Электрификация обогатительных фабрик - Ахлюстин В.К.

Автор: Ахлюстин В.К.

Теги: обогащение минерального сырья электротехника промышленность

Год: 1973

Похожие

Перспективные нефтеперерабатывающие заводы СССР. (Сборник материалов совещаний, проведенных Госнефтехимкомитетом 6 апреля и 7—9 июля 1964 г.)

Отсадка

Кинетика флотации

Энергетические масла. Часть 2. Трансформаторные, кабельные и конденсаторные масла

Текст

И. К. АХЛЮСТИН
Э ЛЕКТРИФИК АЦИЯ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качество учебника для студентов вузов, обучающихся по спопиалыюсти «Электрификация и автоматизация горных работ»
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА» Москва 1973
УДК 622-7:621.31 (075.8)
Ахлюетин В. К. Электрификация обогатительных фабрик. М., «Недра». 1973. 424 с.
В книге изложены оснопные вопросы электрификации агломерационных и обогатительных фабрик.
Показаны специфичность условий эксплуатации электрооборудования, мути повышения безопасности обслуживания и надежности его работы.
Рассмотрены требования к осповпому электрооборудованию, принципы построения схем питания и управления процессами дробления, измельчения и классификации, флотации и сушки, подо- и воздухо-снабжения, подъемно-транспортных установок.
Отражены особенности определения электрических нагрузок цеховых подстанций, расчетов токов короткого замыкания и сечения проводов сетей напряжением до 1000 в.
Рассмотрены особенности и область применения основного электрооборудования, сетевой автоматики и средств защиты в системе внутреннего электроснабжения фабрики.
Даны необходимые сведепия об осповпых показателях электрохозяйства фабрик и раскрыто их влияние на стоимость продукции.
Книга написана п соответствии с программой курса «Электрификация обогатительных фабрик» для студентов высших учебных заведении ио сиециаль-постп «Электрификация и автоматизация горных работ».
Книга может быть полезна инженерно-техническим работникам горно-обогатительных комбинатов, проектных и научных организаций.
Таблиц 47, иллюстраций 228, список литературы — 109 паев.
0373-172 299 73
043(01)-73 299
Вениамин Канетактипааин Ахлюстии лсктрнфикацпп обогатительных фабрик Редактор индатсльства £'. И. Фролова
Г I
12/8581—12:
Издательство «Недра», 103833, Москва, К-12, Третьлкоэсзий проезд. 1/19.
радекзя типография J4 в «Соизполигрзфпрсма. пре ГОсУЛзрстг.еяиои комитета
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс «Электрификация обогатительных фабрик» является одним из основных при подготовке инженеров^электрикон по эксплуатации электрохозяйства обогатительных фабрик.
В задачу курса входит изучение специфических особенностей эксплуатации электрооборудования на фабриках. Курс базируется на ранее изученных курсах: «Теоретические основы электротехники», «Промышленная электропика», «Электрические машины», «Электрические аппараты», «Автоматизированный электропривод», «Процессы и машины обогащения», «Основы электроснабжения».
Учебник написан по программе курса «Электрификация обогатительных фабрик» для специальности 0634 «Электрификация и автоматизация торных работ». 13 книге нашли отражение основные вопросы выбора электрооборудования и его эксплуатации, определения нагрузок, расчеты электрических сетей, распределение электрической энергии и изучение других особенностей применения электричества на обогатительных фабриках. При этом учитывалось, что изучение основных положений электрификации горных предприятий базируется на положениях, изученных в предшествующих курсах. В связи с этим общие свойства различных типов приводов, оспопы построения систем автоматического управления и регулирования в учебнике не рассматриваются.
Необходимость изучения комплекса вопросов, связанных с эксплуатацией электрооборудования обогатительных фабрик, вызвана расширением работ по обогащению полезных ископаемых в нашей стране.
До Октябрьской революции обогащение полезных ископаемых проводилось в редких случаях. Шслсзпые руды обогащались только на двух небольших фабриках. Руды цветных металлов обогащались на четырех фабриках общей производительностью около 500 т руды в сутки. Обогащение угля в Донбассе составляло немногим более 10% его общей добычи.
Коммунистическая партия и Советское правительство уделяют большое внимание развитию механизации и электрификации горной промышленности, а также подготовке для нее высококвалмфициро-ваппых кадров.
В отчетном докладе Центрального Комитета КПСС на XXIV съезде Коммунистической партии Советского Союза тов. Л. И. Брежнев сказал: «Создана огромная экономическая мощь, основой которой являются многоотраслевая индустрия и крупное социалистическое сельское хозяйство, передовая наука, квалифицированные кадры рабочих, специалистов, хозяйственных руководителей» х.
Теперь наша промышленность, имеющая современную технику н организацию производства, п состоянии дать к 1975 году 146 млн. т стали, 695 млн. т угля, а также необходимое количество цветных металлов.
В связи с этим одной из основных задач горной промышленности является обеспечение народного хозяйства сырьем и материалами высокого качества в необходимом количестве и ассортименте.
Увеличение переработки полезных ископаемых требует строительства крупных новых и расширения действующих горно-обогатительных комбинатов, агломерационных фабрик, оснащеппых передовой технологией с применением комплексной механизации и автоматизации производственных процессов.
Дальнейшее строительство современных обогатите:: ьпых комплексов потребует уточнения некоторых положений теории определения электрических нагрузок; разработки экономичных систем электроснабжения с применением глубокого ввода; выбора оптимального числа, мощности и места установки цеховых трансформаторов; обеспечения потребителей электрической энергией высокого качества.
Учебник может быть использован студентами специальности 0506 «Горные машины и комплексы», специализации «Оборудование обогатительных фабрик» при изучении таких вопросов, как особенности эксплуатации электрического оборудования, освещение, определение нагрузок, расчет сетей и т. д.
Большую научную и методическую помощь в подготовке учебника к изданию оказали заслуженный деятель науки и техники РСФСР, проф., докт. техп. наук Л. В. Гладилнп и проф., докт. техп. паук А. Е. Троп, которым автор выражает свою благодарность ипризпа-тельност .
Автор выражает благодарность за цеппые замечания, сделанные при рецензировании книги, кафедре Ленинградского горного института им. Г. В. Плеханова и кандидатам технических паук П. И. Шу-лину и В. Л. Ракову.
Являясь первым опытом создания учебника по курсу «Электрификация обогатительных фабрик», книга, естественно, не лишепа недостатков, и автор с признательностью примат все замечания и советы, которые будут способствовать со улучшению.
1 Л. И. Брежнев. Отчетный доклад Центрального Комитета КПСС XXIV съезду Коммунистической партии Советского Союза. М-, Издательство политической литературы. 1971, стр. 47.
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУ ДОВА ИИ Я ОБО Г А ТИ ТЕЛЫШХ ФА Б РИК
1-1. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
Современные обогатительные фабрики представляют собой высокомеханизированные предприятия. Общая установленная мощность электрифицированных машин и механизмов достигает 100— 150 тыс. квт.
Разнообразные агрегаты фабрик, работающие в строгой последовательности, объединяются в несколько параллельных технологических линий, разветвляющихся в ряде случаев на большое количество параллельных трактов. Часто даже сравнительно кратковременный перерыв в работе одного из многочисленных и вепсе в обогатительной фабрики может вызвать расстройство сложного, тщательно отрегулированного технологического процесса. Восстановление работоспособности фабрики с оптимальными параметрами се разнообразных звеньев требует много времени, прииодитк снижению качества и количества готовой продукции, повышает потери ценных компонентов в промежуточных продуктах обогащения и в хвостах.
Па некоторых обогатительных фабриках целый ряд процессов, таких, как, например, грохочение, дробление, пневматическое обогащение и другие, связан с выделением в атмосферу цехоп угольной пыли, а также газов и паров, способных в соединении с воздухом, кислородом или другими газами-окислителями образовывать взрывчатые смеси. В связи с этим при наличии открытого огня или искры появляется опасность возникновения пожара, а также взрыва различных газов или пыли, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе. Образование газон и утечки жидкостей могут возникнуть при разрыве трубопроводов, переливе пульпы из флотационных машин и при других производственных неполадках.
Па некоторых обогатительных фабриках технологический процесс связан с большим расходом воды (флотация, обогащение па
бтсадочпых машинах и концентрационных столах и т. д.). Относитель-1 ная влажность воздуха в таких помещениях достигает 60—75%. а в ряде случаев близка к 100%, при этом степы, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрываются влагой. В ряде случаев возникают условия прямого попадания воды на электродвигатели и электрическую аппаратуру. Большая влажность усложняет поддержание изоляции электрооборудования и сетей на уровне, необходимом по условиям безопасности. Наличие многих металлических конструкций повышает опасность поражения электрическим током при одновременном прикосновении к пим и частям электрооборудования, оказавшимся под напряжением вследствие нарушения изоляции.
Диапазон мощностей электрических двигателей, применяемых на обогатится г.пых фабриках, очень широк — от мелких двигателей мощностью в несколько сот ватт до двигателей мощностью 4000 квт и более. Наличие па фабриках большого количества разнообразных электрических двигателей и аппаратов, работающих па переменном и постоянном токе, также усложняет условия их эксплуатации. Установки питаются различным по величине напряжением: 127 , 220, 380, 500, 660, 3000 , 6000 и 10 000 в.
1-2. ОСОБЕННОСТИ АТМОСФЕРЫ ЦЕХОВ ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
Взрывчатая смесь газов или пыли с воздухом может воспламениться или изорваться от электрической искры, дуги, а также при соприкосновении с накаленным проводником (контактом).
Возпикновение на обогатительных фабриках взрывчатых смесей с такими газами, как окись углерода, сероводород, аммиак, водород, мало вероятно. Наиболее вероятно возникновение взрывчатой смеси воздуха с метаном, который может выделяться при переработке угля в количестве, зависящем от его метаморфизма.
Воспламенение метана происходит при содержании его в воздухе от 5 до 16%. Скорость горения мстаио-воздушной смеси зависит от концентрации метала. Наибольшей силы взрыв возникает при содержании в воздухе 8,5% метана. Такая метано-воздушная смесь при давлении 75-104 н/м2 и температуре 293° К ври сгорании выделяет 3•10’ дж/м .
Экзотермическая реакция горения метана выражается уравнением СН4 + 2Оа -> СО3 + 2Н,О. (1-1)
Температура воспламенения метано-воздушной смеси непостоянна. Она зависит от энергии источника воспламенения, длительности воздействующего импульса, размера, материала и формы контактов, между которыми возникает искра или дуга.
Величина тока, способного воспламенить метано-воздушную смесь, снижается при увеличении напряжения сети. Так, например, при напряжении 25 в минимально необходимый ток для воспламенения равен 1,18 а, а при напряжении 140 в при тех же условиях воспламене
6
ние может произойти при токе 0,38 а [66]. Величина воспламеняющего тона тем меньше, чем ниже температура плавления металла контактов, чем меньше площадь контакта в момент размыкания и чем больше скорость размыкания.
Значительное влияние на воспламеняющую способность электрической искры оказывает индуктивность разрываемой цепп. С увеличением индуктивности более 2—3 гн величина воспламеняющего тока значительно снижается. Это объясняется увеличением энергпп, рассеиваемой в искре за счет энергии магнитного поля индуктивности. Безопасной мощностью в отношении взрыва от искры размыкания (для цепей с чпето активной нагрузкой) при напряжении до 300 п принято считать мощность до 60 вт при ностояппом токе и до 30 вт при переменном токе [66 J. Для цепей, содержащих инд}т<тивность (трансформаторы, катушки контакторов, реле и др.), пределы искробезопасной мощности снижаются до 5—10 вт (при индуктивности
Минимально необходимая энергия .зажигания метано-воздушной смеси с содержанием метана 8,5% при размыкании цепей, содержащих активные и индуктивные сопротивления, остроэаточсппыми контактами из стали и платины составляет 1,1 мдж.
Исследования показали, что энергия зажигания и граница воспламеняющего тока при одних и тех же параметрах цени не являются постоянными величинами. Основная причина — неустойчивость электрических процессов, протекающих на концах замыкаемых пли размыкаемых электродов и в межэлектродцом пространстве. При одних и тех же условиях длина, ток и энергия искры размыкания оказываются различными. Вероятность воспламенения метано-воздушной смеси определяется глинным образом вероятностью иоявления искр с энергией, равной или большей, чем предел зажигания.
Энергия зажигания и граница воспламеняющего тока непостоянны, подчиняются статистическим законам и зависят от числа искрений, принятого для анализа наблюдений. Минимальное значение воспламеняющего тока будет тем меньше, чем больше учтено опытов, проведенных при неизменных параметрах цепи в одинаковых условиях воспламенения.
Вероятность воспламенения определяется как отношение числа воспламенений к числу размыканий цепи.
Па основании исследований В. С. Кравченко дает следующее выражение для определения воспламеняющего тока 1п при любой заданной вероятности воспламенения:
7 г ( Рп \».064в
(1-2)
где Ia — значение воспламеняющего тока по опытным данным, а;
р0 — вероятность воспламенения при токе 10;
р, — любая заданная вероятность воспламенения.
Практичсск и значение условной вероятности воспламенения горючей смеси порядка 10"’ соответствует границе безопасности, т. с.
ток, отвечающий этому значению, вероятно, не может вызвать воспламенение при сколь угодно большом числе искрений 166].
При переработке полезных ископаемых на обогатительных, дробильных н агломерационных фабриках возникает пыль различного состава: рудная, известеовая, угольная и др. Оседая на деталях и токоведущих частях электрооборудования, пыль может нарушить взаимодействие частей приборов и аппаратов,, создать токопроводящий слой или, находясь во взвешенном состоянии, образовать взрывоопасную смесь с воздухом. Наибольшую опасность представляет
угольная пыль.
Облако угольной пыли, нагретое в одной точке до температуры 973—1070° К, загорается, вследствие чего может возникнуть пожар, а при определенных условиях и взрыв. Взрываемость пылевого облака зависит от химического состава, крупности, зольности, влажности пыли и мощности источника взрыва.
Наличие летучих веществ является основным фактором, влияющим на склонность пыли к взрыву. К основным компонентам летучих веществ, обусловливающих взрывчатость пыли, относятся смолистые соединения и тяжелые углеводороды. С увеличением содержания летучих компонентов взрывчатость пыли возрастает. При содержании летучих до 10% пыль можно считать не взрывоопасной, при содержании летучих 10—15% — слабопзрывчатой, при содержании 15% — взрывоопасной. Во взрыве принимают участие частицы пылн размером от нескольких микрон до 0,75—1 мм. В отдельных случаях сила взрыва достигает максимального значения при диаметре частиц около 10 мк.
Естественное содержание золы в угле обычно недостаточно, чтобы предотвратить взрыв. Для снижения взрываемости пыли применяют искусственное озоление.
11а способность воспламенения пыльной атмосферы оказывает влияние энергия источника воспламенения, длительность воздействующего импульса и другие факторы. Угольная пыль при концентрации в воздухе 17—19 г/ма воспламеняется от тела, нагретого до температуры 1473° К. При напряжении цепи 33 в и токе дуги 5 а воспламенение смеси происходит при концентрации ее 24,1 г в 1 м*.
Увеличение влажности пыли снижает ее взрывчатость, но взвешенная в воздухе пыль с любым содержанием влаги может взорваться при наличии мощного источника воспламенения.
1-3. ПОЖАРООПАСНОСТЬ НА ФАБРИКАХ
Причины возникновения пожара на фабриках вследствие применения электрической энергии могут быть различными: неисправность электрического оборудования, парушелия правил эксплуатации, несоответствие вида установленного оборудования условиям производственной среды, в которой они эксплуатируются, и т. п.
Опасность возникновения пожара может быть сведена к минимуму благодаря наблюдению и контролю за осуществлением комплекса пожарно-профилактических мероприятий.
Большое разнообразие используемых двигателей, пусковых аппаратов и кабельных сетей требует не только их правильного выбора по условиям допустимого нагрева, но и осуществления защиты от перегрева специальными устройствами. Контактные сосдипепия токоведущих частей аппаратов должны выполняться особенно тщательно и по возможности осуществляться горячей лайкой, а присоединения заземляющих проводов к корпусам рекомендуется производить надежными болтовыми соединениями или сваркой. Ремонт изоляции и защитного шланга гибких кабелей должен производиться методом горячей вулканизации при помощи специальных аппаратов.
Бронированные кабели прокладывают так, чтобы исключалась возможность их повреждения при осмотрах, ремонте, монтаже и демонтаже оборудования. Джутовый покров как пожароопасный материал при прокладке кабелей в помещениях должен сниматься. Стальная броня ири этом во избежание коррозии покрывается специальным лаком.
Масло, которым заполняются баки трансформаторов, выключателей, контроллеров п подобных аппаратов, легко воспламеняется.
Во избежание пожаров требуется соблюдение правил эксплуатации маслохозяйства фабрики. Необходимо своевременно проверять физико-химические свойства масла. Помещения, где устанавливаются маслонаполненные аппараты, должны иметь огнестойкое исполнение, хорошую вентиляцию и средства пожаротушения. Наиболее радикальным средством снижения пожароопасности является применение сухих трансформаторов или трансформаторов, заполпеппых негорючей жидкостью, а выключателей — с твердым газогенерирующим веществом для гашения дуги.
Для локализации очагов спокойно горящей пыли применяются песок, углекислотные и ценные огнетушители. При тушении пыли запрещается струю воды направлять непосредственно на пыль, так как это может подпить ее в воздух и образовать взрывоопасную концентрацию.
При тушении пожара в электроустановках, находящихся под напряжением, как правило, запрещается пользоваться водой, так как зто может привести к усилению и распространению аварии, создавая дополнительные очаги короткого замыкания. Вода как токопроводящая среда может создать дополнительный путь тока через тело человека в землю, увеличивая этим опасность поражения. Приступая к тушению пожара в электроустановках, необходимо их отключить от сети. Установки, находящиеся поблизости, также следует обесточить. Пожар в электроустановках следует тушить сухим песком и порошковыми огнетушителями. Водой можно пользоваться только в исключительных случаях, когда есть полная уверенность, что электроустановка отключена от сети.
1-i. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕЩЕНИЙ ФАБРИК
Помещения обогатительных фабрик можно разделить на три вида (рис.}1-1) по следующим основным признакам: по микроклимату (вид А), по опасности поражения электрическим током (вид Б) и по пожароопасности (вид В).
Вид А. Помещения по микроклимату делятся на две труппы: группа I — в зависимости от температуры помещения, группа II — в зависимости от содержания в воздухе цеха посторонних компонентов.
Группа 1. В зависимости от температуры помещения различают три типа помещений: а) неотапливаемые, б) отапливаемые, в) жаркие.
а) Неотапливаемые помещения характерны тем, что имеющийся или поступающий в них воздух не подогревается (ямы привозных углей, эстакады, пристроенные помещения подстанций, распределительных щитов и т. п.).
б) Отапливаемые помещения характерны тем, что имеющийся или поступающий в пих воздух подогревается, по температура в помещении не превышает 303° К (помещения дробильно-сортировочпых комплексов, флотации, магнитной сепарации, административные, встроенных подстанций, распределительных пунктов и т. п.).
в) Жаркие помещения, в которых температура длительно превышает 303° К (сушильные отделения на обогатительных и брикетных фабриках, бункера и конвейерные галереи горячего агломерата).
Группа 2. По наличию в воздухе посторонних компонентов помещения фабрик можно разделить па три подгруппы: 1 —с наличием пыли, 2 — с наличием газов и паров (кроме водяного), 3 — с на-
Подгруппа 1. Пыльные помещения характеризуются тем, что в них по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов, приборов и т. п. Такие помещения, в свою очередь, делятся на три класса: а) с петокопроподящсй пылью, б) с токопроводящей пылью, в) с пылью, образующей с воздухом взрывоопасную смесь.
а) К помсщспиям с пстокопроводящей пылью относятся отделения хранения, подготовки и транспортировки известняка, асбеста и других аналогичных материалов.
б) К помещениям с токопроводящей пылью относятся отделения хранения, дробления, грохочения, транспорта угля, руды, агломерата или окатышей.
в) Помещения с наличием горючих пылей или волокон относятся к группе взрывоопасных помещений классов В-П и В-Па [81].
Помещения класса В-П характерны тем, что в них выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовать с воздухом или другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных, не длительных режимах работы. Например, на фабриках, перерабатывающих угли негазоносных пластов, к этому классу относится помещения сушильно-прессовых отделений, дробления, транспортировки, хранения, складирования брикетов, обеспыливания и т. п.
Помещения класса B-Па характерны тем, что в них опасные состояния, свойственные для помещений класса В-П, возможны только в результате аварий или неисправностей. К помещениям этого класса можно отпести помещения храпения шихты с углем на агломерационных фабриках, перегрузочные станции, места разделки и хранения проб, помещения под бункерами па углеобогатительных фабриках.
Подгруппа 2. Помещения с наличием в воздухе паров (за исключением водяного) и газов делятся на три класса: а) с неагрессивной средой, б) с агрессивной средой, в) с парами и газами, способными образовать с воздухом взрывоопасную смесь.
а) Помещения с неагрессивной средой характеризуются тем, что при эксплуатации электрооборудования в них опо по подвергается воздействию, разрушающему токоведущие части, изоляцию или корпуса аппаратов (дробильно-сортировочные помещения угольных, асбестовых и железорудных обогатительных фабрик).
б) Помещения с химически активной средой характеризуются тем, что пары или газы, находящиеся в воздухе, способны образовать соединения, разрушающие токоведущие части, контактные соединения, изоляцию и другие детали электрооборудования (отделения приготовления реагентов, сушильные помещения сульфидных руд, отделения первичного смешивания, агломерации и др.).
в) Помещения с парами или газами, способными образовать с воздухом взрывоопасные смеси, относятся к взрывоопасным помещениям классов В-1, В-Ia и В-16 [81].
К помещениям класса В-I относятся помещения, в которых выделяются горючие газы или пары в таком количестве и обладающие такими свойствами, что опи могут образовать с воздухом или другими окислителями взрывоопасные смеси при нормальных, не длительных процессах. Например, на углеобогатительных фабриках и сортировках, перерабатывающих угли газоносных пластов, к этой категории можно отнести все аккумулирующие, дозировочные и погрузочные бункера, а также помещения дробилок, грохотов и примыкающие к ним галереи.
Помещения класса В-Ia характерны тем, что в них при эксплуатации взрывоопасные смеси горючих паров пли газов с воздухом или другими окислителями возникают только в результате аварий или неисправностей.
К помещениям класса В-16 относятся помещения те же, что и к классу В-Ia, но отличающиеся одной из следующих особенностей:
а) газы обладают высоким нижним пределом взрываемости и резким запахом при предельной концентрации ио санитарным нормам;
б) горючие газы и лсгковоснламсняющиеся горючие жидкости имеются в помещениях в небольших количествах, не создающих общей взрывоопасной копцептрации. Работа с ними производится без применения открытого огня, а также вытяжных шкафов или вытяжных зонтов; взрывоопасная концентрация возможна лишь в отдельных местах установки.
К помещениям класса В-16 можно отнести помещения отсадочных машин (нри обогащении в тяжелых средах), флотационных машин, реагентов и коагулянтов, а также бункерные и подбункерные помещения сушильных установок на углеобогатительных фабриках.
Подгруппа 3. По содержанию влаги помещения фабрик делятся па четыре типа: а) сухие, 6) влажные, в) сырые, г) особо сырые.
а) Сухие помещения характеризуются тем, что относительная влажность воздуха в них не превышает 60% (дробил ыю-сортиролоч-П1.1С комплексы, помещения разделки и хранения проб и т. п.). Такие помещения называются нормальными, если в них нет выделения технологической пыли в таком количестве, что она может оседать па проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п., а также отсутствуют химически активные пары и газы, действующие разрушающе на изоляцию л токоведущие части, кроме того, температура в помещении длительно не превышает 303° К.
6) К влажным помещениям относятся помещения с относительной влажностью воздуха от 60 до 75%. В таких помещениях влага выделяется временно.
в) К сырым помещениям относятся помещения, в которых относительная влажность длительно превышает 75% (отделения мокрого измельчения, флотации, сгущения, фильтрации и т. н.).
г) К особо сырым помещениям относятся помещения, в которых относительная влажность воздуха близка т; 100% (помещения хвостового хозяйства, насосных станций, отстойников и др.).
Вид Б. Помещения по опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса: а) бея повышенной опасности, б) с повышенной опасностью, в) осоооопасные.
а) К нервом^' типу относятся помещения сухие, с токопенроводя-щпмп полами, с температурой пойду ха, не превышающей 303 К, а также помещения, в которых исключается одновременное прикосновение человека к конструкциям зданий, корпусам машин, аппаратов, имеющих хорошее соединение с землей, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, с другой стороны.
6) К помещениям с повыше плои опасностью поражения людей электрическим током относятся сырые, пыльные и жаркие помещения, помещения с токопроводящими полами (металлическими, земляными, кирпичными, железобетонными), а также все помещения, в которых возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здапий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, с другой стороны (помещения обжиговых и агломерационных машин, насоспых станций, отстойников и др.).
в) Особо опасные помещения характеризуются повышенной влажностью (близкой к 100%), наличием химически активной среды или обладающих одновременно двумя или более условиями повышенной опасности, отмеченных в пунктах а И б. На обогатительных фабриках особая опасность может возникнуть при работах в пасосных станциях, градирнях, пирамидальных отстойниках и других аналогичных помещениях.
Бпд Б. Помещения и наружные установки в зависимости от склонности к возгоранию находящихся в них материалов и веществ, а также н зависимости от установленного электрооборудования делятся на два класса: а) нспожароопасные, б) пожароопасные.
а) Нспожароопасные помещения характерны тем, что в них при неправильной эксплуатации электрооборудования, нарушении технологического процесса по может произойти загорание полезных ископаемых или самовозгорание при хранении его на складах и в бункерах.
б) Пожароопасными называются помещения, в которых применяются, перерабатываются или хранятся горючие вещества. Пожароопасные помещения делятся на три класса: П-I, П-П и П-Па [81].
Помещения класса П-I характеризуются тем, что в них применяются или хранятся горючие жидкости, имеющие температуру пенышки выше 318’ К (склады способных к горспию флотационных реагентов, минеральных масел и т. и.).
К помещениям класса П-П относятся такие, л которых выделяющаяся горючая пыль, переходящая по взвешенное состояние, не может образовать с воздухом взрывчатую смесь (малозапылеиные помещения мельниц).
К помещениям класса П-Па относятся такие, в которых находятся твердые или волокнистые горючие вещества (склады угля, угольного концентрата, угольных брикетов и т. п.).
13
1-5. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ЭКСПЛУА ТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НЕМУ
Для обеспечения безопасности обслуживания электрооборудования фабрик необходимо применение комплекса защитных мероприятий. В зависимости от состава воздуха в помещении должно применяться электрооборудование с различной защитой от воздействия окружающей среды.
Важным средством повышения безопасности эксплуатации электрооборудования является правильное расположение аварийных выключателей, позволяющих отключить установки при отклонении от нормального режима работы.
Большое значение оказывает применение системы сигнализации, оповещающей об изменении режима работы оборудования (пуск
Независимо от общей вентиляции в местах образования пыли устанавливаются дополнительные пыле отсасывающие устройства, применяется система гидрообсспыливания.а на обогатительных, брикетных фабриках и сортировках, признанных опасными по пыли, должен вводиться пылевой режим. При введении пылевого режима производится осланцевание цехов и помещений.
Исходя из особенностей эксплуатации электрооборудования на обогатительных фабриках, основные требования, предъявляемые к нему, сводятся к следующему:
1) взрыв газа, пара или пыли, который иозможоп внутри корпуса электроаппарата, не должен передаваться наружу;
2) для работы в условиях попышеппой влажности электрооборудование должно иметь корпуса специального исполнения и влагостойкую изоляцию;
3) конструкция электроаппаратов, машин и механизмов должна предусматривать возможность установки электрооборудования в специальных каморах, изолированных от взрывоопасных помещении;
4) при эксплуатации электрооборудования в помещениях с повышенной влажностью, наличием токопроводящей пыли или взрывоопасной атмосферы необходим постоянный контроль за состоянием изоляции электрических двигателей, аппаратов и т. п.;
5) электрооборудование обогатительных фабрик должно обладать высокой надежностью и обеспечивать бесперебойность работы всех участков и фабрики в целом;
6) все электротехнические установки и сети должны обеспечивать безопасность их эксплуатации.
Ав. ВИДЫ ИСПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМОГО ПА ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИКАХ
По условиям эксплуатации электрооборудование делится на три класса:
1) стационарное, не предназначенное для изменения места установки;
2) передвижное, которое при выполнении работ непрерывно или периодически лермецается;
3) ручное, находящееся в процессе работы в руках рабочего.
На обогатительных фабриках в основном применяется стационарное оборудование. Передвижное оборудование применяется па угольных или рудных «лазах (экскаваторы, лебедки и т. п.). Ручное электрооборудование используется сравнительно редко при выполнении монтажных и реиошных работ.
По способу вадиты от воздействия внешней среды различают следующие виды исголпения электрооборудования:
1. Открытые пашины и аппараты, не имеющие специальных приспособлений для spezoxpa пения от случайного прикосновения к вращающимся и гоксоедущим частям, а также для предохранения от попадания внутрь и ностороппих тел. Оборудование этого типа используется в том случае, если его возможно установить в сухих непыльных помещениях, обслуживаемых специально обученным персопалом (подстанции, расп реголите л ьпые щиш или иные элсктропомещения). В помещениях иовпшенной влажности или сырых оборудование может исподьзоыться только со специальной влагостойкой изоляцией.
2. Защищенные машины л аппараты, имеющие приспособлении (щитки, сетки), предохраняющие от случайного прикосновения к вращающимся и токаведущим частям, а также от попадания внутрь их посторонних предметов. Такое электрооборудование от пыли, влаги и газон защиты не имеет.
3. Каплсзащиценпыс машины н аппараты, оборудованные приспособлениями (кознрькамн) для предохранения их внутренних частей от попадания капель влаги, падающих отвесно.
4. Брызгозащищенные машины и аппараты, имеющие приспособления, предохраняющие их от попадания внутрь оболочки водяных брызг, падающих под углом до 45° к вертикали с любой стороны.
5. Закрытые машины и аппараты, имеющие оболочку, которая отделяет внутреннею полость от внешней среды и тем самым защищает их внутренние части от проникновения пыли. Оборудование может применяться в помещениях с пылью, прощщящей электрический ток, или в цомещевиях с непроводящей пылью, но при отсутствии влаги. I{ожухи таких аппаратов по защищают от проникновения газоп внутрь аппаратов. В помещениях со взрывоопасной средой закрытые аппараты неприменимы, так как взрыв, происходящий впутри оболочки, можетвоелламенить взрывоопасную атмосферу. Закрытыми для данного помещения называют аппараты, когда охлаждающий воздух (или иной реагент) отводится вне помещения.
6. Обдуваемие машины и аппараты, снабженные вентиляционными устройствами для обдувания их наружной части.
7, Продувавшие машины и аппараты, в которых имеется воз-можность охлаждения их внутренних частей посторонним воздухом (или каким либо другим реагентом).
8. Пыленепроницаемые аппараты, имеющие оболочку, уплотненную так, что исключается возможность проникновении внутрь ее тонкой пыли.
9. Маслонаполненные аппараты, характеризующиеся тем, что у них все нормально искрящие части погружены в масло с тем расчетом, чтобы исключалась возможность соприкосновения этих частей с окружающим воздухом, а псискрящпс части.заклточепы в закрытую или пыленепроницаемую оболочку.
10. Взрывозащищенное и рудничное электрооборудование.
Рудничное электрооборудование, предназначенное для подземных выработок шахт, в том числе опасных по газу или пыли, обязательно к применению на обогатительных и брикетных фабриках и сортировках в помещениях классов В-I и В-П [77].
Взрынозащищенное электрооборудование , изготовляемое для взрывоопасных помещений и наружных установок, используется также и на некоторых обогатительных фабриках.
Необходимость применения рудничного и взрывозащищенного электрооборудования на фабриках вызвана наличием в ряде цехов пзрыпоопаспой атмосферы.
Электрооборудование обеих групп по уровню взрывозащиты разделяется на следующие виды [791:
А. Электрооборудование, не имеющее средств взрывозащиты. Шахтное электрооборудование этого уровня взрывозащиты получило название рудничное нормальное, а электрооборудование для помещений и наружных установок — общепромышленное.
Б. Электрооборудование повышенной надежности против взрыва, изготовляемое с предусмотрением средств и мер, затрудняющих возникновение опасных искр, электрических дуг и нагрева, а также обеспечивающее взрывозащиту электрооборудования только в режиме его нормальной работы. Повышенная надежность против взрыва обеспечивается следующими видами взрывозащиты: а) искробезопас-ностыо только в нормальном режиме; б) продуванием под избыточным давлением чистым воздухом ил и инертным газом с устройством сигнализации о недопустимом снижении давления; в) средствами и мерами, затрудняющими возникновение опасных искр, электрических дуг и нагрева; г) взрыпоисиропицаемой оболочкой, предотвращающей передачу взрыва окружающей среде при воспламенении смеси внутри оболочки от нормально искрящих частей, кроме дуговых коротких замыканий
В. Взрывобезопасное электрооборудование — это электрооборудование, в котором пре/(усмотрены меры защиты от окружающей взрывоопасной газо-, паре-, пылевоздушной смеси в результате действия искр, электрических дуг или нагретых поверхностей как при нормальной работе электрооборудования, так и при его вероятных повреждениях. Взрывобезопасность такого электрооборудования достигается следующими видами взрывозащиты: а) взрывонепроницаемой оболочкой, предотвращающей передачу взрыва приТвос-пламенении смеси внутри оболочки от любого источника носпламе-
16
пения; б) заполнением оболочки с токопсдущими частями кварцевым песком; в) автоматическим отключением напряжения с токоведущих частей при парутттспии защитной оболочки за время, исключающее воспламенение смеси; г) продуванием под давлением воздухом или инертным газом.
Г. Электрооборудование взрывобезопасное при любых количествах повреждений характеризуется наличием мер защиты от действия искр или электрических дуг как при нормальной работе, так и при неограниченном числе повреждений любых ее элементов, за исключением защитных. Взрывоопасность такого электрооборудования при любых режимах обеспечивается йскробезопасностыо при любом количестве повреждений как при нормальном, так и при аварийном режимах, за исключением защитных элементов. Под взрывозащитой понимают специальные конструктивные средства и меры, предотвращающие воспламенение окружающей взрывоопасной газо-, паро-, пылевоздушной смеси от электрических искр, дуг, пламени и нагретых частей электрооборудования (79].
В состав маркировки рудничного электрооборудования входят уровень взрывозащиты и вид взрывозащиты. Для обозначения уровней взрывозащиты служат следующие буквенные символы, которые указываются в прямоугольнике:
1) рудничное пормалытос — PH;
2) повышенной надежности против взрыва — РП;
3) взрывобезопасное — РВ;
4) взрывобезопасное при любых повреждениях — РО.
В настоящее время установлены следующие виды взрывозащиты и их обозначения:
1) взрылонепроницаемаи оболочка — В. Для рудничного оборудования ставятся обозначения: при Va sg 65 в, /к. 5 < 100 а — 1В; при Г/я «5 127 п, /к я С 450 л — 2В; при UK 660 в, IK s =g 15 000 а - ЗВ; при Uu 6000 в, /к. 3 =s 10 000 а - 4В;
2) кварцевое заполнение — К;
3) искробезопасность — И;
4) повышенная надежность против взрыва: для рудничного оборудования — 11, для общепромышленного — Н;
5) автоматическое отключение напряжения с токоведуших частей — А (только для рудничного оборудования);
6) продуваемое под избыточным давлением — П (только для помещений и наружных установок);
7) маслонаполненное — М (только для помещений и наружных установок);
8) специальное — С (только для рудничного электрооборудования).
Буквенные и цифровые символы, обозначающие виды взрывозащит, указываются в кружочке.
Для взрывозащпщенного и рудничного электрооборудования характерны общие правила их изготовления, основными из которых являются следующие.
2 Заказ 2112 |17
Оболочки электрооборудования изготовляются из негорючих материалов. Крышки аппаратов весом более 150 н должны устанавливаться на шарнирных подвесах. Ввод кабеля внутрь аппарата производится через специальные вводные устройства. Для предотвращения проникновения через ввод внутрь оболочки электрооборудования пыли и влаги устанавливается либо уплотнительное эластичпое кольцо, либо место ввода кабеля заливается затвердевающей изоляционной массой. Вводные устройства должны обеспечивать разгрузку жил кабеля от растягивающих усилий. В передвижном электрооборудовании нажимной фланец и нажимная гайка заканчиваются раструбом, чтобы исключить резкий изгиб кабеля.
Электрические аппараты, как правило, должны иметь блокировку, препятствующую открыванию их при наличии напряжения на токоведущих частях, доступных для прикосновения после снятия крышки; При открытых крышках должна исключаться возможность подачи напряжения без нарушения конструкции блокировочного устройства или же при случайном воздействии па детали открытого аппарата. Рукоятка управления аппаратом, жестко связанная с его приводным валом, своим положением должна показывать, включен или выклю
чен аппарат.
Зажимы силовых цепей рассчитывают на пропускание номинального тока аппарата. Для выполнения правильных сосдипспий зажимы маркируются. Конструкция зажима должна исключать его проворачивание, само ослабление контакта и рассчитываться для присоединения жилы в рудничных аппаратах без наконечника, а для помещений и наружных установок — только с наконечником.
Для присоединения к аппарату заземляющего проводника на главной части корпуса устанавливаются два наружных заземляющих зажима. Один зажим допускается устанавливать только на малогабаритных оболочках, когда конструктивно невозможно установить два зажима. Для присоединения к корпусу заземляющей жилы или оболочки и брони кабеля у каждого кабельного ввода, независимо от конструкции вводимого устройства, предусматривается внутренний заземляющий зажим. Заземляющие зажимы отмечаются рельефным
знаком заземления.
Применяемый электроизоляционный материал должен быть высокого качества. Следует отдавать предпочтение материалам групп «а» и «б» |79]. Теплостойкость изоляционных материалов по ГОСТ 9551—60 должна быть на 20° выше максимальном рабочей температуры. Изоляция для электрооборудования применяется масло- и влагостойкая при относительной влажности воздуха 97—100% и температуре 310° К (ГОСТ 10315—62). Дугостомкость при напряжении свыше 1000 в. как правило, должна быть не менее 30 сек при токе 10 ма (ГОСТ 10345- 66), а при напряжении 127—1000 в при номинальном токе более 10 а детали изготовляются из материалов, стойких к действию местного нагрева. При местном нагреве материал должен выдерживать без образовании токонедущих мостиков и механического разрушения температуру 773° К в течение 1 мин.
Смотровые стекла изготовляются из термостойкого силикатного стекла толщиной пс менее 5 мм или негорючей прозрачной пластмассы толщиной 4 мм. Допускается применение оргстекла, если длительный нагрев стенок оболочки в местах соприкосновения со стеклом па 30° ниже его теплостойкости.
К виры незащищенному и рудничному оборудованию в зависимости от средств взрывозащиты, предъявляются дополнительные требования.
А. Электрооборудование, не имеющее взрывозащиты, На общепромышленное оборудование перечисленные выше требовании не распространяются, а к рудничному нормальному оборудованию предъявляются следующие дополнительные требования: а) зажимы должны быть рассчитаны без наконечников; б) температура наружных частей оболочки не должна превышать при длительном нагреве 473° К, а при кратковременном 723° К, если подъем температуры свыше 473° К и последующее охлаждение до этого значения продолжается по более трех минут; в) керамические материалы 'изоляционных деталей должны иметь ущельную ударную вязкость не менее 29,5 и-см/см2, а пластмассовые материалы — 39,3 н-см/см2; г) смотровое стекло должно выдерживать удар энергией по менее 2—5 н/м.
К корпусу аппаратов привариваются или прикрепляются буквы PH, обозначающие уровень его взрывозащиты. Буквы могут отливаться заодно с корпусом или крышкой.
Б. Электрооборудование повышенной надежности против взрыва. Повышенная надежность обеспечивается следующими защитными средствами: а) прочными оболочками; б) изоляционными материалами высокого качества; в) надежными контактами; г) допустимым нагревом лобовых частей обмоток ниже температуры воспламенения взрывоопасных смесей; д) понижением допустимой температуры но сравнению с общими нормами для данного класса изоляции; е) защитой от прикосновения к токоведущим частям и проникновения к ним воды и пыли.
Кроме перечисленных выше общих защитных мор, а также требований , характерных для электрооборудования в исполнении PH, к электрооборудованию повышенной надежности против взрыва предъявляются следующие основные дополнительные требования.
а) Оболочка аппарата, содержащая изолированные токоведущие части, должна иметь защиту от наружных воздействий не ниже JP33 (рекомендация СЭВ). Это означает, что предусматривается защита от соприкосновения с находящимися под напряжением или движущимися частями, расположенными внутри оболочки, с помощью инструментов, проволоки или подобных предметов толщиной, равной или более 2,5 мм, а также от попадания внутрь посторонних предметов, равных или более 2,5 мм. Вода (в виде дождя), попадающая на электрооборудование под углом к вертикали, равным или меньше 60°, не должна оказывать па него вредного действия.
Оболочки, содержащие неизолированные токоведущие части, должны иметь защиту нс ниже JP54, в которой по сравнению с JP33
2* 19
вода, разбрызгиваема я при любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на оборудование.
б) Оболочки электрооборудования (для помещений и наружных установок), как правило, должны изготовляться из материалов, не опасных в отношении искрения при ударе и трении. Для корпусов светильников, электроинструментов и другого облегченного электрооборудования разрешается применение алюминиевых сплавов с пониженной способностью К искрообразованию. Блокировки крышек аппаратов выполняются в соответствии с требованиями, предъявляемыми к взрывонепроницаемым оболочкам.
Керамические материалы изоляционных деталей должны иметь ударную вязкость не мепсс 29,5 п-см/см2, а пластмассовые — не менее 39,3 п • см/см2. Применение трансформаторного масла в качестве электроизоляционного материала в электрооборудовании РП запрещается.
Ток динамической устойчивости электрооборудования принимается равным 75% предельного динамического тока, установленного для него в соответствии с действующими стандартами.
На оболочке ставится маркировка. Например, электрооборудование для подземных выработок со взрывобезонасным уровнем взрывозащиты с видами взрывозащиты «повышенная надежность» и «взрыво-пепропицаемая оболочка» для шахт при UH sg 660 в и 7К.В=С
15 000 а (оболочка типа ЗВ) имеет маркировку: в прямоугольнике — буквы РП, в одном кружке — буква II, а в другом кружке — цифра и буква ЗВ. ф
На оболочке электрооборудования, предназначенного для взрывоопасных помещений и наружных установок, со взрывозащитой <полы-тпонпая надежность против взрыва» без взрывопсиропицаемых элементов в прямоугольнике ставится категория и группа смеси, а в кружке — буква Н.
В. Электрооборудование во взрывонепроницаемой оболочке. Во время открывания крышки аппарата взрывчатая смесь попадает внутрь, кроме того, она проникает через неплотности в соединениях частей оболочки. При возникновении искр внутри оболочки может произойти взрыв. Оболочка должна без нарушения ос пзрывопспропи-цаемости выдерживать давление, возникающее внутри. Взрывонемро-ницаемой называется оболочка, которая выдерживает давление взрыва, возникшего внутри ее, и совместно с электрическими средствами защиты предотвращает наружное воспламенение взрывоопасных смееей от заключенных в оболочке электрических частей как в условиях нормальной работы электрооборудования, так и при дуговом коротком замыкании. Опытные образцы оболочек рассчитываются и подвергаются гидравлическим испытаниям. Давление внутри оболочки при испытании зависит от типа оболочки, ее свободного объема и величины расчетного давления. Величина расчетного давления изменяется в пределах от 29,4 н/см2 для оболочек 1В до 98,06 н/см2 для оболочек 4В.
Соединение частой взрывонепроницаемой: оболочки могут быть плоскими, цилиндрическими, лабиринтными и комбинированными
(рис. 1-2). Продукты взрыва, возникшего внутри оболочки, выбрасываются наружу через щели в местах соединения ее частей и при определенных условиях могут нс передавать взрыв наружной взрывоопасной смеси. Ширина и длина щели зависят от характера соединения, внутреннего объема оболочки и материала, из которого она изготовлена, Оболочки изготовляются из стали, чугуна, первичных алюминиевых сплавов, а также из пластмасс различных марок в зависимости от напряжения сети, в которой работает аппарат, величины тока короткого замыкании и внутреннего объема аппарата. Например дли оболочек 1В и 2В со свободным объемом основного отделения не более 2 л допускается применение пластмассы марки АГ-4С или других равноценных материалов.
На корпусе аппарата при взрывобезопасном уровне защиты во взрывонепроницаемой оболочке ставятся в прямоугольнике буквы РВ, а в кружках — цифры и буквы, характеризующие оболочку и вид взрывозащиты.
Г. Взрывозащищенное электрооборудование, продуваемое под избыточным давлением. Такое оборудование применяется в стационарных установках фабрик, в цехах со взрывоопасной средой, а также при наличии в воздухе цеха кислот, щелочей и других паров, вредно действующих на изоляцию.
Взрывобезопасность электрооборудования достигается продуванием под избыточным давлением всех токоведущих элементов, а также магнитопроводов и частей, нагревающихся выше допустимых правилами [79] температур.
Оболочки рассчитывают на двукратное рабочее избыточное давление воздуха или инертного газа.
Для продувания можно использовать наружный воздух с содержанием инертной пыли не более 0,2 мг/м® или из помещения, не содержащего взрывоопасных смесей. Отработанный воздух нельзя выбрасывать во взрывоопасное помещение. Во избежание подсоса посторонних смесей воздух или инертный газ как внутри продуваемого оборудования, так и по всей длине воздухопроводов, находящихся в пределах взрывоопасного помещения, должен иметь избыточное давление не. менее 0,009806 н/см2.
Аппаратура управления п защиты такого электрооборудования должна иметь следующие блокировки: а) допускающую подачу напряжения только после продувки газом или воздухом объемом по мепее
.21
пятикратного объема оболочки и воздухопроводов; б) отключающую установку при падении давления ниже допустимой величины.
Д. Взрывозащищенное электрооборудоваппе с масляным заполнением. Заполнение оболочки с токоведущими частями маслом как вид взрывозащиты применяется только при изготовлении электрооборудования, предназначенного для взрывоопасных помещений и наружных установок. Для заиолпенпя обычно используется трансформаторное масло, но допускается применение и других жидких диэлектриков. Оболочка заполняется маслом настолько, чтобы при образовании искры, дуги или опасной температуры не могло произойти воспламенение гаэо-, паро-, нылевоздутппой смеси. Уровень масла над неизолированными пеискрящими токопедущими частями должен быть пе менее 10 мм, а над нормально искрящими — пе мепее 25 мм. Температура частей аппарата и верхнего слоя масла, соприкасающихся со взрывоопасными смесями, для групп Т1—Т4 1811 допускается 373° К и для группы Т5 — 353° К.
Бак для масла рассчитывается на избыточное давление 19,62 н/сма.
Число разрывов силовой электрической сети в каждой фазе желательно иметь не мепее двух.
Е. Искробезопасное электрооборудование. Исследованиями установлено, что пе всякая искра или электрическая дуга способна воспламенять взрывоопасную среду. В связи с этим электрическое искрение в виде искровых, дуговых и тлеющих разрядов считают безопасным, если оно не способно воспламенить наиболее легковоспламеняющуюся смесь.
За минимальный воспламеняющий ток принимается ток в индуктивной или безындуктивной цени, вызывающий воспламенение взрывоопасной смеси с вероятностью 10“8 [79].
Напряжение в емкостной цепи, вызывающее воспламенение взрывоопасной смеси с вероятностью 10“3, принимается за воспламеняющее напряжение [79|.
Искробезопасный ток пли напряжение в два раза меньше воспламеняющих. Отношение воспламеняющего тока к искробезопасному называется коэффициентом искробсзопасности.
Цепь, в которой возможно возникновение только безопасного искрения или нагрева се элементов, носит название искробезопасной.
Дли достижения пскробезопаспости цепей применяются специальные защитные средства ограничения напряжения и тока, шунтирования элементов системы и создания условий, снижающих вероятность случайного повреждения элементов системы.
Защитными элементами называют специальные средства, обеспечивающие искробезонаспостьцепей ограничением напряжения и тока, шунтированием и созданием условий, снижающих вероятность повреждения элементов системы. Для зашиты от повреждений элементы сети заливаются затвердевающим термореактивным компаундом или помешаются в запаянной оболочке.
В качестве искрогасящпх шунтов (рис. 1-3) принимаются пелипсп-ные резисторы (варисторы), конденсаторы (вариконды), полупровод-22
виковые плоскостные диоды, резисторы, короткозамкнутые обмотки или витки и герметические конденсаторы любых типов, кроме электролитических. Для взрывоопасных помещений и установок допускается применение негерметизированных конденсаторов, если они залиты термореактивным компаундом.
Маркировка элементов в дополнение к обозначению уровня и вида взрывозашиты дополняется надписью, характеризующей комплект, в который они входит. На корпусе электрооборудования общепромышленного исполнения, имеющего искробезопасные входные или выходные цепи, устанавливаются дополнительные надписи «Вход» и «Выход».
Ж. Электрооборудование с кварцевым заполнением. Кварцевая взрывозащита применяется при изготовлении трансформаторов, твердых выпрямителей, статических конденсаторов и a 9 9
различного назначения со- 0 | , | Т Г®
противлений, узлы кото- ilC 4с —ф|—'—с ▼ ▼ рых погружаются в квар- з—П >—। '—0 ill
цевый песок. г—-И I—1—La
Оболочка аппарата испытывается па избыточное давление 4,9н/смг в течение
1 мин без проникновения
воды и остаточных деформаций, превышающих 0,5 мм. В собранном виде оболочка должна иметь защиту от внешних воздействий пе нише JP54. Кварцевым песком занолниется вся ободочка так. чтобы под крышкой не оставалось свободного пространства. Уровень взрывозащитного слоя контролируется через специальные смотровые окпа (не менее двух). Для того чтобы снизить толщину взрывозащитного слоя заполнения, применяют защитный экран, представляющий собой металлический лист с отверстиями по всей площади, который закрепляется в оболочке. С целью обеспечения постоянства параметров кварцевой защиты над экраном располагают резервный слой заполпеппя, равный не менее 25% взрывозащитного экранированного слоя. В оболочках без экрана резервный слой принимается не менее 10% взрывозащитного неэкрапированпого слоя. Для заполнения оболочки применяется обогащенный кварцевый песок с преобладающей величиной зерен от 0,5 до 1,2 мм. На оболочке электрооборудования со взрывозащитой п виде кварцевого заполнения ставится маркировка, состоящая из прямоугольника с буквами, соответствующими уровню защиты, и кружочка с буквами и цифрами, указывающими виды взрывозашиты.
Г-7. ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
При прикосновении к открытым токоведущим частям электроустановки или кео корпусу, а также к копструкцинм. оказапшимси под напряжением вследствие нарушения изоляции, через тело человека
протекает ток. Опасное действие тока будет зависеть от величины напряжения прикосновения, состояния изоляции питающей сети и режима нейтрали источника питания. В зависимости от установленного режима нейтрали источника питания (в горной промышленности большей частью трансформатор) сети низкого напряжения могут выполняться с незаземленными и заземленными нейтралями.
Трехпроводпая сеть трехфазного тока с цезаземлснной (изолированном) нейтралью характеризуется тем, что нулевая точка источника тока электрически не связана с землей.
Трехпроиодпая сеть с нейтралью, заземленной через пробивной предохранитель, непосредственно с землей металлического контакта не имеет, но он может возникнуть при срабатывании пробивного предохранителя.
Трехфазная сеть с нейтралью, заземленной через индуктивное сопротивление (дугогасящую катушку), находит применение в протяженных сетях электроснабжения, когда применяется компенсация емкостных токов замыкания па землю. Дугогасящая катушка состоит из сердечника и обмотки. Индуктивность дугогасип(ой катушки регулируется изменением числа витков катушки или величиной зазора в сердечнике. Назначение катушки — компенсация емкостных токов в сети.
В трехфазной сети с глухозаземлепной нейтралью нулевая точка источника тока имеет преднамеренное электрическое соединение с землей. Такие сети могут быть выполнены трех- или четырехнроводяыми.
На обогатительных фабриках согласно Правилам безопасности могут применяться сети как с изолированной, так и с заземленной пептралыо.
Напряжения проводов сети трех фазного тока относительно земли. Все изоляционные материалы, созданные современной техникой, обладают некоторой проводимостью. В связи с этим между проводами сети через сопротивление их изоляции, а также через изоляцию проводников сети и землю протекают токи. Утечку тока между проводами электрической сети через изоляцию можно рассматривать как дополнительную нагрузку сети. Эти токи не могут изменить величину напряжения провода относительно земли. В дальнейшем нас будут интересовать токи, протекающие от одного провода к другому через сопротивление изоляции проводов и через землю. Эти токи, зависящие от активного сопротивления изоляции, называют токами активной утечки сети />ТгС на землю.
Вместе с тем провод электрической сети в совокупности с другим проводом той же линии или с землей можно рассматривать как простейший конденсатор. Известно, что периодическое изменение напряжения, приложенного к электродам конденсатора, вызывает изменения его электрического заряда. Это явление сопровождается протеканием токов заряда и разряда конденсатора.
Аналогичное явление возникает в проводах линии, вызывая протекание емкостного тока. Емкостные токи, возникающие между црово-24
да ми электрической сети с землей, называются токами емкостной утечки сети па землю.
Емкостный ток мри некоторой угловой частоте ы зависит от емкости сети С и напряжения проводов относительно земли U,
(1-3)
/Ут с = ^'з0>^-
Полный ток утечки сети
(1-4)
Любая фаза обладает активной проводимостью и емкостью относительно земли, равномерно распределенными по длине провода. При изучении яплепий, связанных с появлением токов утечки, обычно
считают сеть симметричной, а сумму всех элементарных сопротивлений изоляции заменяют эквивалентными сосредоточенными сопротивлениями.
Систему активных и реактивных сопротивлений току утечки на землю можно рассматривать как нагрузку сети, соединенную в звезду, с сопротивлениями 7Л, Z2. Z3:
Zl = ]/rrl!S + xlz;
Z2=]/r2a I х2г:
Z 3 = ]/>32+a:32.
(1-5)
При нарушении изоляции провода относительно земли опасность поражения электрическим током зависит от величины напряжения проводов по отношению к земле.
Рассмотрим изменение напряжения проводов относительно земли п зависимости от режима нейтрали сети.
Трехфазная сеть с заземленной нейтралью. Рассмотрим случай (рис. 1-4, а), когда сопротивление заземления нулевой точки трансформатора гн равно нулю, а полные сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли одинаковы. В этом с-тучае систему всех активных и реактивных сопротивлений путей утечки тока можно рассматривать как соединенный в звезду симметричный трехфазный
25
приемник тока. Для напряжения фазных проводов по отношению к земле в такой сети будут справедливы уравнения
t'is — /yrtZl — U t; i
^s = /yr!5Z2-:D’2; I (1-6)
С' аэ = ^ут з^З — ^3! I
тде Uj, U2 и U3 — фазные напряжения сети;
7ути ^утг и 7ут8 — геометрические суммы активных и емкостных токов утечки;
Zl, Z2 и Z3 — полное сопротивление изоляций фаз.
В сетях напряжением до 1000 в емкостные токи утечки на землю ввиду их незначительной величины при определении полного тока утечки на землю не учитывают.
Из приведенных формул нетрудно установить, что нри отсутствии замыкания на землю какой-либо фазы и падения напряжения на заземлении нейтрали напряжение любого провода по отношению к земле равно фазному напряжению сети.
В реальных сетях сопротивление нейтрали пе равно пулю. 11ри учете только активных токов утечки смещение нулевой точки ввиду отсутствии сдвига фаз между векторами напряжения и тока происходит по направлению вектора напряжения поврежденной фазы.
В этом случае, например, при снижении изоляции в фазе 1 (рис. 1-4, б) ток, протекая через сопротивление заземления нулевой точки трансформатора, создаст падение напряжении на заземлителе нейтрали
^0 = /к.зГи. (1-7)
Принтом напряжение поврежденной фазы по отношению к земле становится меньше на величину Uo, т. е.
= (1-8)
Напряжение двух неповрежденных фаз по отношению к земле, например фазы 2, можно определить из треугольника ОСУ а
Ut, = VU'i + Ui - 2V2//0 cos 126*.
После преобразования получим
О2я — V _| t'5 б'1-о-
(1-9)
Как видим, при нарушении изоляции одной из фаз напряжение неповрежденных проводов но отношению к земле повышается. При полном металлическом замыкании напряжение поврежденной фазы будет равно нулю, а неповрежденных фаз достигнет значения линей-
Пример 1-1. Сопротивление нейтрали гп = 4 ом, сен. 380/220 п. Определить напряжение фаз относительно земли при сопротивлении в точке замыкания на землю (фазы I) г3 — 10 ом и при металлическом замыкании тэ = 0. Сопротивление проводов и трансформатора не учитывать.
Б первом случае ток
ва^землю
j _ 220_____j30_j57a
"•3-гн-| 4+10 “14
Напряжение пулевой точки но отноптопию'к“земле

