электроприводов карьерного экскаватора ЭКГ-5 по системе НПЧ-АД.
Практическая ценность работы заключается в разработке экономичных, надежных электроприводов переменного тока по системе НПЧ-АД, полностью удовлетворяющих комплексу современных технологических и эксплуатационных требований к экскаваторным приводам. Разработанная имитационная модель позволяет всесторонне исследовать процессы в главных электроприводах карьерных экскаваторов, выполненных на базе модульных тиристорных преобразователей ПТЭМ-2Р. Основные результаты диссертационной работы используются: ОАО «Рудоавтоматика» при разработке главных электроприводов экскаватора ЭКГ-5 по системе НПЧ-АД; ОАО «Лебединский ГОК» для оценки эффективности энергопотребления экскаваторов при модернизации главных электроприводов по системе НПЧ-АД; в НИР кафедры АЭП МЭИ при разработке и исследовании экскаваторных электроприводов переменного тока.
Апробация работы.
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на XI-ой международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика» (г. Харьков, 2003 г); на IX-ой и Х-ой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2003 г., 2004 г.); на заседании кафедры АЭП МЭИ.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано девять печатных работ, получен один патент РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 95 наименований и 2 приложений. Работа изложена на 195 страницах, содержит 62 рисунка и 8 таблиц.
Комплекс требований, предъявляемых к экскаваторным электроприводам на современном этапе
Рабочий цикл экскаваторов-драглайнов состоит из тех же основных этапов - черпания, поворота на выгрузку и поворота в забой. В процессе черпания режущее усилие создается механизмом тяги, а напор. необходимый для внедрения режущей кромки или зубьев ковша в грунт, обеспечивается собственным весом ковша. Так как драглайн при работе стоит на верхнем уступе забоя, черпание грунта производится с известной глубины, а выгружается ковш чаще всего на высокий отвал. Поэгому в рабочем цикле драглайна значительное место занимают процессы подъема груженого и опускание порожнего ковша. Вращение платформы осуществляется механизмом поворота. К главным электроприводам относят привода так называемых основных механизмов, которые непосредственно осуществляют процесс экскавации фунта. Это привод подъема, привод поворота, привод напорного механизма лопат или тяговый привод драглайнов.
Электроприводы основных механизмов работают в интенсивном повторно-кратковременном режиме, с большой частотой включений, при изменяющейся в широких пределах нагрузке на валу двигателя. Наряду с этим основные механизмы экскаватора содержат упругие механические связи, обусловленные ограниченной жесткостью канатов, рабочего оборудования и валов передач, а так же имеют значительные зазоры в передачах и в сочленениях рабочего оборудования лопаты [2].
Важнейшей особенностью рабочего режима основных механизмов экскаватора является систематическое возникновение механических перегрузок при копании и ударов в передачах электропривода напора при выборе зазоров. Так же, не менее важной особенностью является работа экскаватора в полевых условиях, без постоянного квалифицированного обслуживания. Это приводит к тому, что выход из строя какого-либо устройства, обеспечивающего работу основных приводов, ведет к продолжительным простоям экскаватора. Современные системы управления электроприводами представляют собой многокомпонентные системы, содержащие в себе множество электронных элементов. И хотя надежность каждого элемента достаточно высока, общая надежность системы оказывается довольно низкой. Сказывается отсутствие развитой системы диагностики и контроля за состоянием оборудования. Именно по этой причине, на ГОКах страны до сих пор работают системы с магнитными усилителями, разработанные более 30 лет назад. Конструкция магнитных усилителей очень проста, а надежность достаточно велика, хотя точность регулирования оставляет желать лучшего.
Тем не менее, применение тиристорных систем оправдано, поскольку надежность их высока, а при грамотном проектировании, даже при выходе из строя тиристорного преобразователя, время восстановления работоспособности можно свести к минимуму. Именно поэтому с начала 1980-х годов на кафедре АЭП МЭИ в группе экскаваторного электропривода были разработаны модульные тиристори ые преобразователи в объектно-ориентированном экскаваторном исполнении серии ПТЭМ, в настоящее время выпускаемые ОАО «Рудоавтоматика». Данные преобразователи не имеют в схемотехнике наладочных элементов и поэтому обеспечивают как быстрый пуск привода в работу, так и малое время восстановления. Обобщим комплекс технологических и эксплуатационных требований к экскаваторным электроприводам на современном этапе: - обеспечение максимальной интегральной производительности экскаватора при минимуме инвестиций со стороны ГОКов; - надежное ограничение момента стопорными значениями за счет формирования экскаваторных механических характеристик с требуемым заполнением для продления срока службы экскаватора; - плавное и непрерывное регулирование момента и скорости во всех режимах; - высокие технико-экономические и энергетические показатели системы электропривода в условиях непрерывного повышения тарифов на электроэнергию; - использование средств диагностики и контроля за оборудованием для повышения надежности работы электроприводов и избежания крупных аварий; - использование простых и эффективных технических решений, обеспечивающих бесперебойную работу экскаватора при возможных отказах электроники при постоянном сокращении квалифицированного технического обслуживания.
