Міністерство освіти і науки Російської Федерації
Федеральне Агенство з освіти
Державна освітня установа середньої професійної освіти
Уральський державний коледж ім. І.І. Ползунова
Курсовий проект
Експлуатація електрообладнання екскаватора ЕКГ-517
з дисципліни «Електроустаткування та електропостачання гірничих підприємств»
Розрахунково-пояснювальна записка
Керівник проекту:
Каргапольцев Ю.А.
розробив: Паршуков Г.А.
Єкатеринбург 2009
Введення
При сучасних обсягах видобутку руд чорних і кольорових металів підземний спосіб ведення гірських робіт стає малоефективним, оскільки застосування потужної техніки стримується обмеженими розмірами гірських виробок і умовами підтримки покриваючих порід. У наш час машинобудування дозволило створити потужну гірську техніку, за допомогою якої ведуться гірничі роботи відкритим способом в дуже великих обсягах.
Гірська промисловість бути сировинної і паливної базою найважливішою і галуззю народного господарства.
Відкритий спосіб розробки корисних копалин є найбільш перспективним у технічному, економічному та соціальному відносинах. Завдяки потужній індустріальної базі і величезним запасом корисних копалин, розташованих близько до поверхні, цим способом у наш час видобувається 75% загального обсягу твердого мінерального сировини, споживане народним господарством країни.
Для гірських машин і комплексів створені і застосовуються досконалі системи автоматизованого електроприводу та системи електропостачання гірничих підприємств, все ширше впроваджується автоматичне та дистанційне управління машинами, все це сприяє підвищенню продуктивності на відкритих гірничих роботах.
Сучасні гірські підприємства оснащені високоефективними механізмами для видобування корисних копалин, одними з них є кар'єрні екскаватори ЕКГ.
У даному курсовому проекті і будуть розраховані і обрані двигун для екскаватора з допомогою методу еквівалентних величин і навантажувальної діаграми, марка провідника з мідними жилами і його перетин, апарати захисту, що оберігають мережу від перевантажень і короткого замикання. Буде вибрана схема включення електрообладнання та схема електропостачання ЕКГ, розрахований і обраний трансформатор для ЕКГ і для ГПП підприємства. Буде розраховане заземлювальний пристрій, призначений для захисту персоналу, в останньому пункті курсового проекту будуть викладені вимоги охорони праці при експлуатації електрообладнання.
Дотримання правил безпеки, і дотримання технологічного процесу дозволять підвищити продуктивність та забезпечити безпеку виконання робіт.
Опис технологічного процесу
Екскаватор-це землерийна машина, призначена для виїмки і навантаження гірської маси, переміщення її на відносно невеликі відстані і навантаження на транспортні засоби або у відвал.
Робочий цикл одноковшового екскаватора складається з чотирьох послідовних операцій:
а) Наповнення ковша (черпання)
б) Переміщення до місця розвантаження (транспортування)
в) розвантаження
г) Переміщення порожнього ковша до місця зачерпування для відтворення нового циклу.
Зазвичай цикл займає 15 - 30 секунд
Основними технологічними параметрами одноківшових екскаваторів є робочі параметри, місткість ковша, габарити, маса і т.д.
Екскаватор ЕКГ складається з наступних складових частин:
а) Поворотною частини, що включає в себе поворотну платформу з розташованими на ній механізмами, і робоче устаткування.
б) Ходовий візки - двох гусеничних рам ходового механізму, зубчатого вінця, роликового кола.
Розрахунок і вибір електрообладнання
На сучасних відкритих гірських розробках широко застосовують високопродуктивні механізовані установки і комплекси з електричним приводом. До них відносяться і екскаватори. Кожна установка оснащена значною кількістю електротехнічних виробів, на умови експлуатації яких істотний вплив роблять кліматичні та гірничотехнічні фактори.
2.1 Розрахунок і вибір електродвигуна
Проектований електродвигун працює в повторно короткочасному режимі.
Вихідними даними для розрахунку є навантажувальна діаграма.
№ варіанту |
кВт |
кВт |
кВт |
кВт |
хв |
хв |
хв |
хв |
хв |
17 | 52 | 50 | 61 | 44 | 2 | 3 | 1 | 1 | 4 |
Розрахунок виконуємо за методом еквівалентних величин.
Pекв = = 41кВт
ПВ === = 64%
На підставі розрахунків вибираємо двигун постійного струму
Тип | Закриті у повторно-короткочасному режимі |
Pн, кВт | Частота обертання n, об / хв, при серіесном порушення | |
Д - 814 | 66,0 | 565 |
Кранові і краново-металургійні двигуни.