Напряжение површкдеппой фазы до отношению к земле
Ьгф1=<7ф-</в=22О—63-157 в.
неповрежденных фаз, например фазы 2, будет
Ui3 - /22024-633-220-G3 - 258 в.
При металлическом замыкании на корпус, напряжение поврежденной фазы относительно земли будет равно пулю. Следовательно, напряжение нулевой точки-о отношению к земле достигпст величины 220 к. Напряжение же неповрежденных фаз по отпошеппю к земле, нанрдмер фазы 2,
U* = /220а 1-2202-1 220-220 - 380 в.
Тре.хфааная сеть с изолированной нейтралью. В сети с изолированной нейтралью провода каждой фазы связаны с землей через полное-сопротивление изоляции Z (рпс. 1-5, а).
Имея в виду, что система симметрична, пулевая точка приемника тока будет иметь потенциал нулевой точки источника тока.
1$ этом случае векторные диаграммы источника тока и приемника тока при наложении полностью совпадут. Симметрия нарушится, если сопротивление одной из фаз, например фазы 1, снизится по сравнению с другими двумя, т. о. 7Л <;Z2 = Z3 = Z.
Полагая, что линейные напряжения известны, и используя диаграмму (рис. 1-5, б) с обозначениями, принятыми на ней, можем записать по первому закону Кирхгофа
но
г _ U-i , г ^-'з , / V» Z1 • •'2 ' Z2 ’ 3~ Z.3 ’
(1-10)
27
Перейдя от сопротивления изоляции проводов к проводимостям и сделав преобразования, получим:
тг . .
и'~ Гх-1-lVi-l'a ’
(1-11)
Из полученных уравнений следует, что при увеличении проводимости изоляции фазы 1 напряжение ее относительно земли уменьшится. В то же время напряжения фаз 2я 3 увеличатся.
Если по учитывать емкостные сопротивления проводов и считать, что rl = г2 = гЗ = г, то при замыкании фазы 1 на землю через активное сопротивление 11 результирующее сопротивление изоляции
будет меньше сопротивлении изоляции двух других фаз г2 и гЗ.
Произойдет смещение нейтрали приемника тока.
Напряжение нулевой точки источника тока относительно земли
(»•»>
где — фазное напряжение провода.
Ток утечки, протекающий через дополнительное сопротивление Я,
Заменяя в уравнении (1-14) значение С70 через (1-13), получим
ЗГ7ф
/ут> п - ЗЛ+г
Пример 1-2. Вести напряжением 660 в в фазе 1 произошло замыкание на землю через сопротивление 1000 ом. Определить ток, протекающий через его сопротивление, и напряжение провода фазы 1 по отношению к земле, если изоляция неповрежденных фаз составляет г2 = гЗ — т — 20 000 ом.
Напряженно пулевой точки относительно земли
п иФг 380-20000
°- ЗЛ |-г ~ 3-1000 , 20000 ~ jdUB’
Напряжение провода фазы 1 относительно земли будет
УП = ГЛ -Ue = 380-330=50 в.
Ток, протекающий через сопротивление Л,
I - 3"* 3,360 -0.0-, а
'утй зд + г 3-10004-20000 ,и
28
Прикосновение человека к оборудованию, оказавшемуся под напряжением. Трехфазная. сеть с изолированной нейтралью. Ток, протекающий через человека при прикосновении, например, к корпусу двигателя, оказавшегося под напряжением в такой сети, зависит от состояния изоляции фаз и сопротивления цепи корпус — земля.
Если оборудование установлено па изолированном основании, ток будет протекать только через тело человека и может быть определен по формуле
Для сети напряжением 380 в и сопротивлением изоляции фаз, например, 20 ком, ток, протекающий через человека,
Этот ток опасен для жизни. При снижении изоляции сети ток значительно возрастает. Так, например, при сопротивлении изоляции 11 ком'ток достигнет величины 0,047 а.
Опасность поражения электрическим током может возникнуть и в том случае, когда двигатель установлен на токопроводящем основании. На обогатительных фабриках в ряде случаев двигатели устанавливаются на металлическую раму, закрепленную в бетонном фундаменте. Приняв, например, сопротивление влажного бетона гй = — 10 000 ом, ток однофазного замыкания на землю 1Л при изоляции неповрежденных фаз г = 11 ком
3 • 220
Згб+r = 3-10000+11000:
Напряжение корпуса двигателя относительно земли будет
UK = I3ra-^ 0,016-10 000 = 160 и.
При этом ток, протекающий через человека, т ____________________&'к__ 160 __л 16 л
я, ~ 1000 U,lb а-
В этом случае ток также опасен для жизни человека.
29
Рассмотрим случай прикосновения человека к оборудованию, когда ои0 заземлено (рис. 1-6, а). Ток однофазного замыкания, протекаю) ций в этом случае через результирующее сопротивление, образованное телом человека 7?, и защитным эазсмлопием гэ, будет равен
т3Пч v
г»°
Известно, что распределение тока в параллельно соединенных сопротивлениях происходит обратно пропорционально величинам сопротивлений. Для определения тока, протекающего через тело человека, умножим полный ток замыкания /„ на отношение--------г,3 и .
та+лч После преобразования получим
Из формулы следует, что ток, протекающий через человека, зависит в основном от величины сопротивления защитного заземления.
UptiMCp 1-3. Определить ток, протекающий через человека, при касания его к за зеилеппому корпусу двигателя, оказавшемуся под напряжением. Фазное напряжение сети Уф = 220 в, сопротивление заземляющего устройства г3 =• = 4 о»#, сопротивление изоляции г 11 000 ом.
Воспользовавшись формулой (1-17), получим
, ________3-220 ________п
•,~3-1Mo+“°w<y“la)>
В рассмотренном примере убедительно показано, что заземление установки в сети с изолированной нейтралью при нарушении изоляции одной из фаз значительно снижает опасность поражения человека электрическим током. Но только одно это мероприятие не может полностью обеспечить безопасность и надежность эксплуатации электроустановки в связи с тем, что однофазное замыкание на землю может вызвать двухполюсное замыкание на землю при нарушении изоляции одной из двух других фаз.
Пробой изоляции может возникнуть в связи с тем, что при однофазной замыкании па землю в двух других фазах напряжение по отношению к земле достигает линейного.
Длд предотвращения двухфазных замыканий в таких сетях должен бг^ть осуществлен контроль изоляции и отключение при снижении изоляции ниже установленных норм.
Трехфааиая сеть г. заземленной нейтралью. Прикосновение человека к заземленному корпусу аппарата, оказавшегося под напряжением, опасности не представляет в том случае, когда напряжение корпуса по отношению к земле будет равно нулю, т. е. г3 — 0. Практически получить такое сопротивление невозможно. Некоторое сопротивление цепи двигатель (аппарат) — земля всегда будет существовать.
30
v.
Если двигатель установлен на изолирующем основании, то при пробое одной из фаз па корпус ток, протокнющий через человека,
При сопротивлении заземлителя нейтрали ги 380/220 и ток, протекающий через человека,
4 ом в сети
I =_£*___=_J20_ 022
Гн 1-Лч 4 -1000 •
Ток достигает величины, опасной для человека.
В случае нарушения изоляции с металлическим замыканием па заземленный корпус напряжение его относительно земли UK., можно определить по формуле
где 1Л,э — ток замыкания па землю;
г3 — сопротивление заземлителя.
Если Припять условия предыдущего примера и считать г„ = 4 ом, то напряжение корпуса двигателя относительно земли
Ток, протекающий через человека,
110
1000
= 0,11 а.
Как видим, при прикосновении к корпусу заземленной аппаратуры, находящейся под напряжением, ток, протекающий через человека, также достигает опасной величины. Очевидно, дли снижения его необходимо уменьшить величину (7К. 3. Для этого согласно формуле (1-18) необходимо снизить значение сопротивления заземления. Если принять за безопасный ток 30 ма, то напряжение корпуса по отношению к земле должно быть не более 30 в. Тогда сопротивление
заземлителя
Оф -/к. з zzu ->о
Выполнение заземлителя с таким сопротивлением растеканию трудно осуществимо, по если его изготовить, то ток замыкания на землю при этом будет
4 |-0,63
= 47,5
Ток замыкания па землю и величина уставки автомата между собой, связаны.
тона плавкой вставки или Ток короткого замыкания
31
между фазой и корпусом при легких условиях пуска должен превышать номинальный ток плавкой вставки более чем в 2,5 раза. Таким образом, в рассматриваемой сети можпо установить предохранитель на ток 15 а (ближайшая стандартная вставка 15 а). Следовательно, в сеть можно включить двигатель мощностью 8—10 квт. И это для сети любой мощности! Очевидно, что этот способ повышения безопасности неприменим.
Как видно из рассмотренных примеров, в сетях с заземленной нейтралью присоединение аппаратов только к местным заземлителям не снижает опасности поражения человека электрическим током. Правила [81] требуют, чтобы части, подлежащие заземлению, имели надежную металлическую связь с нейтралью источника питания, выполненную нулевым приводом или посредством заземляющих проводников (рис. 1-0, б). В этом случае ток замыкапия па землю не зависит от сопротивления заземления нейтрали или заземлителя, а определяется сопротивлением проводов короткозамкнутой цепи (фазного и нулевого проводов). Замыкание фазного провода па корпус, соединенный с пулевым проводом, приводит практически (сопротивление короткозамкнутой цепи мало) к короткому замыканию и быстрому отключению сети. Однако в период срабатывании максимальной токовой защиты опаспость поражения током существует, распространяясь на все аппараты, присоединенные к пейтрали. В сетях с заземленной нейтралью для обеспечения безопасности кроме устройства защитного заземлепия необходима четкая работа максимальной токовой защиты.
1-8. МЕРЫ ЗАШИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Для защиты от поражающего действия электрического тока применяются следующие основные способы:
1) защита от случайного прикосновения к токовсдущим частям, которая достигается помещением их в специальные оболочки (корпуса), а также устройством блокировок, препятствующих доступу к токоведущим частям до снятия с них напряжения и предотвращающих ошибочные операции обслуживающего персонала;
2) защита от случайного приближения к токопедущим частям, которая осуществляется ограждением аппаратуры сетками, перилами, а также моптпжом оборудования на высоте, не доступной для случайного прикосновения. Так, например, на обогатительных и агломерационных фабриках в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных высота подвески светильников должна быть не менее 2,5 м;
3) применение разделяющих трансформаторов и пониженного напряжения в местах, где по условию безопасности электроприем-пики не могут питаться непосредственно от сети, В связи с этим п помещениях с повышенной опасностью и особо опасных для питания светильников местного освещения и переносного электроинструмента применяется напряжение 36 в;
32
4) изоляция нстоковсдущих частей (ручки рубильников, электрических дрелей, электрических сверл), которые при нару/нслии изоляции могут оказаться под напряжением;
5) заземление корпусов электрооборудования и элементов установок. которые могут оказаться под напряжением;
6) контроль изоляции и защитное отключение, позволяющее обил руяшть спижепие сопротивления изоляции и отключить установку от сети мри появлении опасных токов утечки. Это также исключает возможность возникновения замыканий на землю двух фаз.
7-9. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Заземлением считается всякое преднамереннее соединение с заземляющим устройством корпусов электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников, приводов электрических аппаратов, каркасов различных щитоп и шкафов, кабельных муфт, металлических оболочек и брони кабелей, металлических корпусов передвижных и переносных электроприемников и т. п.
Заземляющее устройство состоит из заземляющих проводников
Заземляющие проводники предназначены для электрического соединения электроустановки с заземлителем.. В качестве заземляющих проводников могут быть использованы: нулевые провода сети, металлические конструкции зданий, каркасы распределительных устройств, шахты лифтов, подъемников, элеваторов, стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей. Кроме того, разрешается использовать открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывчатых смесей, канализации и центрального отопления.
На фабриках в установках напряжением до 1000 в с глухозазем-леипой нейтралью в двух- и трехфазпых сетях, а также го всех однофазных (включая освещение) сетях в помещениях класса В-1 заземление осуществляется прокладкой третьей или четвертой жилы кабеля или провода. В однофазных осветительных сетях, кроме помещений класса В-1, заземление выполняется с использованием нулевого
препода.
В качестве заземляющих проводников запрещается использовать металлические оболочки трубчатых проводов, свинцовые оболочки проводов в групповой распределительной осветительной сети, голые алюминиевые проводники, проложенные в земле.
Сечения заземляющих проводников в электроустановках до 1000 в должны быть пе мепео величин, указанных в Правилах устройства электроустановок [81 ]. В электроустановках напряжением выше 1000 в сечения заземляющих проводников должны выбираться такими. чтобы при протекании по ним расчетных токов однофазных замыканий на землю температура их не превышала 673° К [81]. В цепи нулевых проводов, если они одновременно служат для цепей заземлении, .не должно быть разъединяющих приспособлений и