Исследование механических нагрузок главных электроприводов карьерных экскаваторов по системе НПЧ-АД
Как было сказано выше, переход к системе ПЧ-АД на экскаваторах является интересной и перспективной задачей. Применение стандартных асинхронных трехфазных двигателей позволит упростить процесс модернизации существующих экскаваторов. Применение двигателей с короткозамкнутым ротором позволит увеличить ресурс двигательной установки, а применение гибких и продуманных алгоритмов управления позволит снизить износ механических частей за счет уменьшения динамических нагрузок в приводе [13, 15, 16].
Основные механизмы одноковшовых экскаваторов имеют реверсивный электропривод, рассчитанный для работы в интенсивном повторно-кратковременном режиме, с большой частотой включений при изменяющейся в широких пределах нагрузке на валу приводных двигателей с систематическими перегрузками механизмов, которые участвуют в черпании грунта, при высокой вероятности тяжелых перегрузок вплоть до стопорения этих электроприводов. В каждом рабочем цикле имеют место неустановившиеся режимы работы электропривода: пуски, реверсы, торможения, оказывающие существенное влияние на производительность механизма, на КПД установки и на ряд других факторов [2, 17, 18, 19]. Поэтому, разрабатывая новый электропривод по системе ППЧ-АД, необходимо иметь уточненную цикловую нагрузочную диаграмму всех главных электроприводов экскаватора, чтобы правильно выбрать приводной асинхронный двигатель, иметь возможность оценивать влияние механических нагрузок на параметры цикла (время цикла, совершенную полезную работу), вычислять средневзвешенное за цикл (интегральное) значение механической мощности электропривода. Расчетные нагрузочные диаграммы главных электроприводов в дальнейшем закладываклся в имитационные модели этих приводов, позволяющие исследовать не только электромеханические показатели системы, но и энергетические, которые также зависят от характера нагрузок в цикле экскавации.
Разработка инженерной методики расчета механических нагрузок электроприводов главных механизмов экскаватора в цикле экскавации является определяющей на данном этапе работы. Методика расчета цикловых механических нагрузок должна отвечать критерию универсальности, т.е. быть применимой для расчета нагрузок приводов экскаваторов различной производительности.
При разработке новых электроприводов по системе НПЧ-АД следует учитывать тот факт, что приемлемые значения коэффициентов искажения выходных фазных напряжений НПЧ и формируемых токов нагрузки получаются в диапазоне до 25 Гц [10]. Соответственно выбирая асинхронный электродвигатель, необходимо помнить о том, что двигатель будет работать на частоте питающего напряжения 25Гц в номинальном для электропривода режиме. Решение этой проблемы возможно в двух вариантах: - устанавливать общепромышленные асинхронные коротко замкнутые двигатели с завышенными номинальными значениями мощности и скорости на номинальную частоту 50 Гц и использовать их при питании от НПЧ до 25 Гц, максимально используя по моменту, поддерживая постоянство потока машины (система ЧТУ); -устанавливать специальные асинхронные короткозамкнутые двигатели требуемой мощности на номинальную частоту 25 Гц. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки. Наиболее приемлемым с точки зрения эксплуатации асинхронной машины является второй, но он потребует разработки специальной серии экскаваторных двигателей и представляется отдаленной перспективой. При реализации первого варианта завышение установленной мощности электродвигателя не значительно отразится на экономическом эффекте от модернизации системы электропривода, поскольку большого различия в цене на такие двигатели нет, а также потому, что эти разовые затраты намного меньше переносят свою стоимость на продукцию, чем затраты на электроэнергию. В целом, для облегчения модернизации экскаватора целесообразно применять асинхронные короткозамкнутые двигатели с теми же установочными и габаритными размерами, что и у двигателей постоянного тока, которые предполагается заменять. Разработку таких двигателей для экскаваторов в конце 1990-х годов осуществила ЛЭК «Динамо». Проведем исследование и анализ механических нагрузок главных электроприводов по системе НПЧ-АД на примере самого массового карьерного экскаватора ЭКГ-5. Для модернизации главных электроприводов экскаватора ЭКГ-5 по системе НПЧ-АД будем использовать асинхронные двигатели с теми же параметрами, что и для общепромышленной серии 4А [20]. Для привода подъема примем электродвигатель типа 4АН355М4УЗ, для привода поворота - два электродвигателя типа 4АН280М2УЗ, для привода напора и хода - электродвигатель типа 4AH280S2Y3.