Кранові і краново-металургійні двигуни постійного струму серії Д, призначені для електроприводів кранових механізмів, екскаваторів, механізмів металургійного виробництва та інших, що працюють в умовах підвищеної вологості, температури, запиленості і вібрацій. Двигуни мають високими динамічними характеристиками. Максимальна частота обертання в три рази перевищує номінальну. Двигуни мають клас ізоляції обмоток Н (ТІ-180). Випускаються на напругу 220 і 440 вольт. Режими роботи-тривалий (ПВ = 100%) і повторно - короткочасний (ПВ = 40%). Двигуни серії Д задовольняють рекомендаціям МЕК.
Для двигунів механізмів гірничих підприємств бажано застосовувати серіесние мотори. Двигуни постійного струму послідовного збудження мають механічні характеристики дозволяють регулювати частоту обертання валу якоря плавно і в широких межах. Крім того машини постійного струму без додаткових конструктивних доробок може використовуватися як в руховому, так і в гальмівному режимах. Гальмівний - режим генератора.
Для зміни напрямку обертання валу якоря достатньо змінити полярність прикладеної напруги або в обмотці якоря, або в обмотці збудження.
2.2 Розрахунок і вибір провідникових виробів
Для приєднання електрообладнання до мережі змінного чи постійного струму, використовується ізольований провідник з мідними або алюмінієвими жилами або кабелі з мідними або алюмінієвими жилами.
Провідники повинні вибиратися виходячи з таких умов:
1) При протіканні по провіднику, розрахункового за часом струму, він не повинен нагріватися вище допустимої температури.
2) Відхилення напруги на затискачах електроприймача, не повинно перевищувати допустимих значень.
3) Механічна міцність провідників повинна бути достатньою для їх без аварійної експлуатації.
4) Для деяких видів провідників повинна виконуватися перевірка з економічної щільності тока.5) Всі ділянки ланцюга повинні захищатися апаратами захисту від коротких замикань.
Для живлення двигунів постійного струму, які використовуються на СБШ, застосовуються трифазні тиристорні перетворювачі ТП, які створюють слабопульсуючий випрямлена напруга. (Формула 2)
(2)
де:
- Потужність електродвигуна
U - напруга живить електродвигун
Для електричного живлення двигунів проектованого устаткування застосовуємо гнучкі мідні провідники, перетин яких виберемо на підставі розрахунку електродвигуна.
У відповідності з ПУЕ вибираємо ізольовані проводи з мідними жилами перерізом S = 25мм
Обраний провідник необхідно перевірити по втраті напруги. Для цього скористаємося формулою: (формула 3)
(3)
де:
-Питома електропровідність міді
U-напруга, що подається на електродвигун
-Перетин проводить жили
На проектованому обладнанні джерело живлення, знаходиться в безпосередній близькості від електродвигуна, тому приймемо довжину провідника (L) L = 5м. Допустимі втрати напруги в провіднику становлять 5%, тобто .
2.3 Розрахунок і вибір апаратів захисту
Апаратами захисту називають пристрої, які автоматично відключають ділянки електричної мережі у випадках порушення нормального режиму роботи (перевантаження, короткі замикання), що дозволяє забезпечити безпеку обслуговуючого персоналу і збереження електроустановок.
Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) рекомендує застосовувати як захист апаратів, автоматичні вимикачі. Автоматичні вимикач це електротехнічний пристрій, призначений для нечастих вимкнень електрообладнання і для відключення його при перевантаженнях і коротких замиканнях. Автоматичний вимикач містить наступні види захисту:
1. Тепловий розчепитель, викликає вимкнення вимикача, якщо струм в захищається електроустановці протягом певного часу перевищує допустимі значення. (Формула 4)
(4)
де
- Струм встановлення теплового розчеплювача
-Робочий струм електроустановки
Для наших розрахунків приймемо,
.
За призначенням уставки, за довідковими таблицями вибираємо найближчий за параметрами теплового розчеплювача автоматичний вимикач.
Модель | А |
|
|
|
|
ВА 51-35-2 | 250 | 200 | 12 | 1,25 | 15 |
2. Електромагнітний розчепитель: (формула 5)
(5)
де
-Струм уставки електромагнітного розчеплювача
-Коефіцієнт уставки електромагнітного розчеплювача
-Струм теплового розчеплювача
Електромагнітний розчепитель спрацьовує, якщо в захищається електроустановці, розвивається процес короткого замикання.