предохранителей. Заземляющие проводники в помещениях фабрик должны быть доступны для осмотра и их разрешается прокладывать непосредственно по стенам, если в воздухе нет едких паров и газон. В противном случае и при наличии большой влажности заземляющие проводники следует прокладывать по степе на расстоянии от нее пе менее чем 10 мм.
Обычно открыто проложенные заземляющие проводники окрашивают в черный цвет, но допускается окраска в иные цвета в соответствии с оформлением помещения. В этом случае требуется и местах присоединений и ответвлений наносить черной краской две полосы на расстоянии 150 мм друг от друга, а в местах присоединении к светильникам отличительную расцветку делают из хлорвиниловой цветной трубки.
Заземляющие проводники соединяются между собой сваркой внахлестку. Длина шпа принимается равной двойной ширине при прямоугольном сечении или шести диаметрам — при круглом. I! том случае, когда сварку' произнести нельзя, допускаются болтовые соединения с защитным покрытием места контакта.
Каждый заземляемый элемент установки должсп быть присоединен к заземлителю пли заземляющей магистрали при помощи отдельного ответвления (проводника). Ответвления к однофазным приемникам осуществляются специальной жилой кабеля, которая не должна одновременно служить проводником рабочего тока. Использование для этой цели пулевого заземленного провода непосредственно у элек-троприемпика запрещается. Присоединение нулевого и заземляющего проводников к заземляющей сети должно выполняться самостоятельно. Заземление передвижных машин и механизмов осуществляется через заземляющие жилы кабелей.
Заземлителем называется металлический проводник или группа проводников, находящихся и непосредственном контакте с землей. Заземлители бывают естественные и искусственные.
К естественным заземлителям относятся проложенные под землей водопроводные и другие металлические трубопроводы, кроме трубопроводов горючих жидкостей и взрывчатых газов, а также трубопроводов, покрытых изоляцией для защиты от коррозии. Кроме того-, в качестве заземлителей могут использоваться обсадные грубы скважин, евннповые оболочки кабелей, проложенных в земле, и т. п.
Искусственные заземлители выполняются или из вертикально забитых в грунт стальных труб, угловой или круглой стали, или из горизонтально проложенных стальных полос и круглой стали. Трубы и уголки забиваются в грунт на глубину 2—3 м, круглая сталь ввинчивается специальным устройством (дрель И-280-1) на глубину 5 м. В скалистых грунтах, где невозможна забивка электродов, стальные полосы или круглую сталь закладывают в земле па глубине 0,7— 1,5 м или делают выносные заземлители.
Для заземлителей применяются трубы внешним диаметром 48— 60 мм, уголки размером 50 X 50 и 60 X 60 мм. Круглые электроды делаются из стали диаметром 12—16 мм. Диаметр трубы или ширина
полок уголка оказывают незначительное влияние па сопротивление заземлитоля. Размеры заземлителей должны выбираться из условий устойчивости против коррозии. Из этих соображений применяются трубы со стенками толщиной не мепее 3,5 мм, а уголки, ленты и полосы — не мепее 4 мм. Причем сечение стальных полос и лепт при прокладке и земле но должно быть мепее 48 мм®.
Заземляющее устройство (заземляющая сеть) должно иметь сопротивление не больше величины, предусмотренной правилами. Сопротивлением заземляющего устройства называется сумма сопротивлений, слагающаяся из сопротивления заземлителя относительно земли и сопротивления заземляющих проводников.
Сопротивление заземлителя относительно земли определяется как отношение напряжения на заземлителе относительно земли к току, проходящему через заземлитель в землю [81 ]. На величину сопротивления заземлителя влияет удельное сопротивление грунта, которое зависит от его плотности, влажности и температуры [10, 151. Имея в виду изменение величины удельного сопротивления в течение года в довольпо широких пределах, при выборе расчетного сопротивления грунта необходимо вводить коэффициент к, значение которого зависит от климатических условий местности. С учетом коэффициента к расчетное удельное сопротивление
Ррас^Лр. ом-см,
где 1с — 1,2 4- 2 — для труб и уголков при глубине заложения верхней части 0,5—0,8 м и /с = 1,5 •<- 1,7 для протяженных электродов при глубине заложения 0,8м.
Необходимое количество заземлителей определяют расчетным путем и располагают их в большинстве случаев в виде замкнутого контура.
11а обогатительных и агломерационных фабриках заземляющее устройство выполняется общим для установок до 1000 в в выше.
Для сетей напряжением выше 1000 в сопротивление заземляющего устройства определяется расчетным путем, а для сетей до 1000 в с изолированной или заземленной нейтралью трансформатора (генератора) оно должно быть не более 4 ом. Исключение составляют заземляющие устройства, к которым присоединяются нейтрали генераторов и трансформаторов мощностью 100 ква п мепее. В этих случаях заземляющие устройства могут иметь сопротивление по более 10 ом [81J.
Для установок фабрик напряжением выше 1000 в с малыми токами замыкания на землю, не имеющих компенсации емкостных токов, сопротивление заземляющего устройства llib, если оно одновременно используется для сетей до 1000 в, определяют по формуле
»"• «3»
где 73 — расчетный ток замыкания на землю, а.
35
Величина тока замыкания на землю может быть определена по формуле
т Цл&1к+1в) „
35(Г — ’ а’
где U п — линейное напряжение сети, кв;
/к и /в — длины электрически связанных кабельных и воздушных линий, км.
1-10. РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Целью расчета заземляющего устройства является определение основных параметров заземлителей, их количества и размещения.
Отправной величиной при расчете заземляющего устройства является нормированное значение его сопротивления гэ. В связи с тем, что заземляющее устройство на фабриках для сетей до и выше 1000 в общее, определяют величины сопротивлений для обеих систем электроснабжения и принимают меньшую из этих двух величин.
Для того чтобы сократить расходы на сооружение ллломллгощего устройства, рекомендуется использовать естественные заземлители. Сопротивление естественного заземлителя, состоящего, например, пз водопроводных труб, обсадных труб скважин и кабелей, проложенных в земле, можно определить по формуле
(1-20)
Водопроводные трубы обычно укладываются ниже глубины про-* мерзания или высыхания в летное время, поэтому их сопротивление считается стабильным в течение года и при достаточной длине не превышает 2 ом [89]. Такое же сопротивление принимают для трубопроводов армировки буровых скважин.- Сопротивление обсадных труб артезианских колодцев, скважин, шурфов п т. п. принимают согласно данным табл. 1-1.
обсадных труб артезианских колодцеп
Сопротш
Грунт заложении Сочрптиолс-
Глина 130 0,165
Песок и известняк ’ . . . 64,5 0,815
Песок па глубине 15—20 м — 0,09
Броня и свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, учитываются в том случае, если кабелей проложено не менее двух. При удельном сопротивлении грунта 1 V 10* ом-см в летнее время соиро-
I
тивлсние растеканию тока брони кабелей со свинцовой оболочкой не превышает данных, приведенных ниже.
Число 1 2 3 4 5
кабелей
Сопротивление, 1,5—2 1.25—1.5 1—1.25 0.75—1 0,5—0,75
Если гС13 </.,, то устройство искусственного заземлителя не требуется.
Если ге.3 >Tj, то величина сопротивления искусственного заземлителя
ги.» = ГеГзэГе 'з ом- (1-21)
После определения г„,3 принимают форму и размеры заземлителей, а также их размещение. Сопротивление заземлителей гзл определяют по формулам, приведенным в табл. 1-2.
Таблица 1-2
Формулы для определения сопротивления заземлителей
размеры, см Расположи электрона в земле Расчетная формула сопротивления. яяа<!м.1ителя, ом
Труба длиной 1 и диаист- Трупа 1 = 250 см; rf=6 см (номинальный диаметр Уголок длиной 1 с полкой шириной b Л — 0,366ррает / 21 . i (*v+ гтрп«0,00308ррасч (1-24) Формула (1-23) при d—0,95 Ь
Уголок 5x5 см; 1 — 250 см Гут “«0,0031 «рРос:ч (1-25)
Уголок 6X6 см; 1 = 250 см гу 0,00298 ррасч (1-26)
Полоса длиной 1 и шири- 0,366 Ррасч 21® г„ол - j— 1g-д< (1-27)
Круглый проводник длиной 1 и диаметром d Формула (1 27) при '/—2d
37
При проектировании заземляющего устройства на обогатительных фабриках сопротивление соединительных полос относительно земли обычно не учитывают. В этом случае число заземлителей (электродов) определится по формуле
6 = ^-. (1-22)
Здесь т|—коэффициент использования заземлителя, который зависит от числа электродов, расстояния между ними и их расположения. Эта величина может быть определена по табл. 1-3, 1-4 или из других источников [15,10] методом последовательного приближения.
Таблица 1-3
Коэффициент использования трубчатых заземлителей (или стержней из угловой стали) без учета влияния полосы связи
Трубы размещены и ряд Трубы размещены по контуру

заземлителей при отношении расе тояиия между трубами к их длине
3 2 ! 1 3 2 1
0.87 0,8 0,68
10 0.83 0,7 0,55 0,78 0.07 0,5
20 0,77 0,62 0,47 0.72 0,6 0,43
30 0,75 0.6 0,4 0,71 0,68 0,59 0,42
50 0.73 0,58 0,38 0,52 0.37
1С0 — — 0,64 0,48 0,44 0,33
200 — ,— 0,61 0,6
300 — — 0,6 0,43 0,28
Таблица 1-4
Коэффициент использования трубчатых эалемлителей
(или стержней из угловой столп) с учетом влиянии полосы связи
Трубы размещены н ряд Трубы размещены по контуру

•1 2 1 3 2

5 0,9 (1,85 0,72 0,71 0,5 0,41
10 0,79 0.7 0,59 0,55 0.44 0,3',! 0.33
20 0,65 0,55 0,1 0.32 0,27
30 0,57 0,45 0.3 0,21 0,4 0.3 0.23
50 0,49 0,35 0.37 0.27 0,21
70 0,46 0,33 0.19 0,35 0,25 0.19
100 — 0,33 0,24 0.19
38
Для учета сопротивления соединительных полос относительно земли гпол подсчитывают их общую длину, после чего сопротивление определяют по формуле (1-27). Коэффициент использования полос Чпол, папример при расположении заземлителей по контуру, можно принимать равным: при 10 трубах или уголках 0,4—0,6; при 20— 30 трубах 0,45—0,25; при 50 трубах и более 0,4—0,2 [101.
Действительное “сопротивление полос^заземляющего контура
При /-ПОЛ1Д-л'п°” . (1-28) этом необходимое сопротивление электродов (контура)
а число Гэл (1-29) 'ПОЯ. Д 'И. 3 электродов «-3»)
/-//. КОНТРОЛЬ И ПРОВЕРКА ЗА ЗЕМЛШОЩИХ УСТРОЙСТВ
После монтажа перед сдачей в эксплуатацию производятся испытания заземляющего устройства, результаты которых оформляются протоколом. Кроме того, при приемке должны быть предъявлены исполнительные чертежи и схемы заземляющего устройства, акт на подземные работы по укладке заземлителей и заземляющих проводников.
При испытаниях заземляющего устройства выполняются следующие работы:
а) проверяется состояние элементов заземляющего устройства выборочным осмотром электродов, находящихся в земле, а остальных электродов — и пределах, доступных осмотру;
б) проверяется наличие цепи между заземлителями и заземляющими элементами; особое внимание обращается на качество контактна п заземляющих проводниках;
в) проверяется состояние пробивных предохранителей в электроустановках фабрик напряжением до 1000 в с изолированной нейтралью;
г) измеряется сопротивление петли фаза — пуль в установках фабрик напряжением до 1000 в с глухозаземленной нейтралью. Сопротивление должно быть таким, чтобы при замыкании между фазами и заземляющими проводниками обеспечивалась четкая работа плавких предохранителей или автоматов. Такая проверка должна производиться для наиболее мощных и удаленных электро-приемников, но не менее 10% их общего количества;
д) измеряется сопротивление заземляющего устройства, которое должно соответствовать установленным нормам и расчетным величинам;
е) проверяются сечение и проводимость заземляющих проводников на соответствие нормам ПУЭ или принятых проектом.
39
Заземляющей устройство, находящееся в эксплуатации^ должно иметь паспорт, в котором приводятся основные технические и расчетные величины, схема заземления и данные о результатах осмотров и испытаний. Все изменения, вносимые в заземляющее устройство, также отмечаются в паспорте. Любое заземляющее устройство, выполненное на основании расчетов, может действовать надежно и обеспечивать безопасность от поражения электрическим током в том случае, если оно правильно эксплуатируется.
Во время эксплуатации заземляющих устройств цеховых установок фабрик должен производиться осмотр их надземных частей. Обычно этот осмотр совмещается с осмотрами электрооборудования, для которого предпазпачепо заземление, по осуществляется не реже одного раза в месяц. Один раз в три месяца одновременно с .осмотром производится проверка исправности подземной части заземляющего устройства. В течение всей эксплуатации периодически не реже одного раза в год во время осмотра производится измерение сопротивления заземляющего устройства.
1-12. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
Определенно сопротивления заземляющего устройства производится переменным током. Постоянный ток не используется ввиду того, что при протекании его через электроды возникают электродвижущие силы поляризации. искажающие действительную величину
сопротивления, которое оказывает заземлитель переменному току. В том случае, когда в качестве источника тока используется генератор постоянного тока или аккумулятор, применяется прерыватель (зуммер) дли получения прерывистого тока. При этом исключается воз-
можность возникновения поляризации.
Установлено, что частота измерительного тока особого влияния на результаты измерении не оказывает. Что же касается величины тока, то в ряде случаев он может повлиять на точность измерений. Особенно заметные искажении могут произойти при наличии токов, протекающих в земле под влиянием геофизических факторов, неисправности электроустановок п несимметричности нагрузки фаз. Влияпие этих токов тем больше, чем меньше измерительный ток.
Встречаются случаи, когда под влиянием этих токов точное измерение сопротивления заземляющего устройства даже невозможно. Рекомендуется перед измерением провести проверку, есть ли посторонние токи, а при наличии выявить их природу. Знание п рироды посторонних токов дает возможность избежать их влияния на
результаты измерения.
Принципиальная схема измерения сопротивления заземляющего устройства приведена на рис. 1-7. Через испытуемый заземлитель Пг и дополнительно устанавливаемый, так называемый, вспомогательный электрод 7?„ пропускается переменный ток.
Образуется цепь тока Rx — земля — R„. Потенциал относительно земли на испытуемом заземлителе определяется как напряжение между ним и вторым вспомогательным заземлителем, называемым зондом. Зонд должен быть установлен в точке с нулевым потенциалом. На рис. 1-7 этот участок обозначен буквами аб.
Сопротивление испытуемого заземлителя можно определить по формуле!
(1-31)
Расстояние между испытуемым и вспомогательным электродами должно выбираться таким, чтобы кривая распределения потенциалов между ними имела зону с нулевым потенциалом. Практически(52) это достигается при расстояниях, указанных
б
в табл. 1-5. Взаимное расположение испытуемого заземлителя и измерительных электродов приведено па рис. 1-8.
Для измерения сопротивления заземли гелей применяются различные методы, которые можно объединить в три группы: 1) методы, основанные на определении сопротивления по величине тока и
41
'Г а б л и ц а 1-5
Минимальные расстояния между испытуемым заземлителем и измерительными электродами
Заземлитель

электродом
Двухлучсвая 80 M=S(ri.B^rx,B = rB.3)S=2P
Сложный (контурный) схема

Однолучевая схема б 160 MS5(2rx.g=rx.B)^3D
заземлитель
Лучевой заземлитель • (го.в~ го.в = 2гв-з)^'г'
Сосредоточенный заземлитель гх.в=/'х.з~гп.ай=20 м
падения напряжения на измеряемом сопротивлении. 2) методы измерения при помощи мостов, 3.) компенсационные методы.
Методы определения сопротивления потоку и падению напряжения. Самым простым и самым доступным способом из этой группы следует считать метод амперметра — вольтметра. Используй источник переменного тока (желательно не высокого напряжения), собирают электрическую
схему (рис, 1-0). Измерив падение напряжения между зопдом и испытуемым заземлителем, а также ток, протекающий через него, сопротивление заземлителя определяют по формуле (1-31).
Точность определения сопротивления зависит от точности измерения падения напряжения на испытуемом заземлителе. Вольтметр всегда покажет несколько заниженную величину напряжения Ux, так как сопротивление его не бесконечно велико. Для того чтобы погрешность измерения пе превышала 2—3%, сопротивление вольтметра должно быть больше сопротивления зонда нс Йенсе чем в 50 раз. Наиболее точный результат даст подсчет падения напряжения па испытуемом заземлителе по формуле
-£:)• ,132)
Наряду с простотой и удобством этот способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что необходим достаточно мощный источник переменного тока и дополнительные вычисления.
На этом же принципе основано устройство приборов, в которых в качестве измерительного элемента используется магнитоэлектрический логометр (рис. 1-10). Логометр имеет две обмотки: обмотку 1—1, включенную в цепь последовательно, и обмотку 2— 2, включенную параллельно. Показания прибора пропорциональны отношению напряжения па обмотке 2'— 2 к току, протекающему по обмотке 1— 1.
Как известно, магнитоэлектрический логометр работает на постоянном токе, а в цепи исследуемого сопротивления нужен переменный ток, поэтому для его получения в приборе устанавливаются прерыватель и выпрямитель коммутаторного типа. Постоянный ток от индуктора И проходит через рамку 1—1 логометра, преобразуется в переменный в коммутаторном прерывателе Пр, затем протекает по соедипптельпому проводу, вспомогательному заземлителю, земле и через испытуемый заземлитель RKвозвращается к прерывателю Пр.
Прерывателем эта цепь делится на два участка: обмотку 1— 1, обтекаемую постоянным током, и цепь заземлителей, через которые протекает переменный ток. Перемеппый ток, обусловленный падением напряжения между испытуемым заземлителем и зондом, выпрямленный коммутаторным выпрямителем, поступает в обмотку 2—2. Для снижения влияния сопротивления зопда на результаты измерений последовательно с обмоткой 2—2 включают дополнительное сопротивление 150— 200 ком или же обмотку 2— Оделят на две части и устанавливают дополнительное компенсирующее устройство. Величина испытуемого сопротивления считывается со шкалы прибора.
43
устройства при помощи моста. Наибольшее распространение получили методы трех и двух измерений.
Метод трех измерений оснопап па использовании линейного моста (рис. 1-11, а). В качестве источника питания используется батарея Б. Постоянный ток зуммером 3 преобразуется в прерывистый ток звуковой частоты. В диагональ моста включается телефон Т, по исчезновению или минимуму звука в котором определяют состояние равновесия моста.
Порядок измерения следующий. Измеряют сопротивление между испытуемым и вспомогательным заземлителем
(1-33)
Затем определяют сопротивление между вспомогательным заземлителем и зондом R3
Rt--RB-R3. (1-34)
Третьим производится измерение сопротивления между испытуемым заземлителем и зондом
Я8-Як|-Я3. (1-35)
Порядок измерений величин 7?lt R2 и R3 может быть и иным. Решай совместно уравнения (1-33), (1-34) , (1-35) для определения сопротивления Нх, получим формулу
Я*- д1-(1-36)
для определения сопротивления RB получаем формулу
RB=. Л»-Л-Д1 . (137)
44
Указанный спосои не обладает оольшой точностью, так какточ" пость зависит от соотношения сопротивления испытуемого и исдо* мигательного заземлителей. Наибольшая точность будет при Rx — Rn.
При пользовании методом двух измерении сначала ползунок A j по реохорду переводят в крайнее левое положение (рис. 1-11, б), а ползунок А2 передвигают до исчезновения (или до минимального) звука в телефоне, подключенном к испытуемому заземлителю. Этим мост будет уравновешен, т. е.
= Л+«». (1-38)
Сопротивления г„ н гн равны между собой (по конструкции).
Таким образом, Пх I Ва-гл.
При этом на шкале прибора, проградуированной в омах, ползунок А 2 покажет величину гв.
Второй этап измерения состоит в том, что телефон подключают к зонду (переключатель В), ползунок Л 3 оставляют на прежнем месте, а ползунок Л х перемещают до тех пор, пока в телефоне звук не снизится до минимума или не исчезнет совсем.
В этом случае
Га+Ях гб-|- тв
Здесь и — части сопротивления гв, которые образовались делением его ползунком
Из условия равновесия потенциалов получим
<1 (га . Л(1-40)
Учитывая, что гл = гб и ij — i2, уравнение (1-40) примет вид
Таким образом, при втором измерении ползунок покажет на шкале мостина величину Rx в омах.
Способ прост и удобен, но ему присуши недостатки предыдущего способа.
Компенсационный метод измерения сопротивления заземляющего устройства. Метод основан на сравнении падения напряжения па известном сопротивлении R с падением напряжения на испытуемом сопротивлении Нх (рис. 1 12), включенном во вторичную цепь трансформатора. Между контактом А и зондом включен телефон, которым определяется наличие или отсутствие потенциала между ними.
Для цепи, изображенной на рис. 1-12, в момент равновесия будет справедливо равенство
/,ЯХ=/8Я,
откуда
Д--Л7Г— где кт коэффициент трансформации трансформатора.
Чувствительность прибора снижается при больших сопротивлениях зонда и вспомогательного заземлителя. Желательно, чтобы сопротивление каждогодна них ио превышало 500 ом.
1-13. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ И ЗАЩИТНОЕ ОТКЛЮЧКИ НЕ В СЕТЯХ ДО 1000 в

1 1-1 и
Контроль изоляции дает возможность выявить снижение сопротивления изоляции и своевременно устранить неисправность. В качестве простейшего устройства для контроля изоляпип применяются вольтметры или пеоповые лампы, включаемые между проводами и землей. Они могут быть включены постоянно (рис. 1-13, «) или только па период измерения (рис. 1-13, б).
При одинаковой изоляции фаз проводников сети переменного тока относительно земли вольтметры показывают фазное напряжение, а лампы светятся с одинаковой яркостью. В случае снижения сопротивления в одной из фаз вольтметр, подключенный к этой фазе, покажет напряжение, меньшее чем фазное. а еелп вместо вольтметра уста-эт светиться с меньшей яркостью.
Показания вольтметра и яркость ламп фаз с неповрежденной изоляцией будут больше. При полном (металлическом) замыкании одной фазы на землю вольтметр не покажет наличия напряжения, а лампа погаснет. В других фазах вольтметры покажут линейное напряжение, а лампы будут гореть с перекалом.
Лампы или вольтметры можно использовать и для контроля изоляции в сетях постоянного тока. При одинаковом сопротивлении проводов (сопротивления вольтметров равны) каждый из вольтметров показывает половину рабочего напряжсиия. При снижении изоляции провода вольтметр, подключенный к нему, покажет понижение напряжения, а другой — увеличение напряжспия. При полном замыкапии па землю, когда сопротивление изоляции одного из проводов будет равно нулю, все напряжение сети будет приложено ко второму проводу.
46
Безопасность обслуживания электроустановок повышается, когда при снижении изоляции ниже допустимых пределов или при касании человеком токоведущих частей происходит автоматическое отключение установки от сети. Автоматическое отключение сети при прикосновении человека к токоведущим частям аппарата или истоко-ведущим частям, но оказавшимся под напряжением вследствие нарушения изоляции, часто называют защитным отключением.
Собственное время срабатывания аппарата защиты не должно превышать 0,1 сек при сопротивлении однофазной утечки 1000 ом. При сопротивлении утечки, равном уставке защиты, время срабатывания не нормируется [79].
Контроль изоляции и защитное отключение достигаются при помощи специальных реле, включаемых между сетью и землей. Установка их создает дополнительные токи утечки сети па землю, но увеличение опасности при этом не цроисходпт, так как принимаются меры по ограничению этих токов утечки.
Устройства контроля изоляции и защитного отключения могут реагировать на изменение различных входных параметров: напряжения корпуса относительно земли, тока замыкания на землю, напряжения нулевой последовательности, пан ряжении фаз относительно земли, тока пулевой последовательности, оперативного тока.
Кроме того, в таких устройствах используется
трехфазный выпрямитель, состоящий из трех полупроводниковых диодов. Рассмотрим основные принципы, положенные в основу наиболее распространенных приборов контроля изоляции и защитного отключения.
1. Устройства, реагирующие на изменение напряжения нулевой последовательности, основаны на использовании различных асим-метров. Лсиммотр состоит из трех одинаковых сопротивлений, соединенных в звезду. Нулевая точка через катушку рело соединяется с землей. При равенстве сопротивлений изоляции фаз имеет место равновесно напряжений, и ток черев^релс не протекает. При снижении изоляции одной из фаз симметрия напряжений нарушается, н через катушку реле будет протекать ток, определяемый напряжением нулевой последовательности.
На рис. 1-14 изображена принципиальная схема асимметра, у которого звезда образована емкостями. При замыкапии одной пз фаз сети на землю напряжение па реле может быть определено но формуле
/ДЯ -I-
<U2>
где W-, — сопротивление реле;
L — индуктивность реле;
С — емкость каждого луча звезды асимметра.
Асимметры просты но устройству и в обслуживании, но они имеют существенные недостатки:
а) приборы нечулстпнтсльны к равномерному снижению изоляции. Это значит, что при равномерном снижении изоляции во всех трех фазах при токах утечки, достигающих опасных величин, асим-метр пе отключит поврежденную сеть:
б) защита может сработать при неопасном снижении изоляции, когда сопротивление двух других фаз по отношению к третьей окажется достаточно большим, и, паоборот, может не сработать, если это соотношение меньше расчетной величины, а ток уточки достиг опасного значения. Объясняется это том, что поличипа па-цряження нулевой последовательности зависит от отношения сопротивления изоляции неповрежденных фаз к. сопротивлению изоляции поврежденной фазы,
Рио. 1-15.

Напомним, что опасность поражения электрическим током зависит от абсолютных значений этих сопротивлений;
в) при включении фильтра между фазами и землей сопротивление изоляции снижается, что, естественно, в некоторой степени повышает опасность поражения электрическим током.
2. Реле контроля изоляции и защитного отключения, п которых используется принцип наложения оперативного тока на работающую сеть, позволяют контролировать ее изоляцию без отключения сети. Обмотка реле может подключаться к контролируемой сети через индуктивные или активные сопротивления.
По первой схеме с постоянным оперативным током изготовляется реле типа РУП (реле утечки взрывобезопасное), конструкция и схема которого (рис. 1-15) разработаны проф. Р. М. Лейбовым.
При включении реле в сеть выпрямитель Нп получает питание от обмотки трехфазного трансформатора-дросселя ТД, образующего искусственную нулевую точку. На выход выпрямителя Нп подключило сопротивление R1, которое предпазпачепо для создания постоянной нагрузки. Таким образом, при нарушении изоляции сети реле сразу подключается па полное напряжение выпрямителя, так как переходный процесс в нем отсутствует. Кроме того, сопро-
48
тивление В /"снижает переменный ток, проходящий через выпрямитель из сети в землю.
Дроссель Дл имеет большое сопротивление (около 100 000 ом)
ного снижения сопротивления изоляции не происходит. До возникновения опасного повреждения изоляции сети реле Р обтекается оперативным током, который меньше тока срабатывания. При снижении сопротивления изоляции в одной или одновременно в нескольких фазах ниже допустимой величины, когда оперативный ток, протекающий через реле, будет больше тока срабатывания, якорь реле притянется. Контакты В, включенные в цепь отключающей катушки автомата, замкнутся. Отключающая катушка автомата, обтекаясь током, отключит автоматический выключатель.
Прибор, включенный после нулевого дросселя До, представляет собой миллиамперметр магнитоэлектрического типа со шкалой, проградуированной в омах.
Конденсатор С предназначен для снижения величины переменного
его характеристику.
Контакты Р, шунтирующие конденсатор С, служат для предотвращения перемежающихся замыканий на землю.
Проверка исправности и правильности включения роле осуществляется соединением одной из фаз с землей посредством кнопки КнП через сопротивление R2, рапное 3500 ом. Величина эта принята потому, что реле настраивается на срабатывание при снижении сопротивления изоляции сети в одттой фазе до 3500 ом, в двух — до 7000 ом и в трех - - до 10 500 ом. Если реле исправно, то при нажатии кнопки проверки оно должно сработать, т. е. замкнуть контакты в цени отключающей катушки автомата, который отключит сеть.
Недостатком реле такого типа следует считать большое собственное время срабатывания (ввиду большого индуктивного сопротивления дросселей). Этот недостаток затрудняет применение реле для управления быстродействующими аппаратами. Кроме того, реле не обеспечивает селективности защиты.
Как уже отмечалось ранее, за предельно безопасное значение тока, протекающего через организм человека /дл. дсп> условно принят ток, равный 30 ма. При этом токе в сети 380 в при приносно венки к фазе минимальное сопротивление тола человека Вч должно
в.
Л. С. Топкопгкур разработал аппарат (рис. 1-16) САЗУ (самонастраивающийся аппарат защиты от утечек), который автоматически отключает сеть при появлении утечки с сопротивлением
Автоматическое отключение достигается за счет инерционного изменения оперативного напряжения при изменении величины
4 Заказ 211 2
сопротивления изоляции. При этом каждому значению сопротивления изоляции соответствует строго определенное значение оперативного напряжения, которое достаточно для срабатывания защиты в случае
Рис. 1-17. Нршщипиальпал контроля изоляции, исполья;

стабилизации, состоящего из конденсатора СЗ. параллельно которому подключены сопротивления R3 и 114 и стабилитрон Д1. Источником постоянного тока
служит выпрямитель Бп.
Схема реле, когда пулевая точка создается из трех активных сопротивлений, приведена на рис. 1-17. Реле более устойчиво к переходным процессам, а это исключает задержку его работы при быстром изменении тока. Конденсаторы С1 и С 2 предназначены для снижения пл и я ни я переменного тока на работу защиты. Селективностью защита не обладает.
3. Устройства контроля изоляции и защитного отключения на полупроводниках.
Простейшее устройство (рис. 1-18) состоит из трех ограничительных сопротивлений Н 7, В 2 и R3 и трех полупроводниковых вентилей
Д1,Д2 кДЗ, соединенных по схеме трохфазпого выпрямителя, и реле Р. Известно, что если к трехфазному выпрямителю приложено симметричное синусоидальное напряжение, то в течение трети периода напряжение одной из фаз будет выше напряжения двух других фаз. В это время ток будет протекать через вентиль, связанный с фазой наивысшего напряжения, а другие два будут закрыты. При симметричном снижении изоляции сети напряжение, подведенное к выпрямителю, будет также симметрично. В этом случае векторы напряжений всех фаз по абсолютной величине будут равны и сдвинуты один относительно другого ’ на -^5-. Про- должйтел ьпость выпрямления одпой фазы будет равна 120°.
Среднее значение выпрямленного напряжения за один период
a — подводимых напряжений к выпрямительному мосту; б — выпрямлеппых напряжений
^1,171/ф. (1-43)
Среднее значение тока на выходе выпрямителя при синусоидальном токе на входе за период
где 7 = — действующее
значение синусоидального фазного тока при сопротивлении схемы Ца.
При эксплуатации часто можно наблюдать несимметричное нарушение изоляции сети, следовательно, и несимметричное подводимое напряжение к выпрямителю. Наибольшая нссимметрия будет тогда, когда возникнет полное (металлическое) замыкание одной фазы на землю. В этом случае напряжение неповрежденных фаз относи телъно земли будет равно линейному. Вектор напряжения 1'пл (рис. 1-19, «) будет опережать вектор Uc& на угол 60°. Согласно диаграмме, приведенной на рис. 1-19, б, приложенное напряжение ^вл будет создавать ток через вентиль ДЗ в интервале от 0 до 120°, a t^c.A — через вентиль Д2 в интервале от 120 до 240°. При
Отсутствии напряжения на фазе Л в пределах от 240 до 360° ток по реле протекать не будет.
Среднее значение выпрямленного напряжения при этом режиме
U'cfl = J #АВ sin a dn — 1,17/7ср.
(М5)
Из уравнении (1-43) и (1-45.) видно, что среднее значение выпрямленного напряжения нс зависит от однофазной утечки. Следовательно, реле будет реагировать на общую величину сопротивления изоляции.
Ток, протекающий через обмотку реле,