Разработка имитационной модели экскаваторного электропривода по системе НПЧ-АД
На сегодняшний день прослеживаются два направления в разработке преобразователей частоты: абсолютная унификация и объектная ориентация [24]. К первой группе относятся преобразователи, выпускаемые зарубежными фирмами. Они, как правило, содержат большое число функций, настраиваемых параметров, несколько способов управления, большое число программируемых входов и выходов. Это делает их универсальными устройствами, которые можно использовать в самых различных технологических задачах. Сегодня в производстве подобных преобразователей складывается ситуация, когда на первый план выходит не повышение качества регулирования, алгоритмов управления, а задачи обеспечения сервисных функций [25].
Недостатком такого класса преобразователей является высокая стоимость, связанная зачастую с избыточным набором функций, отсутствие развитой сервисной поддержки в удаленных регионах и дорогостоящий ремонт - это накладывает ограничения на их применение в некоторых областях промышленности, в частности, в горно-добывающей. Преобразователи с объектной ориентацией - это, как правило, преобразователи, имеющие меньшее число функциональных возможностей, но в тоже время адаптированные к заданным условиям эксплуатации и работе в конкретном технологическом процессе. Поэтому для электроприводов таких механизмов, как основные механизмы карьерного экскаватора, рационально использовать недорогие разработки отечественных преобразователей, обладающих меньшим количеством функций и настраиваемых параметров. Объектно-ориентированные преобразователи выпускаются и зарубежными производителями, но их стоимость существенно выше отечественных. Это повышает конкурентоспособность отечественных преобразователей на внутреннем рынке. Для создания рентабельного серийного производства преобразователей в отечественных условиях необходим устойчивый спрос на такую продукцию. Информация о выпуске этих преобразователей приведена в [26, 27, 28, 29].
Как уже было сказано выше, в группе экскаваторного электропривода кафедры АЭП МЭИ в течение долгого времени велись разработки и исследования экскаваторных систем электропривода, анализировались основные требования к экскаваторному электроприводу, на основании которых была разработана серия объектно-ориентированных экскаваторных модульных тиристорных преобразователей серии ПТЭМ [30, 31, 32, 33, 34, 35], эксплуатация которых подтвердила необходимость выполнения этих требований. Данные преобразователи являются тиристорными преобразователями напряжения и представляют собой законченный безналадочный модуль, допускающий при отказах замену вышедшего из строя преобразователя резервным моноблоком, выполняемую в соответствии с инструкцией машинистом экскаватора. Такое исполнение обеспечивает время восстановления работоспособности электропривода в течение 10 — 15 мин. Из модулей возможно конфигурировать любую систему электропривода: ТП-Д, ТВ-Г-Д, ТРН-АД, НПЧ-АД. Максимальная приспособленность преобразователей серии ПТЭМ к условиям работы на экскаваторах подтверждена многолетним опытом эксплуатации их в системе ТВ-Г-Д на различных экскаваторах.
Известно [13, 36, 37, 38], что НПЧ могут быть выполнены в различной конфигурации на базе как полностью управляемых, так и не полностью управляемых полупроводниковых приборов. В данной работе рассматриваются НПЧ с естественной коммутацией (ЕК) силовых ключей. В качестве силовых ключей используются тиристоры. Применение в качестве силовых ключей тиристоров вместо транзисторов также способствует уменьшению габаритов электрооборудования за счет менее мощной системы охлаждения, так как тиристоры имеют практически в два раза меньшее падение напряжения на открытом ключе. В обширной технической литературе [39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49], посвященной непосредственным преобразователям частоты, рассматриваются трехпульсные, шестипульсные, двенадцатипульсные и другие схемы НПЧ как устройства, содержащие силовой блок с 18 (36, 72) тиристорами и общую систему импульсно-фазового управления вентилями преобразователя. Многокомпонентность увеличивает вероятность отказов, которые снижают производительность машин, особенно работающих в полевых условиях без постоянного квалифицированного техухода. Поэтому на первый план выходит задача обеспечения модульной конструкции и безналадочного ввода в эксплуатацию, что учтено в совместной с ОАО «Рудоавтоматика» разработке серии ПТЭМ-2Р. Преобразователи тиристорные экскаваторные моноблочные реверсивные ПТЭМ-2Р второго поколения удовлетворяют следующим требованиям: пространственно интегрированная конструкция, высокие массогаба-ритные показатели; безналадочность, отсутствие подстроечных элементов, гарантированные характеристики; простая и эффективная самодиагностика и индикация посредством светодиодов; повышенная надежность и хорошая помехозащищенность; минимальное время восстановления работоспособности электропривода при отказах; работа при изменении напряжения сети в пределах ±15% и сохранение работоспособности при просадках напряжения до 30 %; быстродействующая защита по управляющему электроду тиристоров, наличие встроенных регуляторов.