Вибір схеми включення електрообладнання
На листі 1 зображена схема електрична принципова приводу підйому. Харчування схеми здійснюється за допомогою генератора постійного струму АГ-Г1 паралельного збудження, вал генератора приводиться в обертання трифазним асинхронним двигуном з короткозамкненим ротором. Зміна швидкості обертання валу двигуна змінюється за рахунок зміни струму в обмотці якоря цього двигуна, струм змінюється за рахунок командоаппаратов. Решта схеми представлені на малюнку 1 працюють аналогічно.
На аркуші 2 зображена схема електрична принципова допоміжних приводів з вакуумним вимикачем. Дана схема є однолінійної, джерелом напруги служить мережа змінного струму напругою 6 кіловольт. Далі є кільцеві струмознімачі ТКВ-1; ТКВ-2; ТКВ-3; Струмознімачі забезпечують ковзний контакт поворотною платформи екскаватора з живильним кабелем. Далі розташоване розподільний пристрій РУ в ньому знаходиться разоеденітель Р призначений для того щоб забезпечити видимий розрив. Нижче разоіденіеля знаходиться вакуумний вимикач ВВ далі розташований двигун АГ-М, який обертає вали всіх генераторів постійного струму. Через високовольтний запобіжник Пр до мережі підключено трансформатор ТР1, який знижує напругу до 380 вольт і це напруга використовується для допоміжних двигунів М7 - М13 (з коротко замкнутим ротором) є понижуючий трансформатор для створення напруги 12 вольт для освітлення кабіни екскаватора (застосування цієї напруги ціліші по , т.к машиніст знаходиться в обмежених і не комфортних умовах) а для освітлення вибою застосовуються лапи напругою 220 вольт. Також є зварювальний апарат включається вимикачем В1.
4. Вибір схеми електропостачання
Особливістю гірничого підприємства є їх віддалене розташування від електричних станцій. Для передачі електричної енергії найчастіше використовують повітряні ЛЕП, які підключаються до високовольтних вступним пристроїв ГПП підприємства. На практиці застосовуються радіальні і магістральні схеми електропостачання виробничих об'єктів.
- Високовольтний вимикач
TV - понижуючий трансформатор 110 / 6 кВ. Перспективним є застосування більш високої напруги (10кВ) для електричного постачання гірничого обладнання.
КРУ - комплексне розподільчий пристрій, що містить високовольтний вимикач 6кВ, пристрій розподілу (ошиновка), пристрій захисту та автоматики. До КРУ підключають високовольтні електроприймачі (екскаватори та силові трансформатори 6 / 0,4 кВ). Бурові верстати підключаються до трансформаторів 6 / 0,4 кВ.
Встановлена потужність обладнання:
Екскаватор: Рн = 260кВт; Кс = 0,45 ... 0,9; cos φ = 0,65
СБШ: Рн = 125кВт; Кс = 0,55 ... 0,7; cos φ = 0,65
Спочатку вибираємо силові трансформатори для підключення бурових верстатів. Розрахунки зводимо в таблицю навантажень.
Найменування устаткування | Кількість n, шт | Одинична потужність Рн, кВТ | кВт | Кс | cosφ | Q, кВАр | S, кВА |
СБШ | 16 | 125 | 1200 | 0,6 | 0,65 | 1228,5 | 1847 |
ЕКГ | 17 | 260 | 2210 | 0,5 | 0,65 |
|
кВт
кВАр
кВА
Відповідно до вимоги технологічного процесу бажано підключити кар'єрний екскаватор і СБШ до одного КРУ, тому визначимо активну, реактивну і повну потужність для одиничного трансформатора живить один буровий верстат. Для цього зробимо обчислення.
; ;
кВт
кВт
кВт
Важливе значення для роботи енергосистеми має коефіцієнт потужності (12), бажано, щоб cos φ = 0,95. При цьому tg φ = 0,33.
Якщо ми правильно скомпенсіруем реактивну потужність, то це дозволить вибрати силовий трансформатор меншої потужності й зменшити перетин провідників лінії електроживлення.
Для порівняння визначимо повну потужність трансформатора до і після компенсації
1.Мощность до компенсації, визначимо втрати: активна (13) реактивна (14) загальна (15)
кВт
кВт
кВА
кВА
2.Виполніть технічні заходи по компенсації реактивної потужності, для цього визначимо величину реактивної потужності яку необхідно компенсувати.
- Коефіцієнт, що враховує коефіцієнт підвищення потужності природним шляхом.
- Бажане значення. Результати розрахунку зведемо в таблицю:
До компенсації | 1,17 | 0,65 | 87,75 | 75 | 115,4 |
Компенсація | 56,7 | 75 |