Схема реле^РКЗ-Па!
где Н — сопротивление, включсптгое перед вентилем;
11 а—добавочное сопротивление для ограничения тока замыкания на землю за счет включения защитного устройства и сопротивления приборов;
7?и, — сопротивление изоляции сети.
Величина сопротивления схемы Rcx= — 7? -J- Вн выбирается такой, чтобы ток утечки при включении защитного устройства не возрастал более чем на 10—20% величины тока, принятого зя безопасный [107]. Исследованиями [107] установлено, что ток, протекающий через реле, не зависит от асимметрии сопротивления изоляции фаз, а определяется величиной общего сопротивления изоляции.
Устройство контроля изоляции
РКЗ-Н51 (рис. 1-20) состоит из трех токоограпичивающих резисторов ill, U2 и ИЗ, трехфазного выпря-
мителя и реле. При нарушении изоляции в одной из фаз, например в фазе А, ток через реле будет протекать по цепп: фазы В и С, диоды//S,/(5, миллиамперметр mA, реле, земли, место повреждения изоляции в фазе А. Реле, обтекаясь током, замкнет контакт
в цепи отключающего аппарата.
Кафедрой горной электротехники Магнитогорского горнометаллургического института разработано устройство, изображенное па рис. 1-21. Особенностью этого устройства является то, что в нем имеются два исполнительных реле, одно из которых Pit, срабатывая
при Iyr = 20 ма, замыкает цепь сигнализации, а другое Р2,, срабатывая при /ут — 30 ма, иызыиает отключение сети.
Днепропетровским заводом шахтной автоматики серийно изготовляется устройство автоматического контроля изоляции (реле УАКИ), принципиальная схема которого приведена на рис. 1 22. Элементом, реагирующим на величину тока, является двухобмоточное реле Р постоянного тока, обмотки которого соедйнепы так, что их магнитные потоки направлены встречно.
Рис. 1-22. Принцпппаж.-мо>1 схема реле УАКИ
При высокой изоляции сети, когда ток утечки практически отсутствует, обе обмотки обтекаются вспомогательным током а поэтому их результирующий магнитный поток равен или близок нулю. По мере снижения сопротивления изоляции ток утечки упели-чивается, увеличивается и величина оперативного тока, протекающего через обмотку 2 реле и диод Д4, который открыт током /в. Если сопротивление изоляции сети уменьшится до нормированной величины, то оперативный ток увеличится настолько, что станет больше тока 1В, диод Д4 закроется и ток будет протекать только по обмотке 2, а его величина будет достаточной дли срабатывания реле. При срабатывании реле замыкает слой контакт в цепи отключающей катушки фидерного автомата и отключает последний.
Реле на полупроподпиках обладают большим быстродействием, имеют небольшие габаритные размеры и потребляют незначительное количество электроэнергии.
Все рассмотренные выше устройства контроля изоляции и защитного отключения обладают обними недостатками:!) не обеспечивают селективность защиты; 2) не имеют контроля исправности цепей самого защитного аппарата; 3) обладают большим временем срабатывания.
В настоящее время советскими учеными разрабатываются новые, более совершенные аппараты для контроля изоляции и защитного отключения. Разработаны теоретические основы быстродействующей защиты, реагирующей как на симметричные, так и на несимметричные утечки н сетях [32, 107, 1081. Создаются аппараты, в которых предусматривается контроль исправности цепи реле.
Глава 2
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ОБОГАТИТЕЛ ЬНЫХ ФАБРИК
2-1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Рационально выполненное освещение способствует улучшению условий труда, повышению качества продукции и производительности. При правильном освещении повышается безопасность обслуживания оборудования и снижается утомляемость работающих.
Для освещения помещений обогатительных и агломерационных фабрик применяется система общего и комбинированного освещения. При системе общего освещения рабочие и соседние с ними поверхности освещаются практически одинаково, что создает равные световые условия для работы в любом месте освещаемого пространства.
Система общего освещения применяется н помещениях с высокой плотностью расположения оборудования, при выполнении па всей площади однотипных работ при отсутствии длительного напряжения зрения, например при обслуживании флотационных машин, магнитных, электромагнитных и пневматических сепараторов, отсадочных машин, а также по вспомогательных помещениях (административных, складских и т. п.}.
От общего освещения отличают общее локалиионанпсе освещение, при котором светильники размешаются применительно к расло-ложенито оборудования с целью создания относительно более высоких освепщнностей или более благоприятных условий освещения на рабочих местах.
Местное освещение, применяемое для усиления освещения некоторых мест, в частности рабочих поверхностей, является обычно дополнительным к общему освещению.
Система комбинированного освещения характерна тем, что при этом одна группа светильников предназначается для освещения рабочего места (местное освещение), другая — для выравнивания распределения яркости в поле зрения, а также создания необходимой освещенности по проходах! освещаемого помещения (общее освещение).
Система комбинированного освещения применяется в помещениях: 1) с оборудованием, создающим тени на рабочей поверхности от системы общего освещения, а также на рабочих местах, требующих изменения направления света в процессе работы; 2) с оборудованием, требующим освещения ого вертикальных и наклонных поверхностей; 3) при выполнении точных зрительных работ, когда устройство местного освещения невозможно по техническим или конструктивным причинам (помещения агломерационных машин, прессов на брикетных фабриках и т. и.).
Система комбинированного освещения характеризуется повышен ними капитальными затратами на оборудование по сравнению с системой общего освещении.
2-2. ОСНОВНЫЕ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
Силой света (точечного источника в некотором направлении) называете» отношение светового потока Ф, исходящего от источника и распространяющегося внутри элементарного телесного угла 42, содержащего заданное направление, к этому элементарному толссн ому
(2-1)
Т~ щГ’ сп-
Единицей силы света является свеча. Свеча — единица силы света, значение которой принимается таким, чтобы яркость полного излучателя при температуре затвердевания платины была равной СО св на 1 см8,
1 св —1 лм/1стер.
Световым потоком Ф называется количественная характеристика лучистого потока, выражающая его способность производить световое ощущение, оцениваемое по относительной вндностп.
Видностъ К — отношение светового потока к соответствующему лучистому потоку.
Относительная видность монохроматического излучения длины волны К представляет собой отношение лучистого потока с волной длиной к лучистому потоку с волпой длиной К, производящих одинаковые зрительные ощущения, в специфицированных фотометрических условиях. При этом АЯ1 должно быть выбрано таким, чтобы максимум этого отношении был равен единице,
(2-2)
тде
поток
[, заключенный в интервале между 1
Единицей светового потока является люмен (лм). Люмен представляет собой световой поток, излучаемый в единичном телесном угле (1 стер) равномерным точечным источником с силой света в одну свечу:
1 лм — 1 св 1 стер.
56
Освещенность в точке поверхности — отношение светового потока, падающего па элемент поверхности, „содержащей данную точку, к площади А этого элемента
d<fi ал ’
(2-3)
Единицей освещсшюсти является люкс (лк). Люкс лрсдстапляет собой освещенность, создаваемую световым потоком в 1 лм, равномерно распределенным па поверхности, площадь которой равна 1 м2:
1 лк — 1 лм/м*.
Коэффициент отражения р — отношение отраженного светового потока it надающему. При наличии смешанного отражении этот коэффициент складывается из коэффициента зеркального отражения р, и коэффициента диффузного отражения prf
р-^р, — prf.
(2-4)
Зеркальным отражением называется отражение без элементов рассеянии, подчи1т>по1Ц1!1><’>1 оптическим законам отражения, справедливым для зеркала.
Диффузное отражение характерно тем, что отраженный свет-
Коэффициент пропускания х — отношение прошедшего светового потока к падающему.
При смешанном пропускании коэффициент пропускания складывается из коэффициента направленного пропускания т, и коэффициента диффузного пропускания т.(
Под направленным пропусканием понимается пропускание без-элементов рассеяния. Диффузное пропускание не имеет заметных элементов преломления и направленного пропускания, при этом пропущенный спет рассеивается.
Таблица 2-1 Коэффициенты отражений некоторых материалов
Поверхность Р Поверхность
Зеркало . . 0.80—0.90 Угли и антрациты . . 0,02—0,08
Белая эмаль 0,60-0,75 Сланцы 0,07 0,20
Поверхности светлых 0,50 и более Известняки П септ пики 0,20—0,30 0,21—037
Поверхности рых цветов светло се- 0,20-0,50 Железная руда .... Кварциты 0,0-1—0,08 0,00—0,18
Поверхности цветов темных Менее 0,20 Марганец 0.03
Коаффициент поглощения а — отпоптспис поглощсппого спотового потока к падающему.
Наибольший интерес при расчетах освещенности представляет коэффициент отражения, так как от его значения (табл. 2-1) зависит величина спотового потока, отраженного от стен и потолка помещения.
2-3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА
Краткая история развития. Русские ученые и изобретатели вложили существенный вклад в развитие электрических источников света. Большое влияние на работы в области светотехники оказали труды акад. В. В. Петрова, который в 1802 г. открыл явление электрической дуги.
Создание источника света па пришлите электрической дуги принадлежит известному русскому электротехнику В. Н. Чикалеву. В. Н. Чикалев изобрел дифференциальный регулятор, обеспечивающий автоматическое поддержание постоянной длины дуги между угольными сторлшями дугового фонаря при их cropairnn. Вследствие невысокой надежности и сложности регулятора такие светильники распространения не получили.
П. Н. Яблочков по-иному решил эту задачу, расположив электроды лампы мара л дельно друг другу, разделив их слоем каолипа. который медленно сгорал вместе с углями. Разрабатывая систему освещения, 11. Н. Яблочков впервые применил в промышленной установке переменный ток и, использовав особые индукционные катушки — прототипы современных трансформаторов, решил задачу •дробления электрического света». Это позволило от одного источника тока питать пе одну, а несколько дуговых дамп.
В 1816 г. Гебель построил первую угольную лампочку, в которой в качестве калильного тела была применена нить из обугленных волокон бамбукового тростника. Вакуум, создаваемый в баллоне, был мал и поэтому угольный стержень быстро разрушался.
Дальнейшее развитие электрического освещения пошло но пути применения более надежной и удобной в эксплуатации ламцы накаливания.
Продолжая работы своих соотечественников, русский электротехник Л. II. Лодыгин в 1873 г. создал вакуумную лампу, в которой стерженьки из каолина в смеси с магнезией помещались в стеклянный баллон, из которого удалялся воздух. Первая в миро опытная установка с лампами накаливании была осуществлена А. II. Лодыгиным в 1873 г. в Петербурге на Песках. Продолжая поиски более совершенной конструкции, А. Н. Лодыгин создаст лампу с металлической нитью накаливания (из вольфрама, молибдена, осмия, иридия).
Большая работа проделана советскими учеными пол руководством С. И. Вавилова при изучении свойств люминесцирующих источников света, которые в настоящее время находят все более широкое применение.
Электрические источники света и их хари к те р ис т и к и. На обогатительных, агломерационных и брикетных фабриках в качестве электрических источников света применяются ламшг накаливания и газоразрядные лампы.
Лампа накаливания (рис. 2 1) имеет следующие основные характеристики: 1) номинальное напряжение; 2) электрическую мощность; 3) световой поток; 4) световую отдачу; 5) срок службы.
Номинальное напряжение, указываемое на цоколе или колбе лампы, соответствует номинальному напряжению сети.
Электрическая мощность (обозначается па цоколе или колбе), как правило, соответствует средней мощности при номинальном напряжении лампы.
58
Снеговой поток зависит от электрической мощности, потребляемой лампой, и температуры тела накала. Эта величина приводится в каталогах и справочниках.
Действующим стандартом допускается отклонение электрической мощности и светового потока в пределах 10% номинал иного значения.
Световая отдача современных ламп накаливания колеблется в пределах от 6 до 20 лм на 1 вт. Лампы большей мощности, а также малого t напряжения имеют более высокую свето- вую отдачу, так /--------------'v накала большего
/ \ малой мощности
как обладают телом сечения, чем лампы и с более высоким:
Конструкция ламин
2 — колба; г — тело наказа; з — внутренняя часть алситро-да; 4 — поколь; 4 — изоляция;
в — контактная пластина.
напряжением. Объясняется это тем, что тело накала большего сечения допускает болей высокую температуру нагревания.
При включении некоторого количества ламп в сеть до перегорания каждой из них проходит различное время. В связи с этим техническими условиями нормальных ламп регламентируется средний срок службы 1000 ч, представляющий собой среднее арифметическое сроков службы отдельных ламп.
Большое влияние на снижение срока службы лампы накаливания оказывает увеличение подводимого напряжения. В то же время при пониженном напряжении резко ухудшается светоотдача лампы. Изменение параметров ламп накаливания в зависимости от напряжения сети приведено на рис. 2-2.
Световые характеристики лампы при определенных размерах тела накала и ее конструкции зависят от температуры тела накала. При повышении температуры увеличивается часть спектра видимых излучений. Отношение светового потока излучения к лучистому потоку
59
(мощность лучистой энергии, характеризующая количество энергии, излучаемой в единицу времени) называется световым к. п. д. Максимальное значение светового к. п. д. (примерно 14,5%) имеет абсолютно черное тело при температуре около 6500° К.
Тело накала современных ламп имеет температуру плавления порядка 3600° К, что ограничивает их световой к. п. д. значениями, не превышающими 2—-3%.
С целью снижения тепловых потерь и увеличения светоотдачи лампы в них применяются биспиральпые пити накаливания. В таких лампах вольфрамовая нить свивается в спираль дважды.
Для уменьшения распыления вольфрама и повышения температуры тела накала лампа наполняется смесью аргона с. азотом или смесью криптона с ксеноном. Эти мероприятия дают возможность повысить энергию светового излучения ламп накаливания.
При номинальном напряжении сети в спектре излучения нормальных ламп накаливания преобладают видимые излучения в желтой и красной частях спектра. В связи с этим излучение ламп накал ива лия значительно отличается от дневного света, что искажает цвето-
Коэффициент полезного действия преобразования электрической энергии в световую в лампах накаливания не превышает 3—4%. Дальнейшие возможности повышения к. п. д. лампы накаливания с вольфрамовым телом накала ограничены.
Люмши-сцеитнъи! лампы. Более высокой экономичностью и большим сроком службы обладают газоразрядные источники света. Из этой группы наибольшее распространение получили люминесцентные лампы и ртутпо-кварцепые лампы высокого давления с исправленной цветностью (лампы ДРЛ).
Люминесцирующсс излучение представляет собой термодинамически неравновесное излучение. Оно может возникнуть в телах, находящихся в газообразном, жидком или твердом состоянии при ломали зованном поглощении внешней энергии частицами вещества и локализованном излучении. Этот вид излучения не спязап с тепловым состоянием вещества, поэтому происходит более эффективное преобразование подводимой энергии в оптическое излучение. В люминесцентных лампах используются два вида люминесценции: электролюминес ценпия и фотолюминесценция.
Нод электролюминесценцией понимается излучение вследствие уда рои заряженных частиц — электронов и ионов, движущихся в электрическом поле.
Фотолюминесценция возникает под действием поглощения фотонов. Для создания явления фотолюминесценции в люминесцентных лампах используются твердые кристаллические вещества — люминофоры. В качество люминофора в настоящее время применяется гало-фосфат кальция, активированный сурьмой и марганцем.
Излучение этого люминофора состоят из двух спектральных полос — марганца с максимумом около 580—590 нм и сурьмы с максимумом около 480 нм. Изменяя соотношения интенсивности этих полос,
€0
можпо изменять в широких пределах спектральный состав излучения люминофора.
Люминесцентная лампа (рис. 2-3, представляет собой цилиндрическую стеклянную, трубку 1, внутренняя поверхность которой покрыта люминофором. По обоим концам впаиваются биспиральные или триспиральные электроды 2, покрытые слоем оксида — веществом, облегчающим эмиссию электронов.
После удалении газов из трубки лампы в нее вводится капелька ртути и инертный газ, обычно аргон, под давлением около 400— 500 и/м1 2. Газ уменьшает распыление электродов лампы при ее работе и облегчает зажигание разряда.
После зажигания в лампе возникает разряд низкого давления в парах ртути и наполняющем газе. Столб ртутного разряда низкого давления является эффективным источником резонансного излучения ртути. Это излучение используется в лампе для возбуждения свечения люминофора.
Люминесцентные лампы характеризуются световыми, электрическими и эксплуатационными параметрами.
К основным световым параметрам относятся: 1) цвет и спектральный состав излучения; 2) световой поток; 3) яркость; 4) распределение излучения в простран-
потока.
К электрическим параметрам относятся: 1) мощность; 2) рабочее напряжение; 3) род тока; 4) тип разряда и используемая область свечения.
К эксплуатационным параметрам относятся: 1) световая отдача; 2) срок службы; 3) размер и форма лампы; 4) цепа лампы.
вляются люминесцентные лампы четырех видов: дневного света ЛД, холодного белого света ЛХВ, белого света Л!» и теплого белого спета ЛТБ.
В зависимости от рабочего напряжения и формы разряда люмине
1) люминесцентные лампы дугового разряда па рабочее напряже-
ние до 120 в. В этих лампах, получавших широкое распространение, применяются самокалящиеся активированные электроды. Зажигание производится при предварительном накале катодов лампы. Промышленностью изготовляются лампы мощностью от 30 до 20 вт на напряжение 40—60 в и от 30 до 125 пт — на напряжение до 110 в. Осваиваются лампы мощностью 200 вт;
2) люминесцентные лампы дугового разряда на рабочее напряжение до 750 в. Зажигание этих ламп производится без предниритель-ного накала катодов. Лампы выпускаются мощностью от 18 до 96 вт на рабочее напряжение от 95 до 320 в. Широкого распространения в настоящее время эти лампы не получили;
3) люминесцентные лампы тлеющего разряда с холодным катодом, работающие при высоком питающем напряжении порядка нескольких тысяч вольт.
Световая отдача люминесцентных ламп зависит от энергетического к. и. д. преобразования электрической энергии в световую и спектра излучения. Световая отдача люминесцентных ламп выше, чем ламп накаливания, в 4—5 раз, а энергетический к. п. д. больше в 1,5— 2 раза.
Средняя продолжительность горения люминесцентных ламп мощностью 15—80 вт составляет не мепее 5000 ч, после чего средний световой поток должен быть по ниже 60% номинальных значений с учетом допускаемого отклонения светового потока и световой отдачи па минус 10% номинальных значений.
Параметры люминесцентных ламп меньше зависят от напряжения сети, чем параметры ламп накаливания. При повышении напряжения, например, на 20% срок службы люминесцентных ламп, работающих в схеме с дросселем, снижается на 50%. при этом у ламп накаливания он падает больше чем в 10 раз. Г. 11. Рохлин 1 при отклонении напряжения сети до ±10% изменение параметров лампы рекомендует определять из соотношения
где Л — соответствующий параметр лампы;
АЛ — его изменение;
тл — коэффициент для соответствующего параметра;
ДГ7С — изменение панряжения сети;
Uс — напряжение сети.
Для схемы с дросселем тпд имеем примерно следующие значения: по току rnt 2,2; по мощности тр 2; по потоку 1,5.
Люминесцентные лампы чувствительны к изменению окружающем температуры. Максимальная светоотдача соответствует температуре окружающего воздуха 291—298“ К. При перегреве лампы снижается световой поток и изменяется его цвет. При понижении температуры окружающего воздуха увеличивается время разгорапия ламмы. Так, при температуре от 283 до 308" К время разгорания 80-ваттной лампы п стеклянной трубке диаметром 55—65 мм увеличивается в 2 раза. Надежность зажигания резко снижается при одновременном понижении температуры и напряжения сети. Для обеспечения надежного зажигания выпускаются специальные лампы с пониженным давлением аргона.
’Г.Н. Рохлин- Газоразрядные источники света. М., «Энергия», 1966.
62
Люминесцентные лампы обладают’рядом достоинств по сравнению с лампами накаливания, основными из которых можно считать: высокое качество спета, большой срок службы, экономичность, низкую температуру нагрева трубки, малую яркость, стойкость протип сотря сений.
К недостаткам следует отнести: чувствительность к колебаниям температуры окружающего воздуха, пульсацию светоного потока, зависимость срока службы от частоты включении, низкий коэффициент МОЩНОСТИ.
Для зажигания лампы необходима эмиссия электронов из катода. 11 ри питании лампы переменным током роль катода и анода электроды выцолишот попеременно.
Для снижения распыления оксида пород пуском лампы, к моменту зажигания разряда, необходимо обеспечить оптимальную температуру катода, примерно 1200—
1300 К. Такой режим а д б
включения называют нус- /^П
ком с предварительным III Щ WJ \\\|
подогревом электродов ijj (I Ijj 'll 111 ll-лампы. *—? l=*7
Иногда применяется
зажигание без предвари- Рис- положения стартера во время пуша лампы тельного подогрева элек-
тродов, так называемое холодное, или мгновенное зажигание. В связи с тем что электроды лампы при этом имеют температуру ниже необходимой для начала термоэлектронной эмиссии, к лампе подается достаточно высокое напряжение, обеспечивающее зажигание в пей разряда. Напряжение зажигания можно снизить устройством проводящей полосы, располагаемой, как правило, на наружной поверхности трубки и соединенной с одним из электродов через защитное сопротивление.
При подогревной схеме с применением стартера процесс пуска происходит в следующем порядке. Прп включении лампы (рис. 2-3, б) ток из сети проходит через электроды лампы Л 7, неоновый стартер Л2 и дроссель Др. В неоновом стартере (рис. 2-4) вследствие возникновения тлеющего разряда между его электродами, длящегося в среднем 0,5—1 сек, выделяется тепло, под воздействием которого биметаллический электрод, изгибаясь, коснется второго электрода (рис. 2-4, б). При возникновении металлического контакта между электродами (в течение 1—2 сек) ток, протекающий через электроды лампы, нагревает их до 1100—1250° К, а тлеющий разряд прекращаете»!. Биметаллическая пластинка, остывая, стремится занять первоначальное положение и разрывает цепь тока (рпс. 2-4, а).
11 момент размыкания цепи за счет высвобождающейся энергии магнитного поля дросселя напряжение на электродах лампы повышается до 300— 500 в. Тлеющий разряд п иоппзиропаппом аргоне внутри лампы переходит в полный разряд в нарах ртути. Лампа начинает светиться. Необходимости в подогреве электродов работающей
лампы нет, так как температура будет поддерживаться за счет бомбардировки их ионами газа.
Напряжение на лампе во время ее работы падает до величины потенциала горения лампы, который обычно составляет примерно половину напряжения сети. Повторное включение стартера не происходит, так как величина потенциала зажигания его подбирается выше потенциала зажигания лампы. При загорании лампы сопротивление се резко уменьшается. Это приводит к увеличению тока, протека ющего через ламцу. Увеличение тока вновь вызовет уменьшение сопротивления лампы, что приведет опять к увеличению тока, п так до тех пор, пока лампа не разрушится. Практически это происходит мгновенно. Для ограничения рабочего тоня лампы и поддержания устойчивого дугового разряда при включении его па переменное напряжение служит дроссель. При установке дросселя разрушения лампы не происходит, но снижается коэффициент мощности светильников с люминесцентными лампами до 0,5—0,0.
Для улучшения коэффициента мощности до 0,8—0,9 устанавливается конденсатор СЗ (см. рис. 2-3), а для снижения помех при теле-п радиоприемах — конденсатор С4.
В том случае, когда необходимо значительное снижение радиопомех, на вход схемы устанавливают дополнительно конденсаторы С1 н С2. Применение дросселя с симметрированной обмоткой, состоящей из двух частей с одинаковым числом витков, расположенных на одном сердечнике, также способствует снижению уровня радиопомех.
Стартерные схемы включения люминесцентных ламп просты. Пускорегу.тирующие аппараты (ПРА) имеют небольшие размеры и вес, малые потери мощности и небольшую стоимость.
Вместе с этим стартерные схемы обладают существенными недостатками. Стартеры тлеющего разряда имеют большой разброс времени контактирования, малую скорость разрыва контактов и возможность их залипания. Надежность работы стартера зависит от уровня напряжения и питающей сети. Перед повторным зажиганием необходимо время для остывания биметаллического электрода.
При стартерном зажигании лампы каждый процесс, состоит из 5—6 следующих одна за другой попыток зажечь лампу. Это приводит к дополи пчельном у расходу оксида электродов, что снижает срок службы и надежность работы лампы.
Широкое применение люминесцентных ламп потребовало повышения надежности осветительных установок. Одним из способов повышении надежности является применение бссстартерпых схем зажигания.
Дли схем с предварительным подогревом катодов возможны три способа бесстартерного зажигания ламп:
1) напряжение холостого хода ПРА подается па лампу одновременно с напряжением предварительного подогрева электродов;
2) напряжение холостого хода ПРА подается на лампу только после предварительного подогрева ее электродов;
3) после необходимого предварительного подогрева электродов резко увеличивается напряжение 1IPA или понижается напряжение зажигания лампы.
Песетартсрные схемы зажигания ламп с предварительным подогревом электродов делятся на резонансные, трансформаторные и комбинированные.
Резонансные схемы просты, но из-за ряда недостатков (влияние емкости на форму кривой тока, большая вероятность появления холодных зажиганий) распространения не получили.
Наибольшее практическое применение нашли трансформаторные схемы быстрого пуска с накальным трансформатором или с автотрансформатором.
На рис. 2-5 приведены схемы двухлампового ПРА для включения ламп мощностью 125, 150 и 200 пт. Лампы (рис. 2-5, а) включаются последовательно на линейное напряжение 380 в. Накальный трансформатор включен через часть обмотки дросселя па фазное напряжение 220 в. что обеспечивает повышенное напряжение холостого хода, снижение остаточного подогрева электродов и уменьшение потери энергии. При работе лампы подогрев электродов осуществляется током повышенной частоты в результате вычитания несинусоидального напряжения на дросселе из синусоидального напряжения сети.
Схема, изображенная на рис. 2-5, б, отличается от рассмотренной выше тем, что в пей создается дополнительная групповая нейтраль. Схема используется для включения ламп мощностью 200 вт.
Комбинированные схемы зажигания люминесцентных ламп с использованием трансформатора или автотрансформатора с большим рассеянием и резонансного контура нашли применение в светильниках наружного освещения.
При бесстартсрлом зажигании без предварительного подогрева катодов дли достижения высокого зажигающего напряжения 400— 500 в используются автотрансформаторы с большим коэффициентом
5 Заказ 2112 ^5
трансформации, резонансные и комбинированные схемы, состоящие из элементов резонансной схемы и автотрансформатора с большим рассеянием.
Бесподогренпый способ зажигания не получил широкого применения. Для схем с автотрансформатором характерны большие потери мощности, которые могут составлять 30—40% мощности лампы. Резонансная схема, имеющая за счет конденсатора несколько лучший коэффициент мощности, может использоваться для ламп с проводящей полосой.
а — двухолектродиая; б — четыретолситродпая: 1 —
-чварпевзя трубка; г — сопротивления
При работе люминесцентной лампы в сети переменного тока каждые пол периода изменяется полярность электродов и и каждый полупериод происходит зажигание и погасание разряда в лампе. В связи сжатии световой поток лампы изменяется — пульсирует с двойной частотой по отношению к частоте сети. При освещении таким потоком движущихся или вращающихся предметов может возникнуть стробоскопический эффект.'Это явление опасно тем, что, например, вращающиеся части машин при кратности частоты пульсации с угловой скоростью их вращения будут казаться неподвижными, а при меньшей частоте вращение будет зрительно восприниматься вращающимися в обратном направлении по сравнению с действительным.
Для снижения пульсации одноламповые светильники следует включать в разные фазы сети или применять специальные схемы включения.
Ртутная лампа высокого давления ДРЛ (дуговая, ртутная с люминофором) состоит из стеклянной колбы (рис. 2-6), внутри которой помещается ртутно-кварцевая-горелка, наполненная инертным газом аргоном и парами ртути рабочим давлением 50— 70 н/см*. Внутренняя
поверхность стеклянной колбы, в которой помещается горелка, покрыта слоем люминофора. Наибольшее распространение в качество люминофора получил фторогермапат магния. Для поддержания стабильности люминофора колба лампы заполняется углекислым Ганом.
Лучистый поток- лампы ДРЛ складывается из лучистого потока р гутно-кварцевой горелки и потока люминесценции, прошедших через слон люминофора и колбу.
Световая отдача ламп ДРЛ высокая и в зависимости от мощности и конструкции находится в пределах 39—53 лм/вт.
Промышленностью выпускаются лампы ДРЛ на мощность 80, 125, 250, 400, 700 и 1000 вт, на напряжение сети переменного, тока 220 в. Средний срок службы ламп составляет 8—12 тыс. ч.
Ртутно-кварцевые горелки изготовляются двухэлектродные (без зажигающих электродов) и трех- и четырехэлектродные (с одним или двумя зажигающими электродами).
Включение в сеть и зажигание двухэлектродной лампы осуществляется по специальным схемам. Принципиальная схема включения двухэлектродной лампы изображена на рис. 2-7, а. При включении лампы конденсатор С1 заряжается и при определенном напряжении разряжается на дополнительную обмотку II дросселя через разрядник Р. В основной обмотке I дросселя при этом возникает импульс высокого напряжения, который зажигает лампу.
Схемы включения ламп с зажигающими электродами (рис. 2-7, б) проще и надежнее. В этой схеме газовый разряд вначале возникает между зажигающими электродамп, а затем начинают действовать основные электроды.
Со снижением внешней температуры лампы повышается напряжение, необходимое для ее зажигания. Например, при 293° К напряжение зажигания U3 находится в пределах 130—150 в, а при 243° К — в пределах 190—210 в. Остальные характеристики изменяются незначительно.
При медленных изменениях напряжения в питающей сети в пределах ±10% световой поток лампы Ф изменяется в соотношениях
ДФ „ ьи ф ’- 2~
Дуговая ксеноновая ла^па ДКСТ представляет собой стеклянную трубку, в которой в ксеноне происходит дуговой электрический
(2-7)
разряд. Лампы изготовляются мощностью до 100 квт и включаются непосредственно в сеть 380 в без балластного сопротивления. Для питания их применяются отдельные трансформаторы. Срои службы ламп 500 ч. Лампы применяются для оснащения больших площадей (открытых складов, железнодорожных станций и т. п.).
В настоящее время ведутся работы по созданию ламп накаливания с иодным циклом (ДРИ). Принцип работы этих ламп заключается втом, что в лампу и водится элемент или элементы, излучение которых хотят получить не в чистом виде, а н форме простейших химических соединений, имеющих более высокую упругость пара. 11ри определенной температуре стенок колбы эти соединения, испаряясь, попадают в зону разряда, где под действ нем высокой температуры происходит их разложение па атомы, возбуждение и излучение. Диффундируя за пределы разрядного канала в зону пониженной температуры, атомы опять воссоединяются в первоначальное состояние. Цикл замыкается. Этим самым поддерживается необходимая упругость пара в разряде без расхода вещества.
Наибольшее применение для создания замкнутых циклов получил я галоидные соединения некоторых элементов и особенно их иодиды (NaJ, T1J, IxiJ).
Наибольшую световую отдачу имеет разряд в Hg -|- T1J + N;aJ (до 105 -110 лм/вт при 600 вт).
Световая отдача лампы ДРИ мощностью 400 вт после 100 ч горения составляет 84 лм/вт. Затем происходит более быстрое снижение световой отдачи, чем у ламп ДРЛЦпри 0000 ч 58 лм/вт).
Перспективными являются работы по созданию генераторов когерентного света, основанных на использовании явления индуцированного излучения. Генераторы когерентного света Дают возможность получить когерентные световые пучки высокой интенсивности, монохроматичности, направленности и стабильности.
2-4. ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Различают два типа осветительных приборов: светильники и прожекторы.
Свет и л ь п и к о м называется устройство, служащее для перераспределения, фильтрации или преобразования светового потока лампы или нескольких ламп и содержащее псе необходимые детали для Установки и защиты ламп, а также для присоединения их к источнику питания.
Пространственное распределение светового потока достигается применением различного типа отражателей, в которых используется в основном явление отражения.
Предохрапепие глаз работающих от слепящего действия осуществляется применением рассеивателей. Рассеиватель представляет собой устройство, применяемое для изменения пространственного распределения светового потока и основанное преимущественно на яйлении рассеивания. В качестве рассеивателей используются мегал-68
личеекие конструкции или конструкции из прозрачного, матированного, молочного или опалового стекла.
Основными характеристиками светильников являются кривая силы света, коэффициент полезного действия и защитный угол.
Кривой распределения силы света называют кривую, лежащую и плоскости, проходящей через световой центр источника, и изображающую обычно в полярных координатах силу света источника и функции угла, отсчитываемого от заданного направления. Для симметричных источников света дается лини, половина продольной кривой распределения силы спета. На рис. 2-8 приведена кривая распре
деления силы света светильника
«Универсалы».
Коэффициентом полезного дей-
ствия светильника т|со называют отношение светового потока светильника Фс„ к световому потоку лампы, установленной в нем Фл,
Защитный угол светильника (угол прямого выхода) представляет собой угол, измеренный от надира, между вертикальной осью светильника и тем направлением линии зрения, выше которого лампы и поверхности высокой яркости уже не видны.
В зависимости от условий среды в помещениях фабрик применяются различные ио конструкции
светильники.
Светильники, дли нормальных производственных помещений (с нормальными условиями среды). Наибольшее распространение получили светильники «Универсалы», которые изготовляются в двух исполнениях: открытом (без рассеивателя У) и защищенном (с рассейпателсм Уа). Светильники рассчитаны на работу в сети 127—220 в с лампами накаливания мощностью 200—500 пт.
Обозначения светильников расшифровываются так: У — «Универсалы», У, - «Универсаль» с рассеивателем (затенителем); цифры соответствуют мощности лампы в ваттах.
Светильник У3-2(10 (рис. 2-9) состоит из отражателя I, корпуса 2. рассеивателя 8 и лампы 7. К верхней части корпуса винтами 3 прикрепляется фланцевый патрон 4 пли скоба для установки патрона на ниппеле. Отражатель крепится к корпусу пинтами J. Рассеиватель с матироваппой изнутри нижней половиной служит для снижения блесткости светильника. Он крепится к отражателю тремя винтами 6". Заземление светильников осуществляется с помощью специального
пиита, который находится в верхней части корпуса светильника. Светильники «Универсал ь» являются светильниками прямого света,
среднего светораспределения. Усредненные кривые силы света для
условной лампы со световыми потоком 1000 лм приведены на рис. 2-7.
Защитный угол светильника 15°.
Светильник «Глубоко-излучател ь* изготовляется нескольких видов: ГЭ, ГС, ГСР. Обозначения расшифровываются следующим образом: Г — глубокоиз-лучатель, Э эмалированный, С — со средней концентрацией светового потока, Р с ртутной лампой ДРЛ; цифры соответствуют мощности лампы в ваттах. Сиетильники рассчитаны на работу с лампами накаливания мощностью 500—1000 вт в сети напряжением 127— 220 в и лампами ДРЛ мощностью 250—750 вт, в сети напряжением 220 в. При установке ламп ДРЛ
изменений в конструкции светильника не требуется. Пускорегулирующая аппаратура устанавливается отдельно. Светильники «Глубокоиллучатель» изгото-
вляются также и концентрированного светораспределения с лампой
накаливании до 100 вт (Гк-100) и с лампой ДРЛ (ГкР-250). Cxi ма включения в сеть лампы ДРЛ светильника ГкР аналогична схеме, изображенной на рис. 2-7.
Люминесцентные светильники для общего освещения ОД (рис. 2-10) рассчитаны на работу с двумя люминесцентными лампами
70
мощностью 40—80 вт в сети напряжением 220 и. Светильники изготовляются со сплошным отражателем (ОД), с отражателем, имеющим отверстия в верхней части (ОДО), с экранирующей решеткой (ОДР и ОДОР) и без нее (ОД и ОДО). Цифры в обозначении лампы (например, ОДР-2 X 40) соответствуют числу ламп и мощности лампы в пат тих. Для включения светильника в его корпусе смонтирован нуско-регулирующпй аппарат.
Светильник ПВО-1 (пылевлагозащищенный, люминесцентный, нерпой модификации) предпазпачеп для помещений с повышенным содержанием ныли и относительной влажностью более 75%. Этот
светильник отличается от светильников для нормальных условий среды тем, что уплотнение внутреннего объема его осуществлено резиновой прокладкой по периметру корпуса под рассеивателем.
Светильники для фабрик с тяжелыми, условиями среды.. На обогатительных, агломерационных и брикетных фабриках нередко встречаются сырые и пыльные помещения с химически активной средой. В этих условиях могут использоваться светильники СХ, ФИ-60, ПГ-60. ПГТ-100, НГТ-ЮОм, ПГМ-500, УМП-500.
Светильник СХ (рис. 2-11) рассчитан на лампу накалпванпя мощностью 60—500 вт в сетях напряжением 127—220 в для эксплуатации в сырых и пыльных производственных помещениях с химически активной средой. Обозначение лампы расшифровывается тик: С — светильник, X - для химически активной среды. Цифры после буки соответствуют мощности лампы в ваттах.
71
Светильник ФМ-60 (рис. 2-12) применяется для освещения помещения с повышенным содержанием ныли и относительной влажностью воздуха, превышающей 75%. Светильник предназначен для эксплуатации в сетях напряжением 127—220 в с лампой 60 вт. Буквы в обозначении расшифровываются так: Ф — фарфоровый. М — с матированным стеклом.
В полугерметичиом исполнении выпускаются светильники ИГ-60.
На базе светильников «Глубокоизлучатель» и «Универсалы изготовляются пылезащитные светильники ГПМ-500 и УПМ-500. Уплот
нение в этих светильниках достигается за счет диска из теплостойкой ренины с отверстием для колбы лампы накаливания. Герметизированные светильники по сравнению
водежпооти против взрыва
с негерметизпроваппыми имеют к. и. д. на 10% меньше, а вес — несколько больше. На углеобогатительных и брикетных фабриках широко применяются светильники в рудничном исполнении. Рудничные светильники PH не имеют взрывозащиты. Корпус светильника делается из стали или алюминиевых сплавов. Лампа накаливания или люминесцентная лампа (в зависимости от типа светильника) защищается от механических повреждений стеклянным колпаком или трубкой, поверх которой устанавливается решетка из стальных прутков.
Светильники PH изготовляют с лампами накаливания мощностью 60—200 пт, а с люминесцентными лампами — мощностью 15—80 ит. Светильники могут применяться в фабричных иомешениях, не опасных по газу или пыли.
72
Светильники РП имеют уровень и вид взрывозащиты — повышенная надежность против взрыва. Защитный колпак у этих светильников выдерживает энергию удара до 2,9 п-м. Все части светильника, па которых возможны опасные искрения или нагрев при нормальном режиме работы, а также контакты патрона, где могут возникнуть опасные искрения при замене лампы, помещаются во взрывопспропи цаемую оболочку.
В светильниках применен патрон под нормальный ламповый цоколь. При вывинчивании лампы разрыв цепи тока в патроне происходит сначала во взрыпопепроницаемой камере (в небольшом изолированном пространство), а затем, уже при отсутствии напряжения, между цоколем лампы и контактным пружннпщпм штифтом патрона.
В резьбовых патронах допускается размыкание цепи непосредственно между центральными контактах™ лампы и патрона (рис. 2-13), если при вывинчивании лампы в момент ее отключения цоколь соприкасается с резьбой патрона не менее чем двумя полными витками.
Зажигание рудничных люминесцентных светильников осуществляется по схеме с подогревом. Изготовляются такие светильники в исполнении PH и РВ. В светильниках РВЯ (рудничный взрынезащищенный люминесцентный) токоведущпе части, на которых возможно образование опасных температур, электрических искр и дуг, автоматически отключаются от источника тока при разрушении защитного светопропусвающего элемента. Отключение электродов происходит за время не более 4 мсек при накальных схемах зажигания н менее 10 мсек — при бознакальных. Светильники PH Л и РВЛ изготовляются с лампами мощностью 20—80 вт.
Кроме рудничных снетильников, на фабриках могут использоваться светильники повышенной надежности против взрыва и во взры-вонепропицаемом исполнении, предназначенные для взрывоопасных помещений и наружных установок. Повышенная надежность против взрыва в таких светильниках достигается применением взрывонепро-пицаемого патрона и герметичной оболочки. Светильники этого типа выпускаются с лампами накаливания и ДРЛ-250.
Светильники во взрьтвонепропицаемом исполнении ВЗ'Г и В4А предназначены для помещений первой и третьей категории взрывоопасных смесей групп Т1 и Т2 соответственно 179]. Светильник состоит из прочного литого корпуса, защитного колпака, защитной сетки и взрьтвопепропицаемого патрона. Взрывозащита светильников достигается взрывонепроницаемыми зазорами и прочностью деталей оболочки. Светильники выпускаются для ламп мощностью 60—300 вт.
II р о ж е к т о р ы. Прожектором называется осветительный прибор. и котором свет концентрируется в ограниченном пространственном угле при посредстве оптической системы (зеркал или линз) для усиления силы света.
Прожекторы характеризуются следующими основными величинами:
1) максимальной силой света /тох, излучаемой в направлении оптической оси прожектора;
2) полезным углом рассеяния, который характеризует границы спотового пучка (угол, и пределах которого максимальная сила света уменьшается в 10 раз);
3) коэффициентом полезного действия прожектора — отношением полезного светового потока прожектора к световому потоку источники спета.
Для освещения складов, железнодорожных станций и больших площадей применяются прожекторы залипающего света ПЗ (рис. 2-14) и ПС. Прожектор состоит из железного или алюминиевого корпуса, и котором помещается стеклянный или металлический отражатель. Материал отражателя указывается третьей буквой в обозначении типа прожектора, например, ПЗС — со стеклянным отражателем, ПЗМ пли ПСМ —- с металлическим отражателем. Цифры после буки соответствуют диаметру рефлектора (отражатели) в сантиметрах. Передняя часть корпуса прожектора закрывается стеклом. Для установки лампы имеются патрон п фокусирующее устройство. Прожектор можно поворачивать в горизонтальной и вертикальной плоскости.
У прожекторов световой поток концентрируется в пределах малого телесного угла, поэтому для них кривая распределения силы света изображается в прямоугольных координатах.
2-5. СНЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
При выполнении светотехнических расчетов определяются следующие основные параметры осветительной установки: 1) источник света; 2) тип осветительного прибора; 3) освещенность и коэффициент запаса; 4) система освещения; 5) размещение осветительных приборов в освещаемом пространстве.
При выборе источника света следует руководствоваться не только достоинствами и цепей ламп, но учитывать цену пускорегулирующих устройств и светильников. Люминесцсптпоо освещение следует принимать в том случае, когда необходимо распознавание цветовых оттопков или оно может принести заметное повышение производительности труда, снизить утомление зрения рабочих или по архитектурнохудожественным соображениям.
Лампы ДРЛ рекомендуется применять в высоких производственных помещениях, например цехах дробилок, мельниц. Кроме того, они могут применяться для освещения открытых складов полезного ископаемого или концентрата.
Выбор осветительного прибора производится с учетом условий среды, требований к спето распределению и его цепы.
Выбор освещенности и коэффициента запаса производится согласно строительным нормам и правилам. Освещенность можно принимать по табл. 2-2.
В процессе эксплуатации наступает старение лампы. Защитный колпак п отражатели загрязняются. В связи с этим световой поток источника света спижаотсн. Для того чтобы в процессе эксплуатации оспещеиность не была ниже нормированной величины, в расчетах принимается коэффициент запаса к3. повышающий расчетную осне-щеппость по сравнению с нормативной. Зггпчеппя коэффициента запаси принимаются равными: при лампах накаливания для помещений 1,3—1.7, для наружного освещения 1,3—1,5; при газоразрядных лампах для помещений 1,5—2, для наружного освещения 1,5.
Рекомендуемые освещенности различных помещений
Паимеиоваппс помещений
оспсщсп-
Проиаводствениые помещения фабрики
Диспетчерский, щиты, помещения глазных щитов подстанций . . Помещения щитов низшего напряжения, машинные помещения Камеры трансформаторов м выключателей, коридоры управления Машинные аалы компрессоров, вакуум-насосов, вентиляторов . . Механические и ллоктроремоптпые мастерские..................
Конторские помещения .......................................
Душевые ....................................................
Закрытые сгустители, закрытые склады РУДЫ, концентрата, топлива и т. д. (в местах складирования), туппель хвостоправодов, водопроводный туппель.....................................
Помещения элеваторов и обратного хода агломашипы, галереи конвейеров, закрытые площадки батарейных циклопов, проходы для персонала, подвалы (проходы между фундаментами), помещения эксгаустеров, мельниц, флотационных машин; площадки нульноделителей и рееппероп, шуровочные площадки, помещения приемки и хранения реагентов .....................
Помещения конвейеров, надбункерное, иаз'оноонрокндывателей, литятслсй, смесителей, газоходов л глдрошклонов, перогру аочные узлы, отделения вращающихся и барабанных печей, приготовления реагентов ....................................
Помещение грохотов, дробилок, насосов и отсадочных машин Отделения дымососное, экстаустерное, электромагнитных сепараторов и конусов; вакуум пасоспая; монтажные площадки . . . Открытые сгустители ........................................
Открытые склады известняка, тошшва, руды и т. д.:
па участках складпроиавия л переходных площадках .... в местах работы механизмов и разгрузки вагонов..............
Открытые площадки батарейных циклонов.......................
Открытые площадки выгрузки, дробления, з'рохочепця а охлаждения агломерата ...........................................
Применяется несколько методов расчета электрического освещения: 1) точечный; 2) по коэффициенту использования светопого потока; 3) по нормативным шиичипам; 4) по удельной мощности.
Точечный метод. Наиболее точным, во и более трудоемким следует считать точечный метод, применяя который можно обос-печить заданную освещенность и ее равномерность (Етвх: fi’min) в определенной точке освещаемой поверхности. Метод применяется при расчете освещения отпетствсппых цехов, а также локализованного местного и наружного освещения, конвейерных галерей и туннелей. В зависимостям от категории помещении выбираются мощность лампы, тии светильника и расчетная высота его подвески. На плане намечаются места установки светильников.
Допустим, что от светильника луч света 1а (рис. 2-15) под углом а падает в точку О па плоскости, расположенной перпендикулярно ему.
Освещенность в точке О на этой плоскости
Л|< = да-
Освещенность па горизонтальной плоскости в точке О
= (2-9)
При расчетах удобнее оперировать не расстоянием от источника света до освещаемой точки, а высотой подвески h светильника. Тогда формула примет виД
g,= - (2.10)
Освещенность в вертикальной плоскости 1g и. (2-11)
Как видим, для использования полученных формул необходимо знать силу' света источника в данном направлении. Эта величина берется из кривой распределения силы спета принятого типа светильника, ио, как было отмечено ранее, эти графики построены для условий лампы со световым потоком Ф — 1000 лм, а поэтому переход к принятой лампе с действительным потоком Фд учитывается коэффи-«"“ТОМ C = -jSs--
С учетом коэффициента запаса fcs, в окончательном виде формулы примут вид