Исследование статических и динамических режимов работы электропривода
На основании проведенного сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что на стадии проектирования НКУ на базе НПЧ обладает показателями надежности, отличающимися от аналогичных показателей НКУ для системы Г-Д не более чем на 8%. Однако следует принимать во внимание, что в электроприводах по системе НПЧ-АД при мало отличающихся показателях надежности НКУ отсутствует электромеханический преобразовательный агрегат, состоящий из гонного двигателя и генераторов постоянного тока, который существенно будет снижать показатели надежности по экскаватору в целом для системы Г-Д. Сравнительный анализ показателей надежности для всего экскаватора для двух систем электропривода выходит за рамки вопросов, рассматриваемых в данной работе.
На основании проведенных исследований энергопотребления экскаватора ЭКГ-5 в цикле экскавации (табл. 4.2) предлагаются практические рекомендации по выбору и размещению силового оборудования в корпусе машины, при модернизации главных электроприводов по системе НПЧ-АД на базе преобразователей ПТЭМ-2Р. Разработанная электрическая схема модернизации главных электроприводов представлена на рис. 6.1.
В качестве силового трансформатора предлагается выбирать двухобмоточный масляный трансформатор ТМ-250/0,4 со схемой соединения обмоток Y/Y-0.
В качестве приводных двигателей для главных электроприводов будем использовать специальные асинхронные двигатели, выполненные в корпусах машин постоянного тока по разработке АЭК «Динамо». С целью сохранения установочных размеров и отработанной системы охлаждения электрических машин их необходимо выполнять комбинированными: корпуса с системой охлаждения и валы выполнять аналогичными как у заменяемых машин постоянного тока, а активные части как у асинхронных машин единой серии 4А. Для привода подъема примем электродвигатель типа 4АН355М4УЗ (Р щ = 200 кВт; f m = 25 Гц), выполненный в корпусе машины постоянного тока ДПЭ-82 (Р,( = 170 кВт); для привода поворота - два электродвигателя типа 4АН280М2УЗ (Р ,,, = 100 кВт; Iу,,, = 25 Гц), выполненные в корпусе машин постоянного тока ДПВ-52 (Рм = 60 кВт); для привода напора и хода - электродвигатель типа 4AH280S2Y3 (Р н, = 80 кВт; г пі = 25 Гц), выполненный в корпусе машины постоянного тока ДПЭ-52 (Рц = 54 кВт). На валах электрических машин должны быть установлены датчики скорости для реализации частотно-токового управления.
С точки зрения оптимальных массогабаритных показателей и качества формируемых токов двигателя рекомендуется компоновать НПЧ по трехфазной нулевой схеме без нулевого провода в нагрузке на базе преобразователей ПТЭМ-2Р-31 (см. табл. 3.1). Получаемая при этом мощность НПЧ для каждого привода составит SIIIVI =44-3 = 132 кВА, что удовлетворяет требуемой мощности приводов поворота и напора экскаватора ЭКГ-5. Для привода подъема необходимо применить принудительную вентиляцию VI)XI =3м/с.
Рекомендуется устанавливать нерегулируемое ФКУ мощностью Q,„Ky = Q(H. Предлагается комплектовать ФКУ на базе компенсатора реактивной мощности УККРМ-3 мощностью 400 кВАр, данная установка имеет встроенные реакторы, настройки фильтров необходимо осуществлять на 5-ю и 7-ю гармоники.
На рис. 6.2 показана схема размещения силового оборудования в корпусе экскаватора ЭКГ-5 при конструктивной модернизации его главных электроприводов по системе НПЧ-АД. Станина в задней части поворотной платформы высвобождается от многомашинного агрегата, и на его место устанавливаются силовой трансформатор, ФКУ, шкафы с МПЧ для управления приводными двигателями.
От ОАО «Рудоавтоматика» получен акт о применении в промышленности результатов данной диссертационной работы при разработке НКУ управления электроприводами экскаватора ЭКГ-5 по системе НПЧ-АД.