(2-12)
£“-----к
tga,
(2.13)
где 1а — сила света лампы под углом а, определяемая из кривой распределения силы света принятого светильника.
При расчете освещения галерей или подобных им помещений, когда светильники подвешены невысоко над освещаемой поверхностью, но на близком расстоянии друг от друга, учитывают влияние соседних светильников (рис. 2-16).
В этом случае формулы горизонтальной освещенности под светильником (точка Л) и между светильниками (точка Б) запишутся:
С(2Гаге.г
(2-14)
Егв--
«« । га,cosa «а) клЬ?
(2-15)
Пример 2-1. Выбрать тин светильников и определить расстояние между ними для освещения галереи (см. рис. 2-16), по которой транспортируется уголь лепточпым конвейером. Высота галереи 2,3 м. Минимальная освещенность Дп-Дп = 10 лк.
Решение. Принимаем: светильник Р11-100 с лампой накаливании мощностью 100 пт на напряжение 220 в, со световым потоком 1050 лм; расстояние между светильниками a = 4 м; коэффициент запаса к3 — 1,3.
Высота подвеса светильника пад долом галереи h = 2,3 — 0,3 = 2 м (0,3 — расстояние от лампы до потолка галереи).
Определяем значения углов, под которыми лучи надают в точки А и Б освещаемой поверхности:
cos ax — 0,4462;
tx, = 63" 30';
cos aa = 0,7071;
1 .(.'> (65.5 0,4462» — 69)
Горизонтальная освещенность в точке В
cos as — 0,3156.
По кривой распределении г.илы света или по таблицам [20, 66] для светильники РП-100 с лампой мощностью 1000 вт определяем силу света в направлении вычисленных углов.
Горизонтальная освещенность в точке
_ 2C(^,e<’s3a!1- .-/iBC,os3!z3) 2 1.05 (68 • 0,7071я+ 63 • 0.3156»)
гС’ М2 ’ 1,3-2»
Выбранные светильники и расстояния между ними обеспечивают минимальную освещенность (£m|a«v ЯгВ).
Расчет по методу коэффициента использования светового потока. При расчетах по этому методу кроме светового потока, падающего па освещаемую поверхность, учитывается часть его, отраженная от стен и потолка помещения. Метод применим для расчета только общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей.
Отношение светового потока Ф, падающего па расчетную плоскость, к полному потоку Фе, создаваемому всеми источниками енота в освещаемом помещении, называют коэффициентом использования осветительной установки
(2-1С)
Коэффициент использования осветительной установки зависит от расположения светильников, их характеристики, а также от геомет-78
рических размеров и окраски помещения. Геометрические размеры помещения и высота подвески светильников над освещаемой поверхностью h учитываются пеличипой, называемой показателем помещения.
где А и В — соответственно ширина и длина освещаемого помещения, м.
Для определения величины коэффициента использования осветительной установки пользуются табл. 2-3. Приближенное значение коэффициентов отражения стен и потолка приведено в табл. 2-4.
При световом потоке, падающем на поверхность 5, средняя освещенность
Ф
5
Нормируется минимальная освещенность. Переходя от средней освещенности к минимальной, примем
Т а б л и ц а 2-3
Коэффициенты использования светового потока некоторых светильников
«Универсаль» «Водопылеие-
без затенителя с затените ле» проницаемый»
рп. % 30 50 70 30 70 30 50 50 70 70 30 30 50
Ре- % 10 30 50 10 50 50 30 .‘>0 50 70 10 30 30
Коэффициенты использования », %
05 •И 24 ?8 14 17 21 14 ,» 20 22 11 13 13
0,6 97 30 34 19 22 26 19 21 25 2? 33 1 5 17 19
0,7 32 35 38 23 26 29 ?з 24 29 30 38 19 91 23
0,8 35 38 41 26 28 32 2Ь 26 31 33 21 23
0,9 38 40 44 28 30 34 27 29 33 35 43 22 25 26
1.0 40 42 45 30 32 35 29 31 34 37 23 26 27
1 .1 49. 44 31 33 36 30 32 36 .зх 46 25 27 28
1,23 44 46 48 33 35 37 31 4Z. 38 41 48 26 29 30
1,5 46 48 51 35 36 40 34 37 41 44 51 27 31 32
1.7'* 48 50 53 37 39 41 36 39 43 46 ЬЗ 30 33 34
2,0 эо 52 55 40 43 38 41 45 4« Ы1 32 34 36
9 52 54 50 40 42 z. S 40 43 47 50 57 33 36 38
2.5 Ь5 59 42 44 46 44 45. 48 52 58 36 38 39
3,0 по ;17 oil 43 45 47 44 47 ‘>1 54 60 38 39 41
3 56 58 «1 44 4(1 48 4.г| 49 52 63 41 41 4Я
4.0 57 5*1 62 л 5 47 49 46 50 54 59 64 41 4 ' 45
5,0 58 60 63 46 48 51 48 52 Ь6 61 6Ь чч 46
79
Т а б л и ц а 2-4
Приблизительные значения коэффициентов отражения стен и потолка
Отражающая поверхность Коэффициент
Побеленные стены с окнами, закрытыми белыми шторами, потолок побеленный Стены побелены, по окпа по завещаны; потолок побелен в сырых помещениях', чистый бетонный и светлый деревянный потолок Бетонный потолок в грязных помещениях; деревянный потолок; бетонные степы с окнами; стопы, оклеенные светлыми обоями Стены и потолки с большим количеством темной пыли; сплошная стеклянная стена, не закрытая шторами; красный кирпич неоштукатуренный; стопы с темными обоями 70 50 30 10
Общий световой поток всех светильников с учетом коэффициента запаса
. СНП
Поправка на минимальную ослопщшюсть составляет в среднем Z = 1,1-г-1,3 для большинства светильник on.
Требуемое число светильников
(2-18)
где Фл — световой поток лампы принимаемого светильника.
Пример 2-2. Рассчитать освещение помещения диспетчерского щита разме-
ром: длина А = 8 м, ширина В = 5 м, высота П — 3 м. Минимальная освыцвн-
Р е пт е н и е. Высота подвеса светильников над рабочей поверхностью (на уровне 1 м от иола)
k-(H — 1)/г—(4 —1) • 0,7 = 2,1 и.
где к = 0,7 — коэффициент, учитывающий отношение высоты подвески светильника над рабочей поверхностью к расстоянию от потолка до рабочей поверхности.
Показатель помещения
, АВ 8,5 411 - .
Л(Л+5) 2,1 (8 + 5) 27.3 ь
Принимаем светильники «Люцетга» цельпал. По табл. 2-3 определяем коэф-цент использования осветительной установки т| — 0,51.
Принимая коэффициент запаса к3 = 1,3, находим общий световой ноток
>2 =
-4180 лм.
Выбираем ламиу мощностью 200 вт на напряжение 220 в и но ее характеристике определяем световой поток Фл = 2700 ли.
Требуемое число свиильииков
4180
2700
= 1,55 шт.
К установке принимаем две лампы.
Р а с ч е т и о и о р м а т и иным величина м. Метод не требует громоздких и сложных расчетов. Он заключается в том, что на основании заданной «х.пощоп пости объекта выбираются тип светильника. мощность лампы и их количество. Этот метод применяется
для расчета освещения коридоров, лестничных клеток, а в некоторых случаях для расчета местного освещения. При применении метода пользуются нормативными рекомендациями (табл. 2-5).
Мощность хами для лестничных клеток нормального размера при установке светильников по одному над каждой площадкой, вт
Спстилшик М'"о СЕСЩС11П0С7 20
«Люцетта» цельная, фарфоровый плафон однолам-Шар молочного стекла 40 60 60 96 109 96 109 200
Мето д у д о л ь и о й м о щ п о с т и. Метод основан па использовании средних значений мощности в ваттах, отнесенной к 1 м2 освещаемой площади при соответствующей нормированной величине средней освещенности и среднего значения коэффициента использования осветительной установки с учетом коэффициента запаса. Расчеты по этому методу производятся тогда, когда необходимо получить ориентировочные величины мощности и расхода электроэнергии на освещение. Для конкретного помещения фабрики устанавливаются необходимая освещенность рабочего места, тип светильника и высота подвески его над освещаемой поверхностью. Расстояние между светильниками определяется по формуле
L = hm, (2-19)
где т — коэффициент, учитывающий наивыгодпейшее отношение расстояния между светильниками к расчетной высоте (табл. 2п6).
Приняв по справочникам значение удельной мощности, находим общую мощность ламп, необходимую для освещения поверхности 5,

6 Заказ 2112
Таблице 2-6
ыгоднсйшее отнишенпс расстояния между светильниками к расчетной высоте подвески
«Уштерсвль» без затепителя и с затенителем.................
«Шар фарфоровый» нолугсрметичесюш, светильники повышенной надежности н взрывобезопасные без отражателей..............
Светильники иопыпгениой надежности п взрывобезопасные с отражателями ..................................................
«Люцстта» цельная .........................................
«Глубокоизлучатолг.» эма.шролапгпгн .......................
2.0—2.3
1.6—1.»
1.8-2.0
Разделив общую мощность па количество светильников, получим расчетную мощность лампы. По таблице технических данных ламп подбираем ближайшую по мощности.
В том случае, когда мощность стандартной лампы Рг.„ значительно отличается от расчетной величины Ря.р, требуемое количество ламп пересчитывают по формуле
(2-20)
Схему расположения светильников составляют вновь, исходя из реального количества ламп.
2U. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОСВЕЩЕНИЯ
В электротехнические расчеты входят: 1) выбор схемы питания; 2) выбор напряжения: 3) определение мест расположения щитов и трассы сети; 4) выбор марки проводов.
Надежность действия осветительной установки во многом зависит от схемы питания. Необходимо либо исключить, либо ограничить случаи аварийного прекращения электроэнергии. Правилами [77, 811 предусматривается, что при проектировании осветительной установки, кроме рабочего освещения, должно предусматриваться аварийное освещение или освещение безопасности.
Аварийное освещение необходимо для продолжения работы в случае аварии в сети обычного освещения. Оно выполняется в тех помещениях фабрик, где погасание рабочего освещения и связанное с этом нарушение нормального обслуживания оборудования и механизмов может вызвать взрыв, пожар, отравление, длительное нарушение /технологического процесса, опасность травматизма в местах скопления людей и в других подобных случаях. Освещенность в местах, где необходимо обслуживание механизмов, должна быть не менее 10% требуемой по нормам дли общего освещении.
82
Освещение безопасности предназначается для того, чтобы дать позможность людям легко и уверенно достигнуть выхода в случае погасания рабочего освещения. Освещение безопасности предусматривается в местах, опасных для прохода людей, па лестничных клетках, а также и отдельных номещенинх, где одновременно могут находиться более 100 человек. Освещенность па полу от освещения безопасности должна быть не менее 5 лк. Мощйость этого вида освещения невелика. Она обычно не превышает 5 -10% мощности рабочего освещения.
Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения типом или размером, или же на них наносятся специальные знаки. Для аварийного освещения могут использоваться светильники с лампами накаливания и люминесцентными лампами. При установке люминесцентных светильников и каждом из них должно быть две лампы. Ртутные лампы ДРЛ использовать нс разрешается, так как после отключения они могут? вновь загореться только по истечении нескольких минут — когда охладятся.
Общее стационарное освещение в помещениях без повышенной опасности, выполненное постоянно установленными светильниками, осуществляется напряжением 220 в вне зависимости от высоты их установки. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте подвески светильников с лампами накаливания над полом менее 2,5 м конструкция их должна исключать возможность доступа к лампе без специальных приспособлений. В противном случае должно примениться напряжение 36 в. Светильники с люминесцентными лампами на напряжение 127—220 в допускается устанавливать на высоте мспоо 2,5 м в том случае, если исключается возможность случайного прикосновения к их контактным частям.
Местное стацпонарное освещение светильниками с лампами накаливания п помещениях без повышенной опасности осуществляется напряжением не больше 220 в, В помещениях с поптлптеппой опасностью и особо опасных применяется напряжение до 36 в. Допус кается, как исключение, напряжение до 220 в включительно для светильников специальных конструкций, которые являются составной частью аварийного освещения, подучающего нитание от независимого источника тока, или устанавливаемых в помещениях с повышенной опасностью, но не особо опасных.
При напряжениях 127—220 в допускается применять светильники с люминесцентными лампами при условии недоступности их токоведущих частей для случайных прикосновений. В помещениях сырых, особо сырых, жарких и с химически активной средой применениг люмипесцентных ламп для местного освещения допускается только в арматуре специальной конструкции.
При наличии на фабрике силовой сети с глухозаземленной нейтрал ыо напряжением 380/220 в осветительные сети подключаются к общему трансформатору. Источники спета подключаются к сети I между фазными и нулевыми проводами. В случае, если нейтраль силового трансформатора изолирована, применяется система
83
с промежуточной трансформацией, тогда в цехах для питания электрического освещения устанавливаются небольшие трансформаторы мощностью 10—40 ква напряжением 380/220 или 380/127 в. Выбор системы питания осветительных установок производится с учетом режима нейтрали трансформатора и микроклимата цеха. При атом должно удовлетворяться одно из наиболее важных требований, предъявляемых к источникам электроэнергии,- - постоянство напряжения па зажимах источников света.
На фабриках имеются разнообразные потребители, включение которых вызывает значительное колебание напряжения в сети. В некоторых случаях колебания бывают настолько значительными, что заметно снижают световой поток ламп.
Правила [81] требуют, чтобы снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещении, а также прожекторных установок наружного освещения не превышало 2,5% их номинального напряжения. У наиболее удаленных ламп освещения жилых зданий, аварийного и наружного освещения, выполненного светильниками, допускается снижение напряжения ио более 5% их номинального значения. Максимальное напряжение у ламп, как правило, должно быть не более 105% их номинального напряжения. Частота резких колебаний напряжения у ламп рабочего освещения при изменениях менее 1,5% пе ограничивается, но при изменениях 1,5—4% ома должна быть не более 10 раз в час, а при изменениях более 4% — один раз в час 1811.
При наличии нескольких трансформаторов для пптанпя рабочего освещения выбирают тот из них, па зажимах которого колебания напряжения меньше, /[ля сетей, питающих светильники аварийного и местного освещения, ограничения колебаний напряжения не устанавливаются.
Осветительную сеть, прокладываемую от трансформатора до светильников пли розеток, можно разделить на питающие и групповые л инии.
К питающим относятся линии, прокладываемые от трансформатора (подстанции) до групповых щитков.
Групповыми называют линии, прокладываемые от групповых щитков до светильников и штепсельных розеток.
Схема питающих сетей в основном зависит от типа подстанций. Наиболее часто применяются схемы питания от встроенных подстанций с распределительным щитом и без него, а также питание от отдельно стоящих подстанций.
Передача электроэнергии от встроенной подстанции с распределительным щитом осуществляется по одной или нескольким питающим линиям, защищаемым плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. Каждая линия питает один или несколько групповых осветительных щитов (рис. 2-1.7, а). Рекомендуется одной линией питать 4—5 щитов. В том случае, когда коммутационные аппараты, установленные на распределительном щите подстанции, используются не полпостью, от одного из них подастся энергия на так 84
ящик с предохранителями; « — силовой
расирсдиуикп-, !> — груиишюй щиток ри-бочего освещения; ;< rjc/ncricii лнц.,1.-авэрнйнсго освещения; 7 7 — ЛИНИЯ ~Н-тающей сети рабочего освещения; is — то >кс, аварийного
освещения
называемый магистральный щит (рис. 2-17, б). От групповых или магистральных щитов отходят групповые линии.
Когда трансформаторная подстанция не имеет распределительного щита, тогда от зажимов трансформатора через рубильник или автоматический выключатель (рис. 2-18), выбранный на полный рабочий ток, прокладывается главная магистраль. .
От главном магистрали (рис. 2-18, а) через ящики с рубильниками или автоматическими выключателями отходят вторичные магистрали. От них прокладывается линия, питающая групповые щитки. При этой системе также может примениться вариант с магистральным щитом (рпс. 2-18, б).
В некоторых цехах фабрик нет встроенных подстанций. В этом случае питание освещен ия цеха производится кабельными или воздушными
линиями от ближайших подстанций (рис. 2-19). На вводе каждой лннпи в здании устанавливается ящик с рубильниками и предохранителями или автоматическими выключателями, от которых отходят питающие линии.
J"”Шит mrf- i } станции ЧГ !
Главный корпус
Симвьи потребители
\роерузка\
от отдолмга стоящей иодотинцви
Рис. 2-20. Схемы гру'таных линий
Групповые линии сетей внутреннего оспещепия защищаются плавкими вставками или автоматическими выключателями па рабочий ток не более 20 а. Каждая линия, как правило, должна иметь нс более 20 ламп па фазу. В это число включаются штепсельные розетки.
Групповые линии в трехфазных системах с нулевым проводом могут выполняться двухпроводными (однофазными). В таких линиях при системе с глухоэа.чем.теппой нейтралью, проложенных в произ-
ЗВ
водственных помещениях, отключающий аппарат (рис. 2-20, «) обычно устанавливается только в цепи фазного провода. В системах с заземленной нейтралью сетей конторских помещений фабрик защитные аппараты по условиям пожарной безопасности устанавливаются в фазном и нулевом проводах (рис. 2-20, 6). В двух- и трехфазных
линиях с нулевым проводом предохранители пли автоматический выключатель устанавливаются только в фазных проводах (рис. 2-20, в и <?) независимо от режима нейтрали.
В трехфазной сети переменного тока без нулевого провода групповые линии применяются двух- и трехпроводные. В этом случае защитные аппараты устанавливаются во всех фалах (проводах) ответвления.
Питание аварийного освещения должно осуществляться либо от независимого источника электроэнергии, либо от второй подстанции или отдельного трансформатора. Разрешается для аварийного освещения использовать аккумуляторные светильники, которые должны находиться у рабочих мест. Иногда для питания некоторых цехов
87
пли отделений фабрик устанавливается несколько встроенных подстанций. Если подстанции питаются от независимых источников, то аварийное освещение может получать электроэнергию по перекрестной схеме (рис. 2-21).
2-7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ
И РАСХОДА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
ОСВЕТИТЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ
Для определения расчетной мощности трансформатора, а также сечения проводов осветительной сети необходимо знать нагрузку, создаваемую освещением.
Установленная номинальная мощность группы светильников с лампами накаливания
(2-24)
где Р„ — установленная (номинальная) мощность одного источника света, указанная на его колбе или цоколе.
Максимальная активная нагрузка, учитываемая при выборе трансформатора, определяется умножением установленной мощности электроприемников на коэффициент спроса,
Pu-licPy. (2-22)
Коэффициент спроса, равный единице, принимается в расчетах групповой сети освещения зданий, всех звеньев сети аварийного и наружного освещения. Для расчета питающей сети рабочего освещения зданий коэффициент спроса кс принимается согласно данным табл. 2-7.
Таблица 2-7
Значения коэффициенте» спроса кс
Мелкие производственные здания и торговые цомещепкя...........
Производственные здания, состоящие из крупных цехов...........
Административные здании, помещения общественного питания . . . Произподственные здания, состоящие из помещений средних рляме-
Лечебныс, детские, учебные учреждения. конторско-бытовые и лабораторные здания.............................................
Складские здания, электрические подстинции ...................
0.85
ОЛ 0.6
Ток, протекающий но какому-либо участку осветительной сети, определяется по формуле
/ = РуМ«С.К
(2-23)
где /сс. „
коэффициент, зависящий оттистсмы пил рассчп
тываемого участка сети, количества фаз и проводов, а также типа источника света (табл. 2-8).
Величины
коэффициента
Ас_ н для определения тока осветительной сети
Четырехпроводная (три фазы и нуль) Трехпроводная (две фазы и нуль) Двухпроводная (одна фаза я нуль) Четырсхпроводпая (три фазы и нуль) Трехнроводная (две фазы и пуль) Двухпроводная (одна фаза и нуль) Трёхпроводная (трехфязная) Двухпроводная (двухфаапая) Трехнроводная (трехфазшш) Двухпроводная (двухфазная) Трехпроводпая (трехфи зияя) Двухпроводная (дпухфлзпяя) Трехнроводная (трехфазная) Двухпроводная (двухфазная)
Установленная мощность и сетях с люминесцентными и ртутными лампами подсчитывается с учетом их к. п. д. по потребляемой мощности. Этим учитываются потери эпергии в пускорегулирующих устройствах, применяемых для оажигапия ламп.
Годовой расход активной энергии на освещение
W^Wh-o. (2-24>
где Т„_„ — годовое число часов использования максимума осветительной нагрузки (табл. 2-9).
Удельный расход электроэнергии па освещение фабрики
(2-25)
где <2ф — годовая производительность фабрики, т.
89
а) При восьмичасовом рабочем дне и двух выходных днях
Годовое число часок использования максимума осветительной
местности Наличие Тк п при количестве рабочи смен я сутки
естественного освещения ( 8 3 3 смеша и непрерывная педеля
46 Есть Нет 700 2150 2250 4300 4150 6500 4800 7700
56 Есть Нет 750 2150 2250 4300 4150 6500 4800 7700
64 Есть Нет 850 2150 2250 4300 4150 6500 4800 7700
б) При семичасовом рабочем дне и одном выходном дне
Т„. 0 при числе рабочих смен в сутки
1 8
40 650 2300 4600
4 5 С>50 2300 4600
50 800 2300 4700
55 800 2300 48(H)
60 850 2500 4800
65 1000 2500 4800
2-8. ЭКОНОМИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И БЕЗОПАСНОСТЬ ОБСЛУЖИВАНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Управление осветительными установками фабрики целесообразно осуществлять централизованно, дистанционно с диспетчерского пункта или подстанции, где имеется пос.тояппый дежурный.
Снижение расхода электрической энергии может быть достигнуто при групповом включении светильников. I! помещениях с хорошим естественным освещением светильники, соединенные в группы, располагают рядами, параллельными окнам. При слабом освещении в глубине помещения включаются только необходимые группы светильников. Групповое соединение позволит освещать те участки, где и данный момент производятся работы, например во время ремонтов, когда нет необходимости освещать весь цех. Безусловно, одним ил радикальных способов икопомии электроэнергии будет отключение осветительной установки поело окончания работ в помещении и своевременное отключение по утрам.
Не следует завышать мощность ламп против проектной величины. Увеличение мощности ламп будет отрицательно сказываться на зрении рабочих. Для предотвращения ухудшения ярения трудящихся не следует применять светильники общего и местного освещения, не обеспечивающие защиту от слепящего действия источника света. При освещении помещений люминесцентными лампами должны быть приняты меры для уменьшения пульсации светового потока и возникновения стробоскопических явлений.
Все работы, связанные с ремонтом сети, заменой ламп, очисткой светильников, должны выполняться, как правило, при отключенном напряжении.
АППАРАТУРА ЗАЩИТЫ И УПРА ВЛЕНИЯ
3-1. КЛАССИФИКАЦИЯ
И НАЗНАЧЕНИЕ АППАРАТУРЫ
Современные обогатительные фабрики располагают большим комплексом разнообразных электроустановок, работающих при различных напряжениях на переменном и постоянном токе.
Аппаратура управления предназначена для пуска, реверсирования и регулирования скорости электропривода машин и механизмов. Для этой цели используются различного тина ручные выключатели,
магнитные пускатели, контакторы, контроллеры и т. п.
Все аппараты, нашедшие применение па обогатительных фабриках, можно классифицировать по следующим признакам:
1) по роду тока — аппаратура постоянного и переменного тока;
2) по напряжению тока — аппаратура на напряжении до 1000 в и выше 1000 в;
3) но принципу действия — электромагнитная, индукционная, тепловая, ионно-электронная, фотоэлектрическая и т. д.;
4) по конструктивному выполнению — общепромышленного нормального исполнения и рудничного исполнения;
5) по назначению — аппаратура управления и защиты;
6) по способу управления — аппараты ручного управления, полу
автоматические, дистанционные и автоматические.
Защиты, применяемые в аппаратуре, используемой на фабриках, можно объединить в две группы. В первую группу входят защиты от
поражения электрическим тиком людей, обслуживающих электроустановки, и зашиты среды (цехов) от взрыва или пожара при открытом искрообразовании, а также нагрева токоведущих частей аппаратов. Основные виды защит первой группы рассмотрены п первой главе.
Ко второй группе относятся защиты электроустановок от возникающих отклонений от пормальпого режима работы, например короткие
замыкания в сети, двигателях,
трансформаторах и других электри-
ческих установках; перегрузки электроустановок; колебание или полное исчезновение напряжения.
В зависимости от вида опасности, от которой необходимо защитить олоктроустановку, в аппаратах применяются следующие основные виды защит: максимальная, тепловая, минимальная и нулевая.
3-2. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
Максимальная токовая защита предназначается для автоматического отключения электроустановок от сети при токах короткого замыкания. Защита может осуществляться плавкими предохранителями или сиециальпыми аппаратами, отключающими установку под воздействием реле, реаги- I——|
рующего на ток в цепи. I
П л а в к и о п р с д о х р а н и т е л и. По * ~~~\ конструктивному исполнению бывают предохра- йМг ~~~А нители пробочные, с закрытыми фибровыми труб-ками (ПР) и с мелкозернистым заполнителем (ПН).
Пробочные предохранители обычно примени- ТН~ с_________I
ются в установках напряжением до 380 в. Они /---й > просты по конструкции, удобны и безопасны в эксплуатации, позволяют производить смену Я]' патрона е разрушившейся плавкой вставкой без | р__________I
снятия напряжения. и I?___
Наибольшее распространение получили предо- I И х ранители с закрытыми фибровыми трубками, Устройство предохра ните, г я с закрытой фибровой чамг—.—' трубкой приведено на рис. 3-1. На концах фибровой трубки 1 насажены модные кольца 2 с резьбой, на которые навинчены латунные колпачки 5, ——‘
зажимающие контактные ножи 4. К ножам винтом
Рис. 3-1. Устройство трубчатого п[й?дохра-
5 прикрепляется плавкая вставка 6.
При нормальном режиме работы сужшгпыс нители участки вставки нагреты выше, чем широкие, имеющие большее ссчепие, поэтому при многократных перегрузках разрушение плавкой вставки происходит в одном из этих участков. При протекании тока к. з. плавкая вставка в большинстве случаев разрушается во всех суженных местах. При возникновении дуги внутри трубки под действием высокой температуры (температура плавления пинка 693е К) часть поверхности фибровой трубки разлагается и переходит в газообразное состояние (40% водорода, 50% углекислого, газа, 10% водяного пара). Давление внутри трубки достигает 980 н/см2 и более, чем обеспечивается эффективная деионизация дугового промежутка и быстрое гашение дуги.
Предохранители ПР с закрытыми фибровыми трубками пашли широкое применение в аппаратуре, применяемой на обогатительных фабриках (в рудничных магнитных пускателях 11МВ, на пусковых панелях ит. п.). Такие предохранители изготовляются на напряжения
,03
до 660 в и токи до 1000 а. Поминальные токи плавких вставок предохранителен ПР приведены п табл. 3-1. Предохранители надежны и обладают сравнительно высокой отключающей способностью (до 23 ка при напряжении 380 в).
Предохранители с наполнителем на напряжения до 660 в изготовляются типов НПН и ПН. На рис. 3-2 изображен патрон предохранителя ПП-2, состоящий из фарфорового корпуса квадратного сечения 1, в котором расположена плавкая вставка 2. Вета ина, состоящая из нескольких параллельных пластинок, па которые нанесено олово 3. крепится к контактным пожам 4. Патрон заполняется мелким промытым, просеянным кварцевым песком 5 и закрывается с торцов металлическими крышками 6 с закрепленными на них контактными ножами 4.
Технические данные предохранителей приведены в табл. 3-2.
Предохранители с закрытыми фибровыми трубками и мелкозернистым наполнителем относятся к категории токоограничивающих предохранителей. При срабатывании кварцевых предохранителей могут возникнуть
М
Технические данные предохранителей ПП-2
30. 40. 50. 60, S0, 100
SO. 100, 120. 150, 200, 250
200, 250, 300. 350, 400
300, 4( 0. 500, 600
значительные напряжения, достигающие пятикратных значений фазного напряжения сети. Для снижения пика перенапряжения приме-
няются вспомогательные вставки из двух проволочек различного сечения, соединенных через искровой промежуток.
Предохранители па напряжение 6—10 кн типа НК (рис. 3-3) изготовляются в фарфоровом корпусе 2 с заполнением кварцевым песком. От предохранителей ПН-2 или ПР они отличаются тем, что металлический колпачок 1 нс съемный, а плавкая вставка состоит из одной или нескольких медных или серебряных спиралек 3. По продольной осп внутри патрона устанавливается Гстальная спираль 4. соединенная _с блинкером 6 указатели срабатывания. При разрушении плавкой вставки стальная спираль тоже разрушается, в результате чего блипкер пружиной 5 выталкивается вниз.
Достоинства плавких предохранителей заключаются в сравнительно небольшой стоимости, простоте устройства и обслуживания, небольших габаритных размерах. К недостаткам следует отнести: трудность осуществления < ность замены разрушенной плавкой
автоматического повторного включения.
селективности защиты, длитель-вставки. сложность выполнения
Максимальные токовые реле автоматически отключают защищаемый аппарат от сети при протекании в установке тока выше максимально допустимого. Максимальные токовые реле изготовляются с поступательным (рис. 3-4, а), поворотным (рис. 3-4. 6) или поперечным (рис. 3-4, «) движением якоря. Реле состоит из магнитопровода 1, на котором помещаете» обмотка 2. По обмотке пропускается ток защищаемой цепи пли ток, пропорциональный ему. Подвижной якорь 3 удерживается в исходном положении противодействующей пружиной •/. При срабатывании реле его подвижная часть перемещается и воздействует или па механизм свободного расцепления (реле прямого действия), или на цель катушки другого защитного аппарата (реле косвенного действия).
К достоинствам максимальных токовых реле следует отнести: мгновенное и одновременное отключение тока по всех фазах; сравнительно незначительное время, требующееся для включения автомата после отключения; простоту регулирования величины уставки тока (тока отключения); простоту конструкции.
Максимальные реле не лишены и некоторых пе.достатков: установка их усложняет конструкцию и удорожает стоимость аппаратов; при длительной эксплуатации (особенно в агрессивной среде) нарушается соответствие между током уставки (указанном па шкале) и действительным током срабатывания. Возникает эго вследствие старения и окисления пружины реле, а также износа его механических частей. Реле требует контроля его исправности и перенастройки.
3-3. ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА
При протекании тока по обмотке двигателя в ней выделяется тепло Q-PRt, длс,
где I — ток, протекающий по обмотке, а;
R — сопротивление обмотки, ом;
t — время протекания тока.
96
Из приведенного уравнения следует, что защита двигателя от перегрева должна реагировать не на ток или его продолжительность, а на произведение l2t, характеризующее выделение тепла в обмотке двигателя.
Для того чтобы обмотки не нагревались выше допустимой температуры, применяется тепловая защита двигателя.
Наибольшее распространение получило тепловое реле РТП, устанавливаемое в магнитных пускателях и станциях управления. Принципиальная схема теплового роле РТП изображена на ряс. 3-5. Основным рабочим элементом реле является биметаллическая пластинка 1. состоящая из двух металлических пластип с различным коэффициентом линейного расширения, соединенных между собой методом холодной прокатки. При температуре от 273 до 293° К форма пластины пе изменяется. При повышении температуры за счет тепла, выделяемого нагревательным элементом 2, происходит удлинение пластин на разную величину. Поэтому биметаллическая пластинка прогибается, рычаг 4, не удерживаемый биметаллической пластинкой, повернется под действием пружины 6 и разомкнет контакты 5, которые разорвут цепь управления магнитным пускателем или цепь катушки нуле-вого реле выключателя (автомата), вызывая отключение установки от сети.
Для того чтобы возвратить реле
батыванпя, необходимо дать возможность охладиться биметаллической пластинке. После чего пажатпем кнопки возврата 3 рычаг 4 устанавливается так, что он упирается в биметаллическую пластину 1.
Грубая настройка реле осуществляется подбором соответствующих нагревательных элементов, которые выпускаются иа токи ст 0,64 до 150 а (изготовляется 65 типоразмеров элементов). Кроме того, реле допускает более плавную регулировку за счет перемещения рычага 4.
Промышленностью выпускаются также тепловые реле ТРА для двигателей с тяжелым пуском и ТРВ для защиты двигателей с легкими условиями пуска. В отличие от реле ]*ТП в реле типов ТРА и ТРВ биметаллический элемент нагревается не только теплом, выделяемым и нагревательном элементе, но и косвенно током нагрузки. Это значительно повышает термическую устойчивость реле.

Нагревательный: элемент, изготовленный в виде пакета из нихромовых пластин, расположен над биметаллической пластинкой. Контакты реле, включаемые в цепь управления, представляют собой самоустана-вливающийсп мостик. После срабатывания реле Возвращается в исходное положение самостоятельно по истечении трех минут, необходимых для охлаждения биметаллической пластипт.г, Реле изготовляются на токи от 50 до 200 а с наружным шунтом, который подключается параллельно биметаллической пластинке и нагревателю.
Тепловые роле, реагирующие па ток в главной цепи двигателя, обладают большой тепловой инерцией и коатому не реагируют на кратковременные и неопасные броски тока, возникающие при пуске двигателей. Так, например, при пусковом токе (Zu = Т1„) реле РТП срабатывает через 10 сек, при трехкратном токе — через 35 сек,
а при полуторякратном токе — через 3 мин.
Следует иметь в виду, что при коротких замыканиях большой ток, проходя через нагревательный элемент, может разрушить его и вывести реле из строя. Поэтому, применяя тепловые реле, необходимо
2
в комплекте с нпми устанавливать максимальные реле (автоматические выключатели) или плавкие предохранители для защиты оттоков короткого замыкания. Тепловые реле надежно защищают в том случае, если постоянная времени нагрева двигателя близка к постоянной времени теплового реле. Защита действует при работе двигателей
в длительном режиме, так как при этом расхождения характеристик двигателя и реле незначительны. Расхождение характеристик увеличивается при повторно-кратковременном режиме работы, когда постоянные времени нагрева реле и двигателя вследствие разности их масс значительно отличаются.
Наиболее падежную защиту электроустановок от перегрева обеспечивает термореле, встроенное, непосредственно в обмотку двигателя. В этом случае температура реле почта не отличается от температуры обмотки.
Принципиальная схема реле ТМ-4, устанавливаемого в каждой фазе лобовой части обмотки двигателя, приведена на рис. 3-6. Биметаллическая пластинка 1, нагреваясь за счет тепла, выделяемого обмоткой, прогибается и контакт 2. включаемый в цепь управления пли защиты, разрывает цепь. Винт 3 предназначен для настройки реле. По истечении времени, за которое температура обмотки и реле снизится до установленной величины, реле автоматически возвра-
щается в исходное положение.
Реле обладает значительной инерционностью, поэтому при сравнительно кратковременных и значительных перегрузках нс обеспечивает защиту двигателя.
Инерционность действии тепловых реле удачно сочетается с быстродействием максимальных реле в конструкциях различного типа комбинированных максимально-тепловых реле. В таких случаях тепловой элемент обеспечивает отключение с выдержкой времени при перегрузках двигателя, а мгновенное отключение при коротком замыкании в сети или в двигателе осуществляется электромагнитным элементом. Для того чтобы предотвратить повторное включение установки при наличии короткого замыкания, контакт реле не имеет само-возврата при срабатывании его под действием тока короткого замыкания. Максима.и.по-тепловые реле нашли применение в некоторых типах магнитных пускателей.
3-4. МИНИМАЛЬНАЯ И НУЛЕВАЯ ЗАЩИТА
Правилами устройства электроустановок длительное отклонение напряжения на зажимах электродвигателей от номинального предусмотрено „с более ±5%. В отдельных случаях отклонения допускаются до ±10%. Прп эксплуатации электроустановок напряжение в сети и па зажимах двигателей может колебаться в широких пределах, кроме того, возможно внезапное появление напряжения после его исчезновения. Снижение напряжения на зажимах асинхронных двигателей вызывает снижение момента на его валу и увеличение потребляемого тока, что может привести к недопустимом}' нагреву обмотки. Значительное снижение напряжения на зажимах асинхронных двигателей с фазным ротором пли кратковременное его исчезновение с последующим появлением вызовет самозануск их с закороченном обмоткой ротора (с выведенным реостатом). Изоляция обмоток двигателя, не рассчитанная па нагрев при прямом пуске, значительно раньше придет в негодность.
Защита, отключающая установку при снижении напряжения больше чем па 25% номинального, называется минимальной.
Нулевая защита в отличие от минимальной отключает установку при полном исчезновении напряжения или же в том случае, когда напряжение будет меньше 15% номинального.
Оба вида защиты (минимальная и пулевая) осуществляются при помощи электромагнитных реле напряжения или катушек контакторов магнитных пускателем. При нормальном режиме работы реле держит якорь притянутым к сердечнику, а при снижении напряжения или его исчезновении якорь отпадает и, воздействуя на механизм отключения, отключает аппарат.
3-.1. АППАРАТУРА РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Р у б и л I. и и к п и переключатели. Рубильники предназначены для ручного включения и отключения электрической цени.
По роду привода рубильники различают; с центральной рукояткой, с боковой рукояткой, с центральным рычажным _ приводом, с боковым рычажным приводом.
7* 09
Рубильники с центральной рукояткой и открытыми контактами по условиям безопасности применяются в уста попках напряжением не выше 220 в. В сетях напряжением 380 и 660 в применяют рубильники с защитным кожухом и боковой рукояткой управления. Рубильники открытого типа устанавливаются сзади щитов или панелей и приводятся в действие рычажным приводом (рис. 3-7). При использовании рубильников для включения и отключения токов нагрузки они должны быть защищены несгораемыми кожухами без отверстий и иметь боковую рукоятку.
Для улучшения условий гашения дуги рубильники снабжаются дугогасящпми устройствами. Рубильники без дугогасительных устройств обладают малой отключающей способностью. В сетях постоянного тока напряжением 220 в или переменного напряжением 380 в при cos <р= 0,8 ими можно отключать ток не более 0,2/н. Рубильники с рычажным приводом и дугогасительными устройствами способны отключать токи номинальной нагрузки. Они изготовляются на номинальные токи от 100 до 600 а.
Для обесценения защиты установки от токов короткого замыкания последовательно с рубильниками приходится устанавливать плавкие предохранители. Этого недостатка нет у аппаратов, у которых рубильник и плавкий предохранитель объединены в одну конструкцию.
Блоки предохранитель — выключатель типа БПВ предназначены для неавтоматического включения и отключения цепей постоянного тока напряжением 440 в и переменного — до 500 в. Защита цепей от токов короткого замыкания осуществляется плавкими предохранителями. Аппараты выпускаются двух- и трехполюсными. Допустимая температура окружающего воздуха для БПВ от 233 до 313° К. При установке блоков в распределительных устройствах закрытого исполнения небольшого объема номинальные токи для них снижаются на 15%, во избежание перегрева тоководущих частей аппарата. Допускается устанавливать блоки в помещениях фабрик, имеющих относительную влажность воздуха 80% при 293’ К. Нс допускается установка блоков по взрывоопасной, пожароопасной и химически активной средах, а также в местах, не защищенных от атмосферных осадков, брызг жидкостей и в условиях сильной вибрации, тряски, ударов.
Конструкция привода обеспечивает прямолинейное поступательное движение траверсы с закрепленными на ней предохранителями, а также двойной разрыв коммутируемой цепи при одновременном
100
отключении контактных ножей предохранителей. Подвижная часть аппарата фиксируется в отключенном положении. Для повышения коммутационной способности аппараты имеют дугогасительные камеры.
В помещениях фабрик со взрывоопасной средой используются
аппараты во взрывозащищеняом и рудничном исполнении.
Рудничные пускатели ручного управле-п п я изготовляются с выключателями барабанного или контакторного типа. Барабанные выключатели применяются на напряжение до 380 в и ток 15 а. Пускатели с выключателем контакторного типа изготовляются на напряжение до 700 в п номинальный ток до 100 а. Оба вида аппаратов имеют плавкие предохранители. Электрическая
схема ручного пускателя с выключающим устройством контакторного типа приведена на рис. 3-8.
Контроллеры применяются для управления двигателями. Они представляют собой аппараты, коммутирующие силовые цепи посредством контактных устройств, приводимых в действие вручную. По типу контактной системы контроллеры изготовляются кулачковые и барабанные.
Кулачковые контроллеры главного тока имеют меньшие размеры при тех же поминальных токах, что и барабанные. Контактная система их более надежна и долговечна. Наибольшее распространение по
лучили кулачковые контроллеры
НТ (постоянного тока) и НП (переменного тока). Между верхним и пижним основанием корпуса аппарата (рис. 3-9) расположены контактные репки с набором кулачковых элементов 1 и кулачковый барабан. Кулачковый барабан представляет собой стальной вал 4 с набором фасонных пластмассовых шайб 3.
До установки на контроллер контакты кулачкового элемента 2
замкнуты. В таком положении они и останутся, если ролик 5 элемента попадет во впадину" фасонной шайбы. При повороте барабана шайба своим выступом надавит на ролик и контакты разомкнутся.
Более совершенны контроллеры ККТ-60. У них контактные элементы заменены двумя коммутационными блоками, расположенными в два ряда. Каждая шайба управляет одновременно двумя контакт-
ными элементами.
Автоматические выключатели. Автоматические выключатели (автоматы) предназначены для автоматического размыкания электрической пени при коротких замыкапиях, перегрузках, исчезновении или снижении напряжения. Отключить автомат можно
101
кулячконыи контроллер
вручную, при этом скорость размыкания контактов не зависит от скорости движения рукоятки.
Автоматические выключатели по конструктивному исполнению делятся на три группы: а) открытого исполнения; б) в защищенном исполнении; и) во взрывозащищенном исполнении.
Автоматические выключатели открытого исполнения изготовляются серий А2050, А3100 и АВ. Автоматы А2050 и А2050Н (рис. 3 10) могут включаться вручную рычагом или дистанционно рычажным электромагнитным приводом. Эти автоматы изготовляются на напряжения 110 и 220 в. Допустимое отклонение напряжения на зажимах катушек привода составляет 85—105% поминального. Автоматы А2050Б включаются только вручную.
Максимальная токовая защита в автоматах осуществляется следующими максимальными расцепителями:
а) мгновенного срабатывания;
6) с масляными демпферами, замедляющими срабатывание расцепителей мгновенного действия ложного срабатывания при тряске;
в) с часовым механизмом, обеспечивающим регулирование выдержки времени срабатывания при перегрузках и мгновенное срабатывание при токах короткого замыкания.
Все автоматы А2050 изготовляются на номинальные токи 1500 а. Уставки тока срабатывания максимальных расцепителей на шкале замедленного
срабатывания 1300—3000 а, я мгновенного срабатывания 1000—5000 а. Автоматы А3100 (рис. 3-11) изготовляются для сетей постоянного и переменного тока с уставками от 150 до 4200 а па поминальные токи от 50 до 600 а. Они пригодны к работе в закрытых электроустановках на высоте над уровнем моря не более 1000 м, при температуре окружающей среды от 278 до 318° К и относительной влажности воздуха
предохраняющими автомат от
102
ие более 75%. Автоматы па номинальный ток до 50 а изготовляются только с тепловым расцепителем, а на токи более 50 а — с электромагнитными, тепловыми или комбинированными расцепителями.
Тепловой расцепитель срабатывает с выдержкой времени, обратнозависимой от тока при перегрузках и коротких аамы-каппях, а электромагнитный — мгновенно при токах, превышающих уставку тока срабатывания.
Комбинированный расцепитель состоит из теплового и электромагнитного элементов.
Регулировка расцепителей автоматов производится па заводе (или в местной лаборатории) и эксплуатационным персоналом не изменяется. Возможны отклонения от уставки ±30% у автоматов А3110 и ±15% — у остальных автоматов. Предельно допустимые (ударные) токи к. з., отключаемые автоматом, зависят от его поминального тока и напряжения сети.
Автоматические выключатели этого тина могут изготовляться и без расцепителей.
Автоматы АВ изготовляются в открытом исполнении с передним присоединением и выдвижные для комплектных распределительных устройств. Включать автоматы можно рукояткой, рычажным
устройством и электромагнитным (рис. 3-12, а) или электродвига-тельным (рис. 3-12, б) приводом.
Автоматы этой серии изготовляются с различными расцепителями: а) максимальными расцепителями мгновенного срабатывания цри перегрузках и токах к. з.; б) максимальными расцепителями с обратнозависимой от тока выдержкой времени при перегрузках (с часовым механизмом) и мгновенным срабатыванием при к. з.; в) с максимальными расцепителями с обратпозависимой от тока выдержкой времени при перегрузках (с часовым механизмом) и с независимой от тока выдержкой времени при к. в. (селективные автоматы); г) без максимальных расцепителей (по требованию).
Отключение при коротком замыкании в сети может практически происходить мгновенно.
Селективные автоматы выпускаются с двумя уставками выдержки времени при к. я.: 0,25 и 0,4 или 0,4и 0,6 сек. Для создания выдержки времени отключения при перегрузках применяется часовой механизм, который может обеспечить выдержку до 10 сок. Минимальная защита осуществляется (кроме селективных автоматов) минимальным расцепителем при снижении напряжения в сети более 40% номинального. В этом случае максимальный расцепитель и автомате но устанавливается.
Все автоматы имеют коммутатор с несколькими замыкающими и размыкающими контактами.
Выключатели выпускаются четырех типов на номинальные токи 400 (АВ4), 1000 (АВ-10), 1500 (АВ-15) и 2000 а (АВ-20). При установке в шкафах поминальный ток снижается на 20%.
В обозначении серии автоматов после последней цифры ставится буква, обозначающая особенность конструкции:
С — селективный автомат с выдержкой времени при перегрузках и токах к. з.;
Н — неселектиппыо автоматы с выдержкой времени при перегрузках и мгновенного срабатывания при токах к. з.;
Б — без выдержки времени (мгновенного срабатывания);
В — выдвижное исполнение;
М — морское исполнение;
104
ТВ — тропическое исполнение для работы в условиях влажного тропического климата;
ТС — тропическое исполнение для работы в условиях сухого тропического климата.
На базе четырех основных типов промышленность изготовляет 84 различные модификации автоматических выключателей.
Автоматы в защищенном исполнении. Автоматы АП изготовляются в пластмассовом или металлическом корпусе. Пластмассовый корпус предохраняет от случайного прикосновения к токоведущим частям и влияния дуги при отключении на окружающие устройства и людей.
Металлический корпус, кроме того, позволяет эксплуатировать аппарат и пыльных помещениях.
Автоматы АП изготовляются двух основных типов: АП-25 па поминальный ток 25 а и АП-50 — на 50 а.
Регулировка уставок автоматов вниз на 35—40% производится рычагом, расположенным на механизме свободного расцепления.
Автоматы АП могут иметь следующие расцепители:
а) электромагнитный и тепловой (например АП-25-ЗМТ);
б) только электромагнитный (АП-25-2М);
в) только тепловой (АП-25-ЗТ, АП-25-2Т).
Автоматы, во взрывобезопасном исполнении. Автоматические фидерные выключатели АФВ применяются на обогатительных фабриках, в помещениях со средой, опасной в отношении взрыва газа или угольной пыли. Автоматический фидерный выключатель представляет собой автомат, заключенный во взрывонепроницаемую оболочку.
Эти автоматы (рис. 3-13) отключают электрические сети максимально-токовым расцепителем при возникновении коротких замыканий и независимым расцепителем при снижении изоляции сети ниже установленной величины. Расцепитель связан с реле утечки, которое обычно монтируется в отдельном корпусе и соединяется с автоматом посредством кабеля. В некоторых конструкциях реле утечки встраивается в корпус АФВ, при этом автомат называется АФВ-РУ.
Автоматические выключатели АФВ в отличие от рассмотренных ранее автоматов имеют специальные блокировки, а также устройство для проверки работоспособности максимально-токовых расцепителей и механизма свободного расцепления Блокировка между крышкой корпуса автомата и рукояткой включения осуществляется специальным блокировочным винтом. Крышка автомата не может быть открыта, пока блокировочным винтом не будет заперта рукоятка выключателя, установленная в положение «Отключено». В таком положении рукоятка остается при снятой крышке.
Блокировка между максимально-токовым расцепителем и механизмом свободного расцепления исключает возможность повторного включения автомата после отключения его максимально-токовым расцепителем. Повторно автомат можно включить только после ручного возврата блокировочного устройства в исходное положение.
Для проверки механической части максималыю-токовых расцепителей и механизма свободного расцепления автоматы снабжаются дополнительными катушками, устанавливаемыми на сердечниках этих расцепителей.
Проверка выполняется при холодных контрольных катушках в следующей последовательности:
индивидуальными аппаратами отключаются установки, защищаемые автоматом, и отключается,сам автомат;
открывается крышка автомата и указатель на шкало расцепителя устанавливается против отметки 380 или 660 в в зависимости от напряжения сети;
крышка автомата закрывается и автомат включается;
пажатием кнопок, находящихся на правой стороне корпуса автомата, проверяются максимально-токовые расцепители и исправность механизма свободного расцепления:
после проверки открывают автомат, устанавливают указатель расцепителя в соответствии с выбраппой уставкой, затем аппарат закрывают и он готов к дальнейшей эксплуатации.
Автоматические выключатели ЛФВ изготовляются на номинальные напряжения 220- 660 в я токи 200—600 а. Уставки максимальных реле могут быть от 300 до 2000 а.
По особому заказу изготовляются автоматы ЛФВД с дистанционным управлением. Дистанционное включение автомата осуществляется специальным коллекторным двигателем переменного тока на напряжение 380 в. Цепь дистанционного включения автомата имеет
106
искробезопасные параметры. Отключение автомата производится вручную и автоматически под действием защиты.
Полное время срабатывания автомата при отключении токов, превышающих уставку максимальпо-токовых реле в 1,25 раза и более, а также при отключении независимым расцепителем не должно превышать 0,1 сек.
3-6. АППАРАТУРА ДИСТАНЦИОННОГО И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
При дистанционном и автоматическом управлении электроустановками применяются контакторы, магнитные пускатели, магнитные контакторы и станции управления различных схеми конструкции.

Для дистанционного управления этими аппаратами используются разнообразные команцоаппараты (кнопочные посты, универсальные переключатели, путовые переключатели, командоконтроллеры и др.).
Кнопки управления предназначены для дистанционного управления различными электромагнитными аппаратами, сигнальными устройствами, а также для переключений в цепях управления, сигнализации, защиты и блокировок. Кнопки управления (кнопочные станции) комплектуются из отдельных кпопочпых элементов, изготовляющихся с размыкающим (рис. 3-14, а), замыкающим (рис. 3-14, б), а также с замыкающим и размыкающим (рис. 3-14, в) контактами. При нажатии на штифт 1 кнопки (см. рис. 3-14.в) контактный мостик .7 вначале разрывает одну цепь, а затем замыкающим контактом замыкает вторую. В исходное положение контактный мостик возвращается под действием пружины 2 после освобождения
штифта от нажатии. Изготовляются кнопки (КСМ-2 и КУ-500), в которых для возврата кнопки в первоначальное положение необходимо разорвать цепь удерживающего электромагнита.
Кнопки и кнопочные станции различают но виду защиты их от воздействия окружающей среды, т. е. по виду исполнения, и по числу штифтов. Различают следующие виды исполнения:
а) открытое утопленное для установки на лицевой вели или пульта управления (КУ-121, КУ-1500);
стороне па-
Ыв-12
б) защищенное, в кожухе, предохраняющем кнопку от механических повреждений и от случайных прикосновений к частям, находящимся под напряжением (КУ-122, К-12);
в) водозащищенные, имеющие оболочку с уплотнением (КУ-123);
г) взрывобезопасные (КУ13) (рис. 3-15), которые устанавливаются во взрывоопасных помещениях фабрик.
Промышленностью изготовляется большое количество разнообразных по назначению кнопочных элементоп, кнопок и кнопочных станций на номинальные (продолжительные) токи от 2,5 до 12 а и напряжения 110—500 в общепромышленного назначения, а во взрывозащищенном и рудничном исполнении — до 660 в.
Универсальные переключатели предназначены для переключения вручную цепей управления контакторов, магнитных пускателей, станций управления. Кроме того, они могут применяться как переключатели в цепях амперметров, вольтметров, а также использоваться для переключения постов управления и полюсов мпогоскоростпых маломощных асинхронных двигателей.
Переключатели изготовляются в следующих исполнениях: открытом (УП-5300), водозащищенном (УН-5400) и взрывозащшценном (УП-5800).
108
Устройство переключателя изображено на рис. 3-16. На квадратном валу 7 помещаются пластмассовые кулачковые шайбы 1, которыми осуществляется замыкание и размыкание контактов 2—3, 4—6. Три шайбы (две для включения двух подвижных контактов и одна! общая для отключения) объединяются в секцию. Секции изолируются друг от друга пластмассовыми перегородками 5. Подбором секций можно получить разнообразные программы переключений.
Универсальные переключатели выпускаются на 2—24 секции на ток от 0,1 до 15 а и напряжение от 24 до 500 в.
Универсальные переключатели имеют устройство, обеспечивающее при помощи пружины независимое от скорости поворота рукоятки переключение контактов. Такое устройство позволяет осуществить быстрое гашение дуги. Переключатели изготовляются с фиксированием рабочего положения или с самовозвратом.
К онечп ы е выключатели серии ВК предназначены для переключений в электрических цепях управления и защиты на заданном участке пути, проходимом управляемым механизмом. При нажатии упора, установленного па объекте, на ролик выключателя происходит переключение его контактов. Они изготовляются с.самовозвратом и без самовозврата.
109
Выключатели классифицируются по роду защиты от воздействия окружающей среды (пыле-брызгонепроницаемые, водозащищенные, взрывозащищенные), но характеру действия и исполнения привода (первое, второе, третье и четвертое исполнения). Исполнение определяется количеством роликов, их расположением и способом переключения контактов (с самовозвратом или без него). Величина тока включения или отключения зависит от величины индуктивности разрываемой цепи. Длительный тон этих аппаратов равняется 5— 6 а, а поминальные напряжения 127—500 в.
Комапдоаппараты применяются в цепях управления
дистанционными или автоматическими
приводами напряжением до 500 в переменного и до 440 в постоянного тока.
Командоагшаратаии (ко-мандоконтроллерами) называются контроллеры, кинематически не связанные с управляемым объектом, и они приводятся в действие вручную либо с помощью специального привода.
Командоконтроллеры по типу контактной системы делятся на барабанные и кулачковые.
Комапдокоптрол лер ы барабанного типа в настоящее время применяются сравнительно редко. Большее распространение полу-
чили кулачковые комапдо-контроллеры с регулируемой или нерегулируемой контактной системой. У нерегулируемого комапдоконтроллера контактная система собрана на литом основании из силумина. Подвижная контактная система мостикового типа. Неподвижные контакты изготовлены в виде скобы. В местах переходных контактов имеются напайки из серебра.
Переключающее устройство регулируемого комапдоконтроллера (рис. 3-17) представляет собой барабан с профилированными кулачками 9. Подвижные контакты 1, установленные на рычаге 10, нагружены пружиной 7, которая стремится?повернуть его в положение замыкания с неподвижными контактами 2, устапоилеппымипа ройке 3, но этому препятствует профилированный кулачок 0, закрепленный на валу 8 контроллера. При повороте профилированного кулачка 3 он нажимает на ролик 6 и контакты размыкаются. Профили ку
лачков определяют очередность и продолжительность включении контактов. Пружина 5 предназначена для улучшения прилегания
110
контактов. Провода цепи управления подключаются к зажимам 4. Изготовляются также командоаппараты, у которых угол новорота вала регулируется перемещением кулачков на переключающих шайбах.
В помещениях со взрывоопасной средой используются командоаппараты во взрывозащищепном исполнении (например, ГР-9Л-1).
Копт актором (рис. 3-18) называется воздушный выключатель; приводимый в действие электромагнитом. Контакторы предназначены для дистанционного включения и отключения электрических цепей постоя иного и переменного тока с максимальным напряжением на главных контактах. Они могут находиться в помещениях, пе насыщенных токопроводящей или взрывчатой пылью, а также парами и газами, образующими взрывчатые смеси или разрушающими изоляцию и металл. При обтекании током катушки 6, расположенной па сердечнике 5 электромагнита. его якорь 3, связанный с валом контактора, поворачивается и происходит замыкание главных контактов 1—2. При размыкании цепи катушки электромагнита удерживающее действие его прекращается п сердечник вместо с подвижными контактами под действием собственного веса повернется и контакты разом
кнутся. Главные контакты этих аппаратов могут быть мостикового (КП-21/55) и пальцевого вида (КП-1 и др.), с гашением и без гашения дуги. Магнитное дутье для гашения дуги создается либо постоянными магнитами (коптакторы КВ), либо дугогасительными катушками (контакторы КН). Кроме того, для интенсивного гашения дуга контакторы снабжаются дугогасительными каморами 7 с узкими щелями и дугогасительпыми решетками.
Кроме главных контактов, контакторы имеют вспомогательные блок-коптакты 4, которые могут использоваться для шунтирования пусковой кнопки, сигнализации и блокировки с другими аппаратами.
Контакторы различаются по максимальному напряжению главных контактов, по номинальной силе и роду тока, исполнению главных контактов, напряжению втягивающей катушки, по наличию блок-контактов, по способу монтажа и прнсоодипслпя проводов.
Коптакторы постоянного тока КП-1, КП-2, ТЭ 2-1011, Т.9-2-1012 применяются в сетях напряжением до 220 в; КП-900А — до 340 bj КП-203, КП-5, КП-15, ТЭ-203, ТЭ-213 - до 440 в; КП-500, КП-7, КП-207 — до 600 п.
Контакторы переменного тока выпускаются на напряжения от 110 до 380 в и номинальные токи от 15 до 1000 а.
Магнитные пускатели предназначены для дистанционного включения, отключения и реверсирования трекфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В зависимости от типа (конструкции) пускатели изготовляются с различными защитными устройствами: тепловыми, максимальными или максимальнотепловыми реле, плавкими предохранителями, нулевой, минимальном и другими специальными защитами. Они могут быть реверсивными и нереверсивными. Основными параметрами, характеризующими пускатели, являются номинальное напряжение и ток главных контактов. Эти аппараты не рассчитаны на разрыв токов к; з. (за исключением шахтных пускателей).
Магнитные пускатели П изготовляются пяти величин на поминальную мощность от 1 кит (первая величина) и до 75 квт (пятая величина). Все пять величин выпускаются на напряжения 127, 220 и 380 л.
Пускатели П выпускаются реверсивные и нереверсивные, с тепловой защитой и без нее. На рис. 3-19 изображена принципиальная схема пускателя II с тепловой защитой.
Тепловые рело РТ1 и РТ2 вклю-
.-и. и™.™. .... ... поеадотам.н.ш в две Ф«»ы.
шитого пускателя п Нагревательные элементы реле те-
пловой защиты сменные. Они выбираются в соответствии с номинальным током двигателя. Напряжение в цепи управления равно линейному напряжению силовой цепи. Магнитные пускатели^ПА изготовляются для управления двигателями мощностью от 17 до 75 квт на напряжения 127—380 в. Пускатели для защиты двигателей от перегрузки имеют встроенные тепловые реле ТРИ со сменными термоэлементами. По исполнению корпусов различают пускатели открытого типа, защищенные и защищенные с уплотнением.
Магнитные пускатели ММП-1 выпускаются в пыленепроницаемом исполнении. Контактная система пускателя находится в масляной вампе закрытого типа. Пускатель можно использовать для управления асинхронными двигателями мощностью до 13 квт при напряжении до 500 в. Защита осуществляется двумя тепловыми реле.
Магпитные пускатели П-6, ПМЕ-1, ПМЕ-2 предназначены для управления трехфазными асинхронными двигателями мощностью до 10 квт при напряжении 380 в в пыльных помещениях, за исключенном помещений классов В-I, B-Ia, В-16, В-П, В-Па.
Взрывобезопасные магнитные пускатели НМВИ с искробезопасной цепью управления (рис. 3-20), предназначенные для управления трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором, применяются на углеобогатительных фабриках во взрывоопасных помещениях. Впутри корпуса (пускателя ПМВИ-31) размещены: реверсивный разъединитель РЛ ножевого типа, электромагнитный контактор К, два
112
Предохранителя Пр2 и ЛрЗ п силовой цепи, реле контроля целости Предохранителей Р2, трансформатор цени управления Тр1, стабилп-йй горы СТ1 и СТ2, выпрямители Вп1 иВп2, промежуточное реле Р1, Кнопки КнП1 и КнЫ местного управления, диод Д2 в цепи управления, переключатель режима управления J52, переключатель настройки системы контроля изоляции R3, сопротивление осушителя R* и сигнальная лампа Л.
При включении разъединителя В1 напряжение подастся па стабилизаторы СТ1 и СТ2. Обмотка промежуточного реле Р1 обтекается переменным током, но реле не срабатывает, так как оно не чувствительно к переменному току.
Включение пускатели можно произвести при помощи кнопки КнП1, вмонтированной в корпус пускателя (местное управление), и также кнопкой Кн,П2 выносного кнопочного поста управления (д и ста пцпоппое управление).
При местном управлении после нажатия кнопки КнП1 половицу периода ток будет протекать через диод Д2, а другую половину — через обмотку реле AZ. При этом реле срабатыпает и споим замыкающим контактом замыкает цепь катушки контактора К. После отпускания кнопки КнП1 цепь постоянного тока реле Р1 остается замкнутой через блок-контакт контактора К. Для перехода па дистанционное управление необходимо переключатель В2 поставить в положение N. При нажатии кнопки КнП2 выпоспого кнопочного поста при пуске пли отключении кнопкой КнСЗ схема работает, как и при местном управлении. Так же, как и при местном управлении, в цепи протекает
8 Заказ 2112
постоянный ток, но выпрямление достигается диодом ДЗ, установленным в кнопочном посту. Установка диода ДЗ в кнопочном посту дает возможность контролировать исправность цепи дистанционного управления. Если во время работы произойдет замыкание в цепи управления между жилами 2 и 7, то будет зашуятирбпан диод ДЗ, а следовательно, через реле Р1 потечет переменный ток и оно разомкнет свой контакт в цепи катушки контактора К. Пускатель отключит установку от сети. Таким способом осуществляется контроль управляемости, а также предотвращается возможность самопроизвольного включения установка при замыкании в цепи управления.
Блокировочное реле утечки БРУ-2С предназначено для контроля изоляции сети. Если сопротивление изоляции станет ниже уставки срабатывания (при 380 в — 18 ком, при 660 в — 30 ком), то ток утечки протечет через эмиттерообразные переходы транзисторов и они перейдут в открытое состояние. При этом включится мост Вп1 и затпупти-рует первичную обмотку стабилизатора СТ1. Теперь при нажатии кнопки КпП1 включение не произойдет. Включить пускатель можно будет после улучшения изоляции или переключения уставки срабатывания с помощью переключателя ВЗ. Бесконтактное реле на транзистора х’ммеет коэффициент возврата, практически равный единице, поэтому действие обратной э. д. с. электродвигателя пе вызывает ложных срабатываний защиты. Срабатывание защиты сигнализируется ламной Л.
Контроль исправности цепи блокировочного реле осуществляется нажатием кнопки Кн. При этом создается цепь: мост Вп2, резистор R2, проверочный резистор R5 (R5 — 10 ком при 660 в и RS = 3,3 пом при 380 в), корпус, переключатель ВЗ, резистор R3, мост Вп2.
При возникновении короткого замыкания в сети после магнитного пускателя в пускателе разрушаются плавкие вставки. При разрушении плавкой вставки одного из предохранителей сработает двухобмоточное реле Р2, которое разомкнет свой размыкающий контакт в цепи управления, в связи с чем пускатель отключит установку. Магнитный пускатель позволяет осуществить:
1) пуск и остановку двигателя;
2) изменение направления вращения двигателя переключением разъединители (только при отключенном двигателе);
3) защиту от токов короткого замыкания;
4) пулевую защиту;
5) защиту от потери управляемости при обрыве или замыкании проводов дистанционного управления между собой и с заземляющей жилой;
6) защиту от обрыва или увеличения сопротивления цепи жилы заземления свыше допустимой величины (150 ом);
7) защиту от неполнофазного режима работы двигателя при перегорании плавкой вставки предохранителя;
8) электрическую блокировку, препятствующую включению пускателя при снижении сопротивления изоляции в отходящем участке сети ниже допустимой величины;
9) сигнализацию о срабатывании электрической блокировки от утечек;
10) взаимную электрическую блокировку последовательности включения пускателей;
11) поддержание высокого уровня изоляции пускателя с помощью устройства влагопоглощения с подогревом.
Схема управления даст возможность осуществлять местное и ди-стаиционное управление.
На базе нереверсивных магнитных пускателей выпускаются реверсивные магнитные пускатели. Они изготовляются как с пеиск-робезопасными, так и с искробезопаспьтми схемами управления, с контролем управляемости.
Магнитные пускатели ПМВИ представляют собой сложный и дорогостоящий электрический аппарат, поэтому их следует применять и помещениях классов В-I, B-Ia, В-16 и B-Па, когда пускатели и общепромышленном исполнении использовать не разрешается. Пускатели изготовляются на номинальные напряжения от 380 до 660 в и номинал ыи.ie токи от 25 до 250 а.
Магнитные контроллеры применяются для управления кранами. В качестве переключающего устройства в нпх используются электромагнитные контакторы. Конструктивно магнитные контроллеры представляют собой раму с установленными на ней контакторами и различными реле (реле времени, максимального и минимального напряжений, максимального тока). Применение магнитных контроллеров при управлении кранами позволяет сократить размеры кабилы. В этом случае в кабине устанавливают только командоконтроллеры, требующие незначительного мускульного напряжения. В зависимости от назначения магнитные контроллеры имеют различные электрические схемы.
Станции управления представляют собой комплекты аппаратов, установленных на общей конструкции. Они предназначаются для дистанционного или автоматического управления электроустановками.
По назначению станции можно разделить на четыре группы: 1) станции управления нереверсивными электроприводами; 2) стад ции управления реверсивными электроприводами; 3) станции управления реверсивными и нереверсивными электроприводами; 4) станции управления с вводными автоматами для управления нереверсивными приводами.
Широкое распространение получила станция ПГХ-5000, имеющая максимальную токовую защиту ио всех трех фазах и тепловую — в двух фазах. Пуск двигателей осуществляется при полном напряжении сети. Реверсирование двигателя производится только после его остановки. Нулевая защита осуществляется непосредственно линейными контакторами. Для защиты цепей управления предусмотрены плавкие предохранители ПР-2 на 15 а, с плавкой вставкой — на 6 а. Станции выпускаются на токи до 600 а и напряжение до 500 в. Напряжение цепей управления может быть 127, 220, 380 в.
На обогатительных и брикетных фабриках используются блоки управления БУ, состоящие из магнитных пускателей и автоматических выключателей. Благодаря своей компактности блоки позволяют сократить размеры помещения или шкафов, где они устанавливаются, а также время на ремонт, который часто заключается в замене испортившегося блока. Защита электроустановок осуществляется комбинированными расцепителями автоматических выключателей и тепловыми реле магнитных пускателей.
3-7. ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЦЕХОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ НА НАПРИ КЕНИЯ ВЫШЕ 1000 в
цеховых подстанциях
применяются изоляторы, шипы, разъеди
нители, различного типа выключатели, трансформаторы тока и напряжения и другие аппараты. В настоящее время при строительстве подстанций эти аппараты поставляются чаще всего в виде комплектных трансформаторных подстанций, ячеек, шкафов или блоков.
Ниже кратко рассмотрены основные аппараты, которыми комплектуются различного типа ячейки или шкафы.
Разъединители, короткозамыкатели, отделители и п р е Д о храпит е л и. Разъединителями называют выключатели, не имеющие дугогасительпых устройств. Они предна-
значены для разъединения и переключения участков сети с малыми токами под напряжением и для создания видимого разрыва цепи, определяемого положением подвижной части разъединителя. Отключение разъединителями больших токов нагрузки линии не допускается, так как ото может привести к короткому замыканию между фазами из-за возникающей электрической дути. Во избежание отключения разъединителя под нагрузкой его привод сблокировап с приводом отключающего аппарата. Разъединителями допускается отключать ток холостого хода трансформаторов (на напряжение до 10 кв мощностью до 750 тсва), заземление нейтрали трансформаторов и дугогасящих катушек, токи замыкания на землю (10 а при 10 кв), а также небольшие зарядные токи.
Разъединители характеризуются номинальным напряжением и номинальным током. Управление ими может осуществляться вручную, элоктродпигатслышми или пневматическими приводами.
На цеховых подстанциях обогатительных фабрик применяются разъединители внутренней и наружной установки. На рис. 3-21 изображен трехполюспый разъединитель для внутренней установки РВ-10/400 с контактами рубящего типа. Для повышения электродинамической устойчивости разъединителя и уменьшения вероятности произвольного отключения.его при коротких замыканиях па нем установлены линейные контакты с магнитными замками, повышающими электродинамическую устойчивость аппарата. Для комплектных распределительных устройств изготовляются разъединители с контактами штепсельного типа.
116
I '.I тьединители для наружной установки изготовляются для перги itn.iиного и горизонтального рабочего положения. Разъединитель 1'.11113-35 для вертикальной установки имеет дна неподвижных изолятора и третий, 'поворачивающийся вокруг своей оси. Поворачивающийся изолятор связан с системой включения и отключения ножей разъединителя. Особенность этого разъединители заключается в том, •но при включении разъединителя контактный нож опускается вниз п и момент входа в контактную стойку поворачивается вокруг своей оси. При отключении последовательность движений обратная. Поворот ножа способствует скалыванию льда и самоочищению контактов и контактных стоек.
Короткозамыкатели выпускаются на напряжения 35 кв и выше. < пециальный привод позволяет осуществлять автоматическое включе-п но ножа короткозамыкатели, создавая металлическое короткое замыкание па землю па подстанциях без выключателей. Контактная система пороткозамыкатоля выбирается из условий включения аппарата в цепь короткого замыкании. Дли сетей 35 кв короткозамы-катеЛи выпускаются двухполюсными, а для сетей 110 кв и выше — однопо-
.ноевыми. Отделители предназначены для автоматического отключения участка цепи, ранее отключенного выключателем. Аппараты выпускаются на напряжение 35 кв и выше. Отделители напряжением 35— 220 кв допускают отключение тока холостого хода трансформаторов и зарядного тока воздушных ЛЭП любой протяженности при бостоновой паузе, обусловленной действием защиты. Включение отделителя производится вручную.
Выключатели. Па цеховых подстанциях фабрик нашли применение три основных тина выключателей: автогазовые, баковые масляные и малообъемные масляные.
Автогазовые выключатели содержат и дугогасительной камере материалы, выделяющие при высокой температуре газы, необходимые для гашения дуги. Для увеличения срока службы дугогаептоль-HI.IX камер они имеют смсппыс вкладыши из газогенерирующего материала. Наибольшее распространение получили вкладыши из органического стекла. На автогазовом принципе гашения дуги действуют силовые выключатели и выключатели нагрузки. Дугогаситель-ная камера автогазового выключателя ВГ-10 на напряжение до 10 кв и номинальный ток 400 а изображена па рис. 3-22. Корпус камеры состоит из двух гетинаксовых пластин 7. Между пластинами помещены две фасонные шеки 8 из органического стекла, в которых вырезаны продольные и поперечные каналы. В продольном канале 9, где перемещается контактный нож, устанавливаются съемные
вкладыши 10. При отключении дуга возникает между защитным кол ь-цом 11 неподвижного контакта 2 а ножом выключателя. При перемещении ножа вниз дуга растягивается и входит п канал 9. Под влиянием температуры дуги из вкладышей /^выделяется газ, который заполняет
трубками 4) и патрубок 3. Возникающий при этом интенсивный поперечный ноток газоп гасит дугу. Выключатели применяются для внутреннем установки. Время отключения выключателя 0,14 сек.
На принципе автогазового гашения дуги действуют выключатели нагрузки, которые предназначены для отключения нагрузочных то-118
после расхождения
io iii. Корпус гасительной камеры (рис. 3-23) состоит из основания 6 и двух пластмассовых половин !•, На внутренней поверхности корпуса устанавливаются дно накладки 3 из органического стекла, образующие канал, в котором перемещается коптактптлй пож 5. При отключении вначале размыкаются рабочие контакты, а затем дугогаси-тельные 2. Дуга, возникающая между дугогасительными контактами it ножом, затягивается в канал 4. Под действием высокой температуры дуги выделяется большое количество газов, а так как зазоры между стенками канала и ножом незначительны, то давление газов в камере возрастает. Струи газа проникают в столб дуги и приводят газ, находящийся в камере, в турбулентное движение. Дуга гаснет внутри камеры до выхода из нее ножа.
Выключателем можно произвести 200—300 отключений рабочих токов, но он не может отключать цепи при коротких замыканиях. Для защиты сети и выключателя от токов короткого замыкания до него устанавливают плавкие предохранители. Применение выключателей нагрузки в подстанциях фабрик снижает стоимость распределительного устройства и его пожароопасность.
Баковые масляные выключатели (ВМВ-10, ВМЭ-6 и ВМЭ-10) имеют в качестве газогенерирующего материала и изоляции токоведущих частей от земли и между собой трансформаторное масло. В баковых масляных выключателях (рис. 3-24) гашение дуг
тактов 1 и 2 происходит за счет газового пузыря, возпикаюшего вокруг дуги. Давление в газовом пузыре быстро нарастает, благодаря чему повышается ионизирующая способность газов. Образовавшиеся газы, проходя через слой масла, выходят н буферное пространство (верхнюю часть бака, не заполненную маслом). Проходя через слой масла, газы должны охладиться. Если охлаждение будет недостаточным (уровень масла над контактами мал), и буферном пространстве возможно образование взрывчатой смеси при соединении водорода с кислородом воздуха. При малом буферном пространстве образующиеся газовые пузыри могут вызвать удар масла о крышку и результате чего масло может вылиться наружу через трубку 4 или даже разрушить бак выключателя. В связи с этим при эксплуатации выключателей ВМБ необходимо контролировать уровень масла через масломерное стекло 5, а также его качество согласно ПУЭ. Время отключения многообъемвых выключателей 0,15— 0,2 сек.
Выключатели ВМБ-10, ВМЭ-6 и ВМЭ-10 применяются в сетях напряжением до 10 кв.
119
Для снижения времени отключения выключателями до 0,06— 0,08 сек применяют специальные гасительные камеры. Выключатели способны отключать токи к. просты в обслуживании, но обладают повышенной пожароопасностью по сравнению с автогазовымн.
Горшковые выключатели (рис. 3-25) относятся к малообъемным масляным выключателям. Особенностью этих выключателей является наличие трех отдельных металлических или пластмассовых баков, в которых помещаются (отдельно) размыкающиеся контакты. Масло, которым заполняются горшки, используется только как дугогасящаи
Рис. 3-25. Горгпкппый масляный выключатель BMH-10K:
1 — фаза; 2 — изолятор;.! — рамп; < — изолированная тяга; S— масляный буфер: 1— Own для заземления; 7 — миящуфаяныа изоляционные псрсго|юдки: в — главный вал
среда. Благодаря тому что в малообъемных выключателях в 4—5 раз меньше масла, чем п баковых, их считают взрыво- и пожаробезопасными. Горшковые выключатели устанавливаются непосредственно на стенах или па металлических рамах. В связи с тем что горшки находятся под напряжением, они изолируются от земли фарфоровыми иаоляторами. На обогатительных фабриках применяются выключатели ВМП-6Т, ВМП-10П, ВМП-10К и ВМГ-133.
Выключатель ВМП-6Т изготовляется в тропическом исполнении и предназначен только для внутренней установки в сетях напряжением до 6 кв. Бак его выполнен из изоляционного пластмассового материала.
Выключатели ВМП-10П и ВМП-10К (на напряжение до 10 кв) имеют одинаковый принцип устройства. Отличие состоит только в том, что ВМП-10 предназначен для сборных камер распределительных устройств КСО, а ВМП-10К (подвесной колонковый) — для комплектных распределительных устройств КРУ.
120
^Широко применяются выключатели ВМГ-133 на номинальное напряжение до 10 кв, номинальный ток до 1000 а и мощность отключения 350 Мва. Объем масла (по всех трех баках) этого выключателя п зависимости от мощности составляет 50—100 л. Ваки выключателей на номинальный ток 600 а стальные, а на номинальный ток 1000 а — латунные. Для уменьшения пагрева стального бака вихревыми токами вертикальный шов бака заваривается латунью. Выключатели применяются при комплектовании закрытых РУ цеховых подстанций.
Выключатели с отдельными горшками изготовляются и па более высокие напряжения.
Приводы выключателей по принцип}' действия делятся па ручные, электромагнитные (соленоидные), грузовые, п ру жинные, электрод и и га тел ьпые и пневматические.
Для управления автогазовнми выключателями нагрузки ВНП 16 применяются приводы 1IP-17, н которых нет встроенных реле, но уста поплспа отключающая катушка, предназначенная для дистанционного отключения. Приводы ПРА-17 устанавливаются на выключателях ВНП-17. Опп осуществляют автоматическое отключение выключателя при перегорании предохранителя, установленного до выключателя. На этих выключателях применяются также приводы ПС-Юм.
Электромагнитные соленоидные
станционного и автоматического включения и отключения выключателей. Они могут работать на постоянном токе 24, 48. НО и 220 в. В настоящее время для выключателей ВМГ-133 и BM1I-10 выпускаются приводы ПЭ-11 (рис. 3-26). Кроме того, применяются приводы НС-10. Применение привода ПЭ-11 предпочтительно в связи с гем, что, имея одинаковые размеры с приводом ПС-10, он для питания включающей и отключающей катушек потребляет меньший ток, чем привод ПС-10 в аналогичных условиях.
Электромагнитные приводы просты по конструкции, надежны и сравнительно по дороги. Обычно их изготовляют для работы на постоянном токе, а это вызывает ряд затруднений при эксплуатации. Включающий электромагнит потребляет ток 100 а и более, следовательно, необходимо иметь на пеховой подстанции мощную аккумуляторную батарею для питания приводов. Для передачи электрической
121
энергии от аккумуляторной батарея к привод!' требуются кабели больших сечений.
В последние годы для питания включающих электромагнитов применяется выпрямленный ток, для чего используются мощные полупроводниковые диоды. Применениеприводов на переменном токе исключает установку аккумуляторной батареи, но сами приводы сложнее по конструкции, больше по габаритам и дороже.
Время включения электромагнитных приводов в зависимости от типа выключателя составляет 0,18—0,8 сек.
Упрощенная схема управления выключателем с электромагнитным приводом приведена на рис. 3-27. Включение осуществляется кнопкой Rnl, в результате чего контактор К кратковременно

управления
выключате-
с ялектроингнитшш
подключается к источнику постоянного тока. Контактор 2? своими контактами замыкает цепь включающего электромагнита Эм1 и масляный выключатель включается. После включения выключателя прпвод устанавливается на защелку, а контакты ВЗ переключают сигнальные лампы, разрывают цепь катушки К и подготавливают цепь отключающей катушки Эм 2. При обтекании током электромагнита Эм2 он своим якорем воздействует на механизм свободного расцепления и выключатель отключается. Реле Р2 отключает в том случае, когда за трансформатором тока ТТ возникает короткое аамыкапио или при перегрузке, когда ток будет выше тока уставки реле.
Грузовые и пружинные приводы применяются при управлении масляными выключателями в устройствах систем АВР и АП В. Применение этих приводов не требует установки аккумуляторной батареи или другого источника тока. Включение выключателя происходит под действием груза (в грузовых приводах) или пружин (в пружинных приводах). Подъем груза или взвод пружины производится двигателем через редуктор с большим передаточным числом. Двигатель может использоваться постоянного или- переменного тока мощностью 300— 500 вт.
На рис. 3-28 показан универсальный пружинно-грузовой привод УПГП, имеющий две-три натянутые пружины 2, связанные с трупом 3. Подъем груза и растяжение пружин привода производятся а ручную или двигателем 1. При включении или отключении привода дистанционно или автоматически подается ток во включающий или отключающий электромагниты,' которые смещают удерживающую или запирающую защелку.
Пневматические и гидропнсвматическпе приводы по принципу действия и по кинематической схеме подобны электромагнитным. Эти приводы имеют малые габариты, надежны, обладают большим быстродействием и снижают удар в контакты и изоляторы выключателя. По при их эксплуатации необходима компрессорная установка и разветвленная сеть воздухопроводов. На цеховых подстанциях фабрик эти приводы распространения не получили.
Трансформ агоры токаи напряже-н п я. 13 сетях до 1000 в трансформаторы тока предназначены для снижения измеряемого и контролируемого тока до величины, на которую рассчитаны катушки измерительных приборов или реле. В установках выше 1000 в кроме снижения измеряемых то-
ков трансформаторы используются для отделения цепи высшего напряжения от цепей измерительных и защитных аппаратов.
Трансформаторы тока характеризуются коэффициентом трансформации, номинальной нагрузкой и классом точности. Номинальным коэффициентом трансформатора называется отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной. Номинальный первичный ток Iу — это длительный ток первичной цепи, на который трансформатор изготовлен согласно ГОСТ 7746—55. Номинальный вторичный ток Iг — это длительный ток нагрузки вторичной обмотки. Трансформаторы изготовляются на вторичные токи 5 и 1 а. На вторичный номинальный ток 1 а изготовляются трансформаторы тока, применяемые для установок 35 кв и выше. Вторичная нагрузка трансформатора тока St (в-а) определяется как
Рис. 3-28. Привод универе вой УПГП (в выкан
122
123‘
произведение квадрата номинального тока вторичной цепи 12 и полного сопротивления потребителей, включенных в эту цепь Z2, т. с.
S2=/»aZ2.
От величины вторичной нагрузки зависит точность показаний приборов и действия аппаратов защиты. Нагрузка, при которой погрешность ио превышает установленной для данного класса трансформатора, называется поминальной. Таким образом, трансформатор тока в зависимости от величин Z2 и 52 может работать с различной точностью.

Токовая погрешность в процентах определяется по формуле
юо%,
где 1ст — коэффициент трансформации.
Кроме токовой погрешности, трансформаторы тока обладают угловой погрешностью, к которой чувствительны индукционные приборы. Угловая погрешность учитывается при определении показаний счетчиков и ваттметров. Значения погрешностей трансформаторов тока различных классов точности и области их применения приведены в литературе [89, 95)1
По конструктивному выполнению первичной обмотки трансформаторы тока разделяются па две группы: одновптковые и многовнт-ковые.
Схема включения трансформаторов тока для измерений нагрузки сети приведены на рис. 3-29.
В установках напряжением до 1000 в применяются катушечные опорные многовитковые трансформаторы с сухой изоляцией и без защитных кожухов. Трансформаторы изготовляются нескольких типов: ТКМ и О-49У на первичные токи 5—750 а и ТТМ — на 50— 220 а. Трансформаторы ТКЛ-0,5 изготовляются с литой смоляной изоляцией с одним сердечником класса точности 0,5 па номинальные пер-вичиые токи 3—300 а. Компаунд на основе эпоксидной смолы обеспечивает не только хорошую изоляцию, но и надежно защищает
124
трансформатор тока от механических повреждений. Для электроустановок до 20-кв трансформаторы изготовляются с фарфоровой изоляцией, проходными, многоиитковымп (ТПФМ) и одповптковымн (ТНОФ). На номинальные токи 5—400 а п напряжение до 10 кп изготовляются трансформаторы тока ТКЛ-10 и ТПЛ-10 с литой смоляной изоляцией, отличающиеся расположением выводов первичной обмотки. Трансформаторы с литой изоляцией имеют меньшие габариты ио сравнению с трансформаторами с фарфоровой изоляцией.
Трансформаторы напряжения предназначены для включения катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, а также отделения пх от сети высокого напряжения. Номинальное напряжение вторичных обмоток трансформаторов напряжения п отличие от силовых составляет 100 или рОГ-100 в.
Номинальный коэффициент трансформации
Для правильного включения обмоток измерительных приборов и реле, а также соединения трансформаторов между собой концы их обмоток маркируют по определенному правилу. Начало первичной обмотки обозначают буквой А, начало вторичпой — а, конец первичной обмотки — X, конец вторичной — х.
Трансформаторы напряжения имеют погрешности (по напряжению А/7% и по углу б), которые зависят от нагрузки трансформатора.
Трансформаторы напряжения до 6 кв изготовляются с воздушным охлаждением. В обозначении типа такого трансформатора ставится буква С (например, однофазный трансформатор НОС-0,5). Дли установок на напряжения выше 0 кн трансформаторы напряжения с масляным охлаждением в обозначении имеют букву М. Трансформаторы бывают однофазные (НОС 0.5) и трехфазные (НТМ-10). Число, входящее в обозначение трансформатора, соответствует высшему напряжению (в icb), на которое он изготовлен.Трансформаторы, предназначенные для контроля изоляции, в обозначении типа имеют бужву И (например, НТМИ).
Из условий допустимого нагрева трансформатор напряжения можно нагружать выше номинальной мощности в 5—6 раз. Эту мощность называют предельной. Нагружать до предельной мощности можно в том случае, если не требуется работа трансформатора с номинальным классом точности, например при питании сигнальных ламп, отключающих катушек автоматов и подобных им приборов.
В зависимости от типа трансформаторов и назначения их в системе электроснабжения применяются различные схемы их вклю-
Для контроля и измерения междуфазных напряжений и напряжений относительно земли, когда необходим контроль состояния изоляции, применяется схема, изображенная па рис. 3-30, а.
1Й
При необходимости измерений и контроля мсждуфазных напряжений применяется соединение в открытый треугольник двух однофазных трансформаторов напряжений (рис. 3-30, б).
Трехфазный трансформатор напряжения, соединенный по схеме, изображенной на рис. 3-30, в, применяется для измерения и контроля междуфазных напряжений.
Для измерения напряжения и контроля изоляции применяются также пятистержневые трансформаторы напряжения (рис. 3-30, г). В этом трансформаторе, если нет замыкания на землю, напряжение на концах разомкнутого треугольника дополнительных обмоток равно нулю, так как геометрическая сумма фазных напряжений трех-фазпой системы равна пулю. При замыкании одной из фаз на корпус (землю) в сети высшего напряжений па разомкнутом треугольнике будет напряжение, равное сумме напряжений двух фаз,
ЭЛЕКТРООБОРУДОВА НИИ ДРОБИЛЬНЫХ ОТДЕЛЕНИЙ
4-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Основную часть расходов на дробление составляет стоимость электрической энергии, потребление которой зависит от физико-механических свойств перерабатываемой горной массы, а также крупности продукта до и после дробления.
Для дроблении руд применяются щековые, конусные, валковые и молотковые дробилки. Режим работы дробилок длительный, но нагрузка ио постоянная.
Возмущающее дрздейстиис па систему привода оказывает случайное сочетание нескольких факторов: крепости, вязкости, изменения сил трения в процессе дробления. Поэтому машины для дробления руд по выполняемой ими работе можно отнести к группе установок с. тяжелыми условиями пуска и резко изменяющейся нагрузкой и процессе работы.
4-2. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЩЕКОВЫХ ДРОБИЛОК
Особенности работы электропривода щековых' дробилок и т р е б о и а н и я, п р е д ъ я в л я -е и ы о к и е м у, j3 щековых дробилках дробление полезного ископаемого происходит по время смыкания щек. При движении подвижной щеки назад мощность тратится только на преодоление трения. И свяли с таким режимом работы механизма график нагрузки двигателя дробилки неравномерный. Для выравнивания графика нагрузки и течение цикла дробления применяются маховики. За счет аккумулирования энергия маховиками при движении щеки назад и возвращении энергии во время хода вперед (процесс дробления) снижается неравномерность нагрузки в течение цикла. Это дает возможность устанавливать двигатель несколько меньшей мощности. Несмотря на наличие маховиков нагрузка па валу двигателя щековой дробилки
с простым качанием щеки и период рабочего хода при дроблении полезного ископаемого остается непостоянной. Она характеризуется резкими пиками, сменяющимися спадом нагрузки и даже работой вхолостую (рис. 4-1).
Из диаграммы видно, что мощность, потребляемая двигателем из сети (кривая 1), колеблется от минимального значения при холостом
Рис. 4-1. Диаграмма мощности крупной щековой дробилки (провшкыи-тыьность 240 т/ч. / — 8 — 10 ио шкале проф. М. М. Нроюдьаконоаа)
ходе (23— 25 квт) до максимального значения (180 кат). Средняя мощность (линия 5), которую потребляет двигатель из сети, находится в пределах G2—65 кот, что составляет около 40—45% его номинальной мощности.
Более равномерная нагрузка у щековых дробилок среднего и мелкого дробления со сложным качанием щеки. Из диаграммы изменения нагрузки (рис. 4-2) видно, что отношение максимальной нагрузки к средней у таких дробилок не превышает 1,4—1,5.
128
Щековые дробилки, в особенности крупного дробления, ха ранте ризуются тяжелыми условиями пуска. Объясняется ото большим весом подвижных частей дробилки, наличием маховиков, положением шатуна в момепт пуска, а также возможным пуском загруженной дробилки. Для того чтобы преодолеть при пуске моменты инерции и трения, необходимо к валу дробилки приложить начальный момент, превышающий средний момент при нормальной работе в 4—5 раз. Это приводит к увеличению установленной мощности двигателя в 2- 3 раза.
Наиболее благоприятным взаимным расположением подвижных частей дробилки будет такое, когда головка шатуна находится в верхнем положении, а подвижная щека прижата к неподвижной.
Вопросам пуска щековых дробилок посвящено значительное количество научно-исследовательских и конструкторских работ, на основании которых рекомендуется ряд методов запуска.
1. Применение специальных устройств, посредством которых шатун устанавливают в положение, благоприятное для пуска. ВНПИСтройдормашем исследовано несколько устройств, обеспечивающих запуск дробилок под завалом.
Один из вариантов представляет собой устройство (рис. 4-3, а), позволяющее уменьшить ход подвижной щеки и практически остановить ее. Для этой пели производится подъем или опускание задней распорной плиты посредством реверсивного гидроци.типдра. Двигатель включается, когда задняя распорная плита выводится в нижнее положение. Устройство надежно в работе, но усложняет конструкцию дробилки.
Другой вариант основан на изменении суммарного эксцентриситета вала, что позволяет изменять ход подвижной щеки от нуля до поминальной величины (рис. 4-3, б). Запуск двигателя осуществляется при нулевом эксцентриситете вала. Способ сложно осуществим. Испытания показали нестабильность работы устройства, в особенности гидродвигателя.
9 Зчка.ч 2112
129
2. Установка двух двигателей различной мощности, один из которых после пуска отключается. Соотношение мощностей двигателей рекомендуется выбирать в пределах от 1 : 1,5 до 1 : 2. Применение вспомогательного привода для запуска дробилки позволяет в ряде случаен снизить мощность главного двигателя на 20—30%.
3. Использование фрикпиопных, гидравлических, электромагнитных или порошковых муфт. Из рассмотренных вариантов наиболее предпочтительным, с точки зрения надежности и простоты, является вариант со вспомогательным приводом.
Для главного привода щековых дробилок, учитывая высокий момент трогания и значительную длительность пуска (крупные дробилки), применяются асинхронные двигатели с фазным ротором, обеспечивающие начальный момент 2—2,5 Л1„.
Сопротивления в цепи ротора выбираются с учетом длительного пуска дробилок. Разнообразность факторов, влияющих на усилия при дроблении, а также значительное изменение мощности, потребляемой дробилкой при работе и пуске, усло.йииют определение особ ходимой мощности двигателя дробилки.
Определение расчетной мощности электродвигателя щековой дроби лк и. Максимальное усилие Fmax, действующее па щеку дробилки, может быть определено по формуле [67]
Fm.„-feF'lH, и, (4-1)
где /0 — коэффициент использования площади поверхности щеки;
F' — усилие, отнесенное к единице цлощади щеки, н/м*;
I. — длила щеки, м;
Н — высота неподвижной щеки, м.
Произведение f'/o = Ч представляет собой среднее расчетное давление, поэтому формулу (4-1) можно записать в виде:
Fm„^glH, и. (4-2)
Следовательно, суммарное максимальное усилие дробления прямо пропорционально площади неподвижной щеки.
Опытами 167] установлено, что для руд средней крепости и крепких можно принимать q — 2,7 Мн/м2.
Коэффициент использования поверхности щеки дробилки величина непостоянная. В большинстве случаев принимают /0 — 0,25.
При определении максимального усилия не учитывался закон его изменения в течение всего цикла дробления (прямой и обратный ход щеки). Для определения работы, затрачиваемой па дробление, учитывается изменение усилия в течение цикла, соответствующего одному обороту главного вала дробилки.
Усилие в шатуне в функции угла поворота вала <р изменяется (рис. 4-4, а) по сложному закону [671. Оно близко к нулю на протяжении поворота эксцентрика от ср = 0 до ф = 70", т. е. на протяжении одной трети рабочего хода щеки. При увеличении угла ср более 70° усилие начинает плавно нарастать и только при ср = 90 -[ 95° 130
изменяется резко, достигая максимального значения при <р = 180°. Такое положение наступает при максимальном приближении подвижной щеки к неподвижной. При этом точка А будет соответствовать максимальному усилию Fmax при рабочем ходе. После перехода шатуна через верхнюю мертвую точку усилие резко снижается (точка С), что вызывается переменой знака сил трения во всех шарнирах.
В этом случаи потенциальная энергия, накопленная дробимым материалом, начинает возвращаться маховику. Максимальное усилие, передаваемое маховику после перехода через мертвую точку, определится ординатой СС. Силы трения в шарнирах препятствуют действию сил давления материала, а поэтому правая часть диаграммы имеет более крутой фронт. При увеличении угла поворота до 270й сила, персдашюман от материала шатуну, снижается почти до пуля. Последняя четверть оборота вала (от ср — 270° до ср = 360°) происходит без замстптлх усилий в частях механизма.
Если правую часть диаграммы CDC' перенести зеркально па левую половину от линии максимального усилия СС, то получим диаграмму, на которой: 1) площадь ОАВССО (см. рис. 4-4, а) соотвот-
9* . 131
ствует энергии, полученной от двигателя и маховика материалом, находившимся в дробилке при рабочем ходе; 2) площадь ОСС'О представляет собой энергию, возвращенную материалом в период обратного хода щеки; 3) площадь ОАВСО, представляющая собой разность площадей ОАВСС'О и ОСС'О, соответствует работе, производимой двигателем за один цикл.
Если учесть влияние сил трения в системе в течение цикла, т. е. вычесть их па усилий при рабочем ходе и прибавить к усилиям во время холостого хода, то площадь, ограниченная на чертеже пунктирными линиями, будет соответствовать работе, затрачиваемой на дробление материала.
Для выбора двигателя определяют среднюю мощность за цикл.
Определение величины сродней мощности в течение цикла дробления производится по среднему эффективному усилию. Под средним эффективным усилием полагают такое постоянное по величине усилие (рис. 4-4, б), которое в течение цикла дробления производит ту же работу, что и изменяющееся по действительному закону усилие за время ого действия.
Отношение эффективного усилия к максимальному обозначается буж вой р
7 9jL = Р или = 0Fmax. (4-3)
" max
Для крупных дробилок с простым качанием щеки 0 = 0,21, а для дробилок со сложным движением 0 = 0,20.
Средпяя мощность, потребляемая дробилкой, пропорциональна произведению усилия дробления, хода подвижной щеки и скорости вращения.
При длине хода подвижной щеки S и скорости вращения приводного вала дробилки ы средняя потребляемая мощность
2Я-1000>|
(4-4)
где т = 0,56 — 0,60 — коэффициент, зависящий от конструкции дробилки; он представляет собой отношение расстоянии от точки приложения на качающейся щеке до центра оси шатуна Lc к расстоянию от этого центра до пижней кромки поверхности щеки Ьл (рис. 4-5);
т) = 0,8 — механический к. и. д., учитывакмций потери в приводном и церсдаточпом механизмах.
Заменив в формуле (4-4) значение F3$, взятое из выражения (4-3), а /'тьх — из формулы (4-2), получим среднюю потребляемую мощность дробилкой с простым качанием щеки
nify/HlSm ~ 0280ц
, квт.
(4-5)
Необходимая мощность двигателя дробилки с простым качанием щеки
₽д^ЛтяРср> квт,
где /с, — 1,35 -7- 1,5 - коэффициент запаса, учитывающий условия пуска и пиковый характер нагрузки при дроблении.
В связи с модернизацией щековых дробилок с простым движением щеки протерпели изменения некоторые параметры этих машин. Исследования, выполненные проф. В. Л. О ле веки м по уточнению способа определения мощности привода, позволили ввести необходимые коррективы.
Для современных щековых дробилок проф. В. А. Олевскпй предлагает мощность устанавливаемого двигателя определять но формуле
Рк — 1,ЫН8п, квт, (4-6)
где п — скорость вращения приводного вада дробилки, об/мин. На практике часто пользуются эмпирической формулой
Рл — сЬВ, квт, (4-7)
где с — 1/60 — для дробилок размером мепыпе 250 X 400 мм:
с - 1/100 — для дробилок размером от 250 X 400 до 900 X X 1200 мм;
с 1/120 — для дробилок размером 900 X 1200 мм и более; Ли/? — длина и ширила загрузочного отверстия дробилки, см.
Для привода крупных щековых дробилок применяются асинхронные двигатели с фазным ротором п закрытом обдуваемом исполнении с одним свободным концом вала на двух щитовых подшипниках. Пуск двигателей осуществляется при помощи роторных стапцип.
рассчитанных на пуск с двойным поминальным моментом. Комплектно заводом поставляются блоки управления, обеспечивающие защиту от перегрузки и коротких замыканий низковольтных двигателей.
Характеристики приводов крупных щековых дробилок приведены в табл. 4-1.
Таблица 4-1
Технические данные щспопьтх дробилок
Тип дробилки Качание Произво-дитольшиггь. атсктродвигатель
тип
вращения,
ЩС-25Х90 Щ С-40 X 90 ЩС-00 00 ЩС-120Х150 Сложное 1777 АО 82-С АО 83-6 Alt 101-8 АКЗ12-35-8 28 40 75 200 1000 1000 750 750
С-644 СМ-204А ЩКД-7 ЩКД-8 ЩКД-9 Простое 312-485 42—110 86-155 175-292 312 -485 АО 82-6 АК 91-1 А К ЮЗ-8 АК 112-8 АКЗ 12-52-12 28 100 160 250
С-888 • 500 А 131-12 А132-12 250 500
Для вывода формулы требуемой мощности двигателя дробилок со сложным движением берется за основу выражение (4-4).
Принимая величину полного размаха колебаний щеки в верхней части S, равной двойному эксцентриситету г вала S — 2г, средняя мощность на валу дробилки со сложным качанием будет
,«P>?gZ2rto mfog£r<a 2-т-lOOOtj .3140ц ’ ’
где т = 0,5, р = 0,2.
Необходимая мощность двигателя дробилки со сложным качанием
Ря-ел — Ь Ар. ел, КИТ, (4-8)
где /Сз = 1,2 -4 1,3 — коэффициент запаса.
В связи с тем, что мощности двигателей дробилок среднего дробления но сравнению с мощностью питающих сетей незначительны, а маховые массы также невелики, для их привода применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Управление щековыми дробилками. На рис. 4-G изображена схема управления щековой дробилкой, оборудованной фрикционной муфтой. Предусмотрены три режима управления: 1) ди-134
спотчорскпй централизованный (ключ В2 устанавливается в положение Д); 2) местный сблокированный (ключи В2 и В4 устанавливаются в положение А); местный, предназначенный для ремонтных работ (ключи В2 и 134 устанавливаются в положение М). Все вспомогательные механизмы дробильного агрегата работают автоматически при диспетчерском и местном сблокированном режимах управления.
Перед пуском дробильной установки должна быть подана электроэнергия на все цепи управления, ключи выбора режима управления установлены в соответствующие положения, включены выключатели в цепях питания контакторов приводов (главного привода, маслона-еоса гидросистемы, электромагнитов золотников, электронагревателей, маслопасосов смазки, станции густой смазки).
Пуск дробилки произойдет, если будет замкнут контакт ключа ВЗ или замкнется контакт реле, находящегося в схеме диспетчерского управления. При этом будет обтекаться током реле Р1, которое своими замыкающими контактами подготовит цепь сирены Зе предпусковой сигнализации и цепи управления ротором приводного двигателя.
Как только температура масла в системе смазки достигнет 311 — 313° К, замкнется контакт реле в цепи предпусковой сигнализации (катушка реле находится и схеме системы смазки дробилки) и будет звучать сирена. Одновременно включится реле Р6 и с выдержкой времени включит реле Р7, которое одним замыкающим контактом приготовит цепь контактора включения главного двигателя, вторым замыкающим контактом создаст цепь тока реле включения маслопа-соса системы жидкой смазки дробилки (схемы управления глаптлм двигателем дробилки и системой жидкой смазки па рис. 4-G не показаны), третьим замыкающим контактом включит насос гидравлического управления фрикционными муфтами и механизмами гидросистемы.
Когда давление в нагнетательном маслопроводе достигнет заданной величины, закроется контакт из схемы смазки в цепи реле Р16 и оно. включившись, замкнет свой контакт в цени роле Р17.
Реле Р17, включившись, своим замыкающим контактом подготовит цепь контактора включения главного двигателя.
Под давлением масла в гидросистеме происходит отжимание фрикционных дисков муфт шкива в маховика.
При отключении муфт конечные выключатели ВГ> и В6 включат реле Р14, которое своим размыкающим контактом отключит электромагниты золотников и замыкающим контактом создаст цепь контактора, включающего главный двигатель. Одновременно будет подан импульс на автоматический вывод пусковых сопротивлений я цепи ротора главного двигателя.
После того как сопротивление в цепи ротора будет полностью выведено, замкнется контакт в цепи реле Р13. При этом отключается реле-повторптель Р7, включаются реле времени управления золотниками гидросистемы Р8 и Р9. Реле Р9 с выдержкой времени включит реле РЮ п Р11. Реле Р11 включит электромагнит сочленения шкива 136
с главным валом дробилки, и результате чего разомкнется коночный выключатель В6.
Реле РЮ с выдержкой времени включит реле Р12, которое включит электромагнит сочленения маховика с главным валом дробилки. При этом конечный выключатель В5 разорвет цепь реле Р14.
Реле Р14 замкнет свой контакт в цепи реле Р4 и Р5. Затем роле Р4 отключит роле пуска Р1 дробильного комплекса, которое приведет схему в исходное положение и отключит сирену, а реле Р9 произведет переключение в схеме управления системой жидкой и густой смазки дробилки.
Остановка дробилки осуществляется оператором ключом ВИ или с диспетчерского пункта управления. При этом реле Р2 получит питание и своим замыкающим контактом создаст цепь реле РЗ, которое с выдержкой времени (2—3 мин) замыкает цепь реле РП. Реле Р17, включившись, разорвет цепь контактора главного двигателя.
Аварийная остановка дробилки может произойти при исчезновении давления масла в нагнетательном маслопроводе системы жидкой смазки, а также при превышении допустимой температуры подшипников дробилки. Отключение осуществляется реле Р19, которое воздействует на реле Р2.
Энергетические показатели работы щековых дробилок. Дробление является одной из энергоемких технологических операций па обогатительных фабриках. Удельный расход электроэнергии дробилками — величина непостоянная даже для однотипных машин. 11а потребление энергии оказывают влияние! различные факторы: крупность руды, вязкость, фактическая производительность дробилки, работа на холостом ходу и т. и.
Вполне естественно, что с уменьшением крепости и крупности руды возрастает производительность дробилки. В то же время с увеличением производительности возрастает потребляемая двигателем сред пяя мощность, что приводит к более равпомерной загрузке дви-
Удельный расход электрической энергии щековыми дробилками на некоторых горных предприятиях при минимальных потерях па холостом ход колеблется от 0,3 до 1,5 квт-ч на 1 т дробимого материала. В связи с тем, что дробилки иногда работают вхолостую, а часто с нагрузкой меньше номинальной, коэффициент мощности главных двигателей низкий (0,6—0,7).
4-3. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК КРУПНОГО ДРОБЛЕНИИ
Особенности работы электропривода конусных дробилок и т р о б о н а п и я, п р о д ъ я н л я е -.м 1.1 о кие му. Конусные дробилки по своему назначению подразделяются на дробилки крупного, среднего и мелкого дробления.
Процесс разрушения руды в конусных дробилках происходит непрерывно, так как на внутренней поверхности неподвижного конуса
137
всегда имеется точка, при приближении к которой дробящего конуса происходит дробление.
' В связи с тем что дробление происходит непрерывно, нагрузка на нривод конусных дробилок более равномерная, чем на привод щеко-( вых дробилок.
На рис. 4-7 приведен график изменения мощности, потребляемой из сети одним из двигателей (мощностью 320-квт) дробилки ККД-1500 с разгрузочной щелью ширимой 180 мм. Из графика видно, что при холостом ходе дробилки мощность равна 95 квт, что составляет 30% номинальной мощности двигателя.
При дроблении руды крепостью / — 10 мощность не постоянная, она изменяется от 120 до 180 квт (35—55% номинальной мощности).
мощности).
f Пуск конусных дробилок крупного дробления несколько легче, i чем щековых, по и здесь для преодоления значительных маховых ) масс и сил трения приходится устанавливать двигатели со значи-S тельным запасом по мощности.
Обычно перед пуском дробилка свободна от руды, ио в практике / эксплуатации неизбежны случаи, когда пуск приходится производить I при загруженной дробилке, как принято говорить, «под завалом». ( Для обеспечения пуска «под завалом» крупные дробилки обору-/ дуются двумя двигателями. Во время пуска включают оба двигателя. После того как разгон закончится, один из двигателей отключают. ‘ Возможность отключения одного из двигателей после пуска под
тверждается опытами, проведенными па дробилке ККД-1500/180 на комбинатах Криворожского бассейна и Соколовско-Сарбайском ГОКе. Возникавшие пиковые нагрузки преодолевались за счет допустимой перегрузки электродвигателей и использования маховых
масс движущихся частей установки.
Установка двух двигателей не только облегчает пуск дробилки и улучшает ее энергетические показатели, но и приводит к уменьшению размеров редуктора, создаст возможность резервирования двигателей.
Наиболее тяжелый пуск будет поело аварийной остановки дробилки, заполненной рудой, в особенности, если руда вязкая и содержит много мелочи. В этом случае во время остановки дробимый мате-138
фиал плотно забивает рабочее пространство, а отдельные куски руды расклинивают дробящий конус. Попытка стронуть дробящий конус, вращением его в прямом направлении иногда не удается. С этом случае, после неудавшегося пуска с максимальным моментом в рабочем направлении двигатели включают в обратном направлении. Иногда приходится производить несколько включений в обе стороны.
Для привода дробилок крупного дробления применимы асинхронные двигатели с фазпьтм ротором. —-----
Для того чтобы обеспечить необходимый начальный и опрокидывающий моменты приводного двигателя, улучшить условии пуска и преодолеть воямоясныс при работе пики нагрузки, мощность приводных двигателей обычно выбирают с запасом в 30—50% по сравнению с расчетной.
Технические данные конусных дробплок крупного дробления приведены в табл. 4-2.
Таблица 4-2
Технические данные конусных дробилок крупного дробления
Тип дроСплки Производительность, :Электродвигатель
1 щели тип ,к- об /мин
К К д-500 Механическое 150 А 103-8М 1X125 750
К КД-1200 560 А КЗ 12-35 10 Л КЗ 12-42-10 2X200 600
ККД-1500Б 1150 АКЗ 12-52-Ю Л КЗ 13-42-10 2X320 000
ККД-1500А 2300 АКЗ 13-42-10 АКЗ 13-52-10 2X40(1 600
КРД-1500/180 КРД-900/100 Гидравлп- 1150—2500 АКЗ 131 10 1X350 600
ческое 550 АКЗ 13-52-10 1 Х400 600
КРД-700/75 400 АКЗ 13-52-12 1X250 500
Определение расчетной мощности двигателей конусных дробилок крупного дробления. При определении мощности двигателя дробилки необходимо знать горизонтальную слагающую равнодействующей всех сил давления, действующих на дробящий конус.
Для определения этой величины выделим элементарные площадки на поверхности подвижного п неподвижного конусов (рпс. 4-8) двумя бесконечно близкими вертикальными плоскостями ОЛ и ОВ, проходящими через ось дробящего конуса [67].
Подученная «элементарная» дробилка обладает теми же качествами, что и щековая, а следовательно, для нее справедлива формула. (4-2), поэтому можем записать
F— д(Л,Ъ) Н- g (Д£) L cos а21 (4-9)

где F — горизонтальное усилие, передающееся со стороны дробимого материала, н;
L — длина образующей конуса, м;
AL - средняя длина элементарной щековой дробилки, равная полусумме длин элементарной пасти и элементарной выпускной
щели, м:
Н — высота конуса, м;
а2 — угол между образующей конуса и вертикалью. Для рассматриваемой «элементарной» дробилки 'можно по анало-
гии со щековой построить график изменения усилий дробления во вре-
моли (рис. 4-9), который от графика усилий щековых дробилок (см. рис. 4-3) отличается тем, что по оси абсцисс откладывается угол поворота эксцентрика конусной дробилки, а по оси ординат — усилие, выраженное в долях максимального. Отдельные участки ломаной линии соответствуют элементарному углу (например, Ар=10°).
Для рассматриваемой «элементарной» дробилки можно получить распределение усилий но окружности конуса, если перемещаться из рассматриваемой элементарной рабочей зоны в последующие зоны по поверхности дробящего конуса против направления вращения эксцентрика.
11а рис. 4-10 изображен график распродал опия усилия по периметру дробящего конуса, построенный
^.йсь ИраЬнщего кпну-са Spotiu/'KU
в полярпых координатах. Здесь на радиусах-векторах, проведенных через 10° один от другого, отлолсепы ординаты величин изменения усилия дробления, соответствующие средним ординатам ступенчатой линии (см. рис. 4-8). Участок DAB, находящийся л пределах угла от 270 до 30е (против часовой стрелки), соответствует выпуску дробленого продукта. На участке ВС (от 30 до 180е) материал дробится. На участке CD (от 180 до 270°) давление падает до пуля. Далее цикл повторяется.
Если разложить каждый из векторов на составляющие по осям
140
X и У, то гормзоитальная составляющая равнодействующей всех сил давления, действующих па дробящий конус,

Угол наклона равнодействующей к оси ОХ
иоотп от угло попорота эксцентрика конусной дробилки
Величина момента относительно центральной оси дробилки М — Rrac? sin 6, н • м, (441)
где аср — средний эксцентриситет (см. технические данные дробилки). Мощиость, необходимая для дробления,
p=^oj(!2i КВГ) (442)
141
гдесо=-^-----угловая скорость вращения эксцентрика, рад/сек;
rj! — к. и. д. подвеса и эксцентрика;
т) а — к. п. д. зубчатой передачи и приводного вала.
С учетом коэффициента запаса &,= 1,5 на условия пуска и пиковые нагрузки
РД = М, кит. (4-13)
В литературе для определения мощности двигателей конусных дробилок крупного дробления предлагается ряд формул, которые дают довольно точные результаты.
С учетом 50% запаса проф. В. Л. Оловский [701 рекомендует мощность двигателя определять по эмпирической формуле
Рд = ЗбР27тг, квт, (4-14)
где D — диаметр основания подвижного дробящего конуса, м; г — эксцентриситет (в плоскости разгрузочной щели), м; п — число качаний дробящего конуса в минуту.
Управление конусными дробилками крупно io дробления. Для крупных конуспых дробилок применяются двигатели напряжением 3—6 кв с фазным ротором. Цепь включения двигателей сблокировала с системой смазки.
Отличительной особенностью схем управления конусными дробилками при двухдвигатолъпом приводе является применение в цепях роторов обоих двигателей общей роторной станции.
Предусматривается возможность включения только одного из двигателей при опробовании после ремонтов или при неполной загрузке дробилки.
Энергетические показателиконуспых дробилок крупного дробления. Как видно из осциллограммы, изображенной на рис. 4-7, установленная мощность двигатели дробилки используется подостаточно.
Среднечасовая статистическая производительность конусных дробилок большой мощности (ККД-1500/180) обычно находится н пределах 1400 -1500 т/ч, При этом средняя потребляемая мощность составляет 140—150 пвт, а средний удельный расход электроэнергии ц>ср ~ УЛ квт-ч/т. Экспериментальным и исследованиями установлено, что при одних и тех же физико-механических свойствах руды удельный расход электроэнергии колеблется в широких продолах. Основное влияние на энергетические показатели оказывает работа дробилки при холостом ходе. Например, при коэффициенте включения к3 = 0,27 средний удельный расход электроэнергии составляет щ.р — 0,165 квт-ч/т. Коэффициент мощности при такой низкой загрузке находится в пределах 0,3 0,4. При длительной работе вхолостую, когда время работы соизмеримо со временем паузы, средний удельный расход электроэнергии достигает и»ср = 0,8 квт-ч/т.
Подсчеты по укрупненным параметрам показывают, что 1 ч простоя крупной конусной дробилки, связанной технологической заии-
снмостыо с другими агрегатами, приводит к увеличению стоимости I т магнетитовой товарной руды на 0,03 коп.
Значения величин удельного расхода электроэнергии конусными дробилками крупного дробления для различных руд в зависимости от крепости руды и производительности колеблются в пределах от 0,1 до 0,5 квт-ч/т.
Улучшить энергетические показатели работы конусных дробилок крупного дробления можно мероприятиями технологического и энергетического характера.
Технологические мероприятия охватывают широкий круг вопросов, связанных с обеспечением бесперебойной подачи материала в дробилку.
Эксплуатация дробилок при поминальной производительности дает возможность значительно снизить удельный расход электрической энергии. Например, при часовом производительности дробилки ККД Q — 200 т/ч удельный расход электроэнергии можно снизить до 0,083—0,088 квт-ч/т.
Энергетические мероприятия по улучшению показателей круппых конуспых дробилок включают в себя: 1) эксплуатацию дробилки с двигателем оптимальной мощности; 2) отключение одного из двигателей после запуска установки; 3) ограничение холостого хода работы электродвигателей привода дробилки во время пауз подачи руды на фабрику; 4) автоматизацию управления и загрузки дробилки.
4-4. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК СРЕДНЕГО И МЕЛКОГО ДРОБЛЕНИИ
Особенности работы электропривода и требования,предъявляемые к нему. Конусные дробилки среднего и мелкого дробления обычно пускаются вхолостую, без магериала в дробящем пространстве. Практически весь момент электродвигателя используется на разгон маховых масс механизма.
Из графика изменепия мощности во время пуска короткокопуспой дробилки (рис. 4-11, кривая!) видно, что при включении мощность достигает 125% номинальной мощности двигателя (220 квт), затем резко снижается и по истечении 5 7 сек, когда закончится пуск (нри холостом ходе), составляет 50-55 квт, т. е. 22 —25% номинальной мощности двигателя.
При дроблении нагрузка (кривая !') изменяется от 70 до 100 — 120 квт при среднем значении 80 квт.
Нагрузка дробплки мелкого дробления при пуске и дроблепии приведена на рис. 4-11 (кривые 2 и 2').
Из рассмотренных режимов работы дробилок среднего и мелкого дробления можно установить, что псзпачптсльпыс увеличения мощности при дроблении носят кратковременный характер. Величина их «ависит от твердости и вязкости дробимого материала, llniai мощности больше при дроблепии руд высокой твердости (14—17 по
шкале проф. М. М. Протодьякопова), чем при дроблении низких руд, вызывающих увеличение минимального значения мощности.
В зависимости от свойства дробимого материала могут возникнуть условия, когда двигатель дробилки будет работать в режиме, близком к критическому. Для предотвращения завала применяют защиту двигателя от длительной перегрузки или предусматривают автоматическую регулировку загрузки дробилки.
Условиям работы конусных дробилок среднего и мелкого дробления удовлетворяет привод переменного тока с аспнхроппым двигателем с короткозамкнутым ротором (табл. 4-3).
'Г а б л и ц а 4-3
Технические данные конусных дробилок среднего и мелкого цробленин
Тип рробилки srtff Iе ?|о Электродвигатель
ТСЛЫГ.-СТЪ, м’,-ч
тип "В?’
вращения, об/мил
КС Д-600 Б 350 19 АО 73-4 28 15(H)
КСД-900Б 330 32—62 А О 83-4 55 1500
КСД-1200А 260 30—85 АО 101-8 75 750
КСД-1200Б 260 70-105 АО 101-8 75 750
КС Д-1750 Н 245 ICO- 3WI А 104-8 160 750
КСД-2200А 224 120—340 АЗ 13-52-12 АЗ 13-52-12 250 500
КСД-2200Б 224 340—580 250 500
КСД-2500 200 620—810 —. 400
КМД-1200 260 12 -55 Л 101-8 75 750
КМ Д-1750 245 40—120 А104-8 160 750
КМ Д-2200-400 224 75-220 АЗ 13-52-12 250 500
КМ,'(-2200-600 224 78—232 АЗ 13-62-15 320 500
КМД 2500 200 120—360 АК 131-10 320 600
НМД-3000 185 180—600 — 550 —
Перспективным является привод с синхронным двигателем, Расчеты показывают, что даже при наиболее тяжелых режимах дробле пня двигатель будет работать устойчиво.
д в и г а -, и м е л -мощности дробления
Определение расчетной мощности •голей конусных дробилок среднего кого дробления. При определении расчетной двигателей конусных дробилок среднего или мелкого
действительны теоретические положения, рассмотренные для конусных дробилок крупного дробления. На этом основании мощность на налу дробилки среднего или мелкого дробления можно подсчитать по формуле, аналогичной (4-12)
Мы
(4 15)
где Нг - горизонтальная составляющая равнодействующей, кн;
аСр — эксцентриситет в средней части конуса, м;
<о — угловая скорость вращения эксцентрика, рад/сек;
г] к. н. д. механизма дробилки.
Определив но уравнению (4-15) теоретическую мощность, необходимую для дробления, при выборе двигателя ее обычно увеличивают в 3 рана. Это делается для того, чтобы гарантировать успешный пуск дробилки при резком возрастании ее нагрузки.
На основании последних исследований проф. В. А. Олевский [701 предлагает для отечественных дробилок типа КОД и КМД и для аналогичных зарубежных дробилок при определении мощности двигателя пол ьзо виться формул ой
Рдо^0,21/)=и, кит, (4-16)
где D — диаметр основания конуса, и;
п — число качаний конуса п минуту.
Управление конусными дробилками среднего и мелкого дробления (рис. 4-12). Включение электродвигателя главного привода может быть осуществлено в том случае, когда система смазки будет исправна, т. е. если:
уровень масла в сливном магистрали выше минимального допустимого. При этом контакты реле Р в цепи реле Р2 замкнутся. Реле 1'2. обтекаясь током, закроет замыкающий контакт в пепн катушки контактора К1;
давление масла п пагнетатсльпой системе не ниже 9.8 н/см2. В этом случае реле давления РД закроет свой контакт в цепи реле Р1, которое замкнет свой контакт в цепи катушки контактора А’7;
температура па втулках приводного вала и на втулке вала эксцентрика по превышает 363° К. В противном случае манометрические сигнализирующие термометры закроют свои замыкающие контакты и цепи реле Р6, которое размыкающим контактом разорвет цепь катушки контактора К1.
Отключение двигателя может произойти при нажатии кнопки 1(ц.С1 или жо автоматически при нарушении нормального режима
10 Заказ 2112
работы установки, когда: 1) давление масла в нагнетательной системе снизится ниже допустимого предела (реле Р1 разомкнет свой контакт в цепи катушки 1(1); 2) уровень масла в сливном трубе понизится
нижи 20 мм (роле Р2 разомкнет контакт и цепи катушки /С7); 3) втулки приводного вала и вала эксцентрика нагреются выше 363° К (реле Р6 размыкающим контактом разорвет цепь катушки КГ).
Резервный маслонасос при разомкнутых контактах пакетного выключателя U8 включается автоматически при снижении давления и нагнетательном трубопроводе во время работы установки.
Схемой управления предусмотрена сигнализация о состоянии отдельных ответственных узлов дробилки: 1) при нормальном уровне масла в сливной магистрали горит зеленая лампа J14; 2) при включении грелок горит желтая лампа Л5: 3) в случае включения резервного маслоттасоса загорается желтая лампа Л1, этот сигнал дублируется сиреной С\ 4) при понижении уровня масла в отстойнике до минимального уровпя загорается красная лампа Л2 и включается сирена; 5) если температура втулок вала и эксцентрика достигла 353° К, загорается красная лампа ЛЗ и включается сирена; 6) когда уровень масла в сливном трубопроводе будет плясе оси трубы или опа .закупорится, загорается красная лампа Л2, включится сирена, а зеленая лампа Л4 потухнет.
Включение и выключение двигателя рабочего маслонасоса произ водится с пульта управления или непосредственно с места его установки. Универсальный переключатель В6 устанавливается для того, чтобы исключить возможность пуска с пульта управления маслопасоса во время его осмотра, а при ремонте отключить главные цени.
Предусматривается автоматическое включение резервного маслопасоса, возможность пуска привода только при нормальном уровне масла в сливных трубопроводах и отключение дробилки, если ни основной, ни резервный масдонасосы не обеспечивают нормальной работы смазочной системы.
Энергетические показатели работы конусных дробилок среднегоп мол ко го дробления. На долю среднего и мелкого дроблении приходится около 15% всей анергии, затрачиваемой па дробление и измельчение. Следовательно, работа этих дробилок существенно сказывается на стоимости обогащенного полезного ископаемого. Удельный расход электрической энергии колеблется в пределах 0,4—0,82 квт-ч/т для среднего дробления и 1,13—2,83 квт-ч/т - для мелкого. Двигатели, имеющие поминальный cos ip = 0,85 4- 0.92, работают яри cos ф - 0,5 0,5.5. Исследо-
вания, проведоппые па горных комбинатах [51, показывают, что среднемесячный удельный расход электроэнергии на операции среднего дробления на одной из фабрик, например, составил 0,206 квт-ч/т при колебаниях среднесуточного расхода от 0,17 до 0,418 квт-ч/т. Среднемесячный cos ф в» 0,26 при колебаниях его в течение суток от 0,184 до 0,416.
Причиной таких низких показателей является неполная загрузка установки, которая редко превышает 65—70% номинальной мощи ост1 двигателя. Так, например, па Тырныаузской обогатительной фабрике нагрузка двигателей дробилок мелкого дробления колеблется в про^ долах 21—77% их номинальной мощности. '
На установках среднего дробления эта величина еще мспыпе (12,5—69%). Следствием низких энергетических показателен является увеличение стоимости продукции.
10* 147
Для повышения энергетических показателей можно рекомендовать следующие мероприятия: 1) автоматизацию работы дробилки и регулирование ее загрузки; 2) корректировку усилия предварительного прижатия дробящих конусов и правильный выбор двигателя ,с учетом конкретных условий эксплуатации дробилкп; 3) ограниченно работы дробилок вхолостую.
Наибольший экономический эффект может принести комплексное применение перечисленных мероприятий.
4-5. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ВАЛКОВЫХ ДРОБИЛОК
В валковых дробилках дробление производится между валками, вращающимися навстречу друг другу. Валки могут быть зубчатыми и гладкими. Дробилки с зубчатыми валками изготовляются одно- и двухвалковыми. Дробление в этих дробилках осуществляется раскалыванием дробимого материала.
Режим работы дробилок с зубчатыми валками спокойный без резких пиков и спадов нагрузки. На рис. 4-13 привсдоп график потребления мощности валковой дробилкой ДДЗ-ЗМ с двигателем 28 квт при дроблении крепкого угля. Как видим, нагрузка рав
номерная (примерно 12 квт), что составляет 43% поминальной мощности двигателя. Кратковременные ники имеются, но они незначительны. Выравниванию нагрузки способствуют маховые массы вращающихся валков, шкивов и mecreiicii зубчатых передач. В связи с тем, что для привода рассматриваемой валковой дробилки применен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, во время пуска возникает пик мощности Р„ ~ 75 квт, достигающим 270% поминальной мощности двигателя. Как только начинается разгон, мощность резко снижается, достигая величины, обусловленной трепием в системе при холостом ходе дробилки.
Процесс пуска длится 6 сек. Это позволяет сказать, что валковые дробилки относятся к установкам с легким пуском.
Отмеченным особенностям привода валковых дробилок удовлетворяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Характеристики приводов дробилок с зубчатыми валками приведены в табл. 4-4.
148
М9-
гаПШИИШИЙШИШ
Мощность двигателей для валковых дробилок определяется по эмпирическим формулам. Например, для определения мощности двигателя зубчатой валковой дробилки мощно воспользоваться формулой
Рдв к 1м ~, к пт, (4-17)
где к - коэффициент, зависящий от качества дробимого материала . (для угля к — 16);
L и D — длина и диаметр валка, м;
со — угловая скорость вращения валка, рад/сек.
Валковые дробилки с гладкими валками изготовляются одпо-и многовалковыми. Нагрузка машин длительная без резких изменений. Характеристики приводов дробилок с гладкими валками приведены в табл. 4-5.
Управление дробилками предусматривается дистанционное и местное сблокированное.
13 качестве максимальной защиты используются автоматические выключатели или плавкие предохранители, устанавливаемые до магнитных пускателей.
Па рис. 4-14 приведена схема управления двухвалковой зубчатой дро’билко^ с двигателем мощностью 20 квт. Схемой предусмотрено местное и автоматизированное управление. Вид управления задается переключателем В. При местном управлении ключ устанавливается в положение Р и. нажатием кпопки КнП двигатель подключается к сети главными контактами контактора /С. Автоматический пуск возможен при переводе ключа в положение .4. В этом случае дробилка пускается при замыкании контакта промежуточного реле, которое находится в цепи управления последующим конвейером.
Расход энергии па дробление зависит от равномерности загрузки установки по всей длине валков и свойств дробимого материала. У валковых зубчатых дробилок, работающих с оптимальной загрузкой. при стспопи дробления от 4 до G расход электроэнергии составляет 0,4—0,6 квт-ч/т [2]. Удельный расход электроэнергии дробилкой с гладкими валками составляет 1,3—5 квт-ч/т [21.
4-S. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООВОРУДОВЛНИ Л МОЛОТКОВЫХ И РОТОРНЫХ ДРОБИЛОК
Молотковые и роторные дробилки по виду привода могут быть реверсивными и нереверсивными. Нереверсивные молотковые дробилки изготовляются с одним и двумя роторами.
□дпороторпые молотковые дробилки изготовляются различных типоразмеров с ротором диаметром от 300 до 2000 мм при его длине от 200 до 3000 мм. Дробилка каждого типоразмера может эксплуатироваться с двумя-тремя различными скоростями вращения ротора.
Мощность двигателей, устанавливаемых па таких дробилках, колеблется от 4,5 до 1250 квт. Например, па дробилке с ротором длиной 3000 мм, диаметром 2000 мм и скоростью вращения 52,3 рад/сек (500 об/мин) установлен двигатель мощностью 1250 квт.
Режим работы дробилок длительный, с наличием отдельных пиковых нагрузок, возникающих при дроблении крупных кусков материала. Перед пуском дробилка свободна от руды, ио в связи с тем, что роторы обладают большими массами, пуск дробилок тяжелый.
Двухроторпыо нереверсивные дробилки приводятся в действие одним двигателем. Изменение скорости вращения роторов достигается установкой приводпых шкивов различного диаметра. Нагрузка на привод двухроторпых дробилок более равномерная, чем одпо-роторпых.
Молотковые дробилки со встроенными в корпус тяжелыми конвейерами оборудуются тремя двигателями. Кроме двигателя ротора мощностью 400—1000 квт, дополнительно устанавливаются два двигателя по 5—15 кит для привода конвейеров. Приводной вал подвижного конвейера соединяется с двигателем через редуктор. Скорость движения полотна конвейера 0,078 м/сек. При регулировке дробилки рама конвейера может перемещаться. Очистной конвейер но конструкции аналогичен подвижному, но рама его не перемещается. Скорость движения полотна конвейеров при работе не регулируется. В связи с тем что дробилки этого типа имеют маховики, нагрузка на привод более равномерная, чем у рассмотренных ранее без маховиков.
Молотковые реверсивные дробилки дают возможность двустороннего использования молотков без разборки дробилки. Для этой доли привод должен быть реверсивным. Поворот плит производится вручную винтовым механизмом с. шаровой опорой. Вращение вала эксцентриков, регулирующих положение колосниковой решетки, может производиться вручную или от электродвигателя. У автоматизированных дробилок включение двигателя эксцентриков производится по команде, поступающей от устройства, контролирующего крупность дробленого продукта. Для защиты решетки от удара молотками устанавливаются конечные выключатели. Главный электродвигатель соединяется с вадом ротора дробилки с помощью зубчатой муфты. В зависимости от величины дробилки мощность главного двигателя находится в пределах 200—1000 квт.
Молотковые дробилки не требуют регулирования скорости в процессе работы. Нагрузка их, как отмечено выше, равномерная, ио вследствие возможных пиковых нагрузок двигатели должны обладать устойчивостью к динамическим нагрузкам. У крупных дробилок из-за больших маховых масс ротора пуск тяжелый, поэтому для привода молотковых дробил ок используются асинхронные двигатели с фазным или короткозамкнутым ротором.
Мощность, потребляемая молотковой дробилкой, расходуется па восстановление энергии, теряемой молотками при ударах по кускам дробимого материала, истирание материала па колосниковой ре щетке и преодоление трения в узлах дробилки.
Мощность, необходимая для восстановления энергии, теряемой молотками при ударе по дробимому материалу [111
р Длю Лат
1 у — 2Л-1000 6280 ’
КПТ,
(4-18)
, z4!m
где А =2^-рй)~величина энергии, теряемая молотком;
v = (R + L) и — скорость молотка относительно куска дробимого материала до удара, м/сек;
Л7==—(Д~И£)2 —масса молотка, приведенная к точке удара, кг; т — масса куска дробимого материала, кг;
L — расстояние от осп подвеса молотка до точки удара, м;
/„ — полярный момент инерции молотка относительно оси ротора, кг-ма;
R — радиус подвески молотков, м; п — число молотков.
Мощность, необходимую для истирания материала на колосниковой решетке, можно определить по упрощенной формуле, если пре псбречь значением радиального давления молотка на кусок дробимого материала,
где А„ = P„.Rfunl — работа, затрачиваемая всеми молотками на истирание па колосниковой решетке;
Ри. ---------центробежная сила] куска дробимого материала,
и;
/0 — коэффициент трения между транспортируемым материалом и раздробленным материалом, лежащим на колосниковой решетке;
I — путь материала по колосниковой решетке, м; vp — скорость центра тяжести куска дробимого материала, м/сек;
Rp — расстояние от оси ротора до центра тяжести куска дробимого материала, м.
Мощность, потребляемая па дробление,
Рл-Ру+Рн, квт. (4-20}
Учитывая мощность, расходуемую на трение, коэффициентом полезного действия установки, получим полную потребляемую мощность
Рп = -^. (4-21)
Роторные дробилки изготовляются одвороторвыми (переверепп-нымп и реверсивными) и двухроторными. По сравнению с другими дробилками роторные отличаются большей эффективностью.
Однороторпыс дробилки оборудуются одним двигателем, соединенным с ней зубчатой муфтой или клиноременной передачей. У двухроторных дробилок роторы вращаются навстречу друг другу от самостоятельных двигателей. Дробилки с роторами диаметром 1250 мм имеют два очистных конвейера со скоростью движения ленты О.ОЬ м/сек. Конвейеры приводятся в действие асинхронными двигателями мощностью по 2,8 квт каждый.
Резким работы роторных дробилок отличается от дробилок молотковых тем, что при соударении молотков с кусками дробимого материала происходит снижение скорости вращения ротора. Двигатель должен обладать достаточно жесткой характеристикой и быть способным разгонять ротор от угловой скорости Wj после удара до скорости, «о Д° УДаРа-
Таким образом, дли обеспечения доследующего удара со скоростью ю0 двигатель должен сообщить ускорение разгона ротору

Ы<1—СЭ1
рад/сек*.
(4-
Крутящий момент двигателя, необходимый для разгона дробилки с ускорением е, должен быть не менее
(4-23)
Молотковые и роторные дробилки более экономичны, чем щековые и валковые. При дроблении известняка в молотковых дробилках удельный расход электроэнергии составляет: л однороторной 1 — 2 квт-ч/т при степени пзмелт.чеиип i = 8 ~ 12, в двухроторной 1,7—2,5 квт-ч/т при степени измельчения i — 25 — 32 137].
Удельный расход электроэнергии при приготовлении пылевидною топлива в молотковых дробилках изменяется от 0,93 до 1,13 квт-ч/т при максимальном размере кусков загружаемого материала от 10 до 70 мм соответственно 111].
Расход электроэнергии у дробилок с уравновешенными молотками меньший, чем у дробилок с неуравновешенными молотками. Так, например, при дроблении антофиллита-асбеста при крупности 70 —80 мм расход электроэнергии у дробилок с неуравновешенными
153
I ШИ IIIII
молотками составляет 0,174 квт-ч/т, а у дробилок с уравновешенными молотками — 0,165 квт-ч/т [11].
Удельный расход при дроблепии в роторных дробилках материалов средней прочности составляет 0,6—2 квт-ч/т.
1-7. ГРОХОТЫ
Подвижные грохоты, кроме резонансных с электромагнитным 1 вибратором, приводятся в действие асинхронными двигателями. | Мощность двигателей различна. У валковых грохотов опа не превы-' шает 8 квт. На вибрационных грохотах легкого и среднего типов J устанавливаются двигатели мощностью от 3,8 квт (грохот ГИЛ-42А) I до 20 квт (грохот ГИС-52). Двигатели с более широким диапазоном мощностей применяются на вибрационных грохотах тяжелого типа (от 1,7 квт у грохота ГИТ-11 до 28 квт у грохота ГИТ-52). Двигатели большей мощности устанавливаются па гирационных грохотах. Например, дли тяжелого гирационного грохота (ГГТ-42) требуется дви гатель мощностью до 250 квт.
Режим работы грохотов длительный с практически постоянной нагрузкой на привод. Регулирование скорости в процессе работы по требуется. Пуск легкий. Исходя из особоимостей работы грохотов, лш них устанавливаются асинхронные двигатели трехфазпого тока напряжением 380—6000 в с короткозамкнутым ротором. 11а резонансных грохотах с электромагнитным приводом применяется электровибратор 388В-Рм мощностью 4 квт, имеющий обмотку переменного и постоянного тока. Взаимодействие постоянного и переменного тока создает результирующий магнитный поток, который пульсирует с частотой переменного тока. При частоте переменного тока 50 гц якорь вибратора совершает 3000 колебаний в минуту. Амплитуда \ колебаний зависит от величины постоянного тока и может регулироваться от нуля до максимального значения, предусмотренного коп-I струкцией грохота.
При грохочении влажных глинистых материалов часто происходит ; засорение отверстий сита, а отдельные зерна слипаются, образуя более 1 крупные комки, в результате чего производительпость грохота резко снижается.
I Повышение эффективности грохочения можно достичь подогревом проволок сита, для чего применяется электроподогрев. Применение электроподогрева на грохотах ТС-2 позволило повысить эффективность с 51—67 до 72—85% [94].
I Грохоты можно нагревать током, пропуская его по проволокам сита (метод сопротивления), или же вихревыми токами (индукционный метод). Наибольшее распространение получил первый способ с использованием однофазного или трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 3—36 в. Однофазный ток применяется в грохотах с площадью сит 10—16 м2.
Трохфазпыс схемы используются на грохотах с большой поверх-
154
костью сит (15—20 м2). Температура нагрева сита, обычно определяемая опытным путем, колеблется п пределах 313—373° К. Мощность, потребляемая для подогрева, зависит от влажности материала, 1ч о крупности, размера отверстий сита и может изменяться от 4 до Н квт/м2. У грохота ГУП11К-ЭП па подогрев нижнего сита требуется мощность до 80 квт, что больше мощности двигателя в 10 раз.
Мощность, необходимую для электроподогрева, в зависимости от
величины ячейки сита и влажности материала можно определить но графику [74], приведенному на рис. 4-15.
13 связи с том что ток, необходимый для подогрева, в ряде случаев достигает нескольких тысяч ампер (например, 5000 а на грохотах ГС-2), очень важно тщательно выполнить подвод его к ситам, которые постоянно вибрируют. Кроме того, должна быть исключена возможность образования большой
разности потенциалов на поверхности сита.
Принципиальные схемы под-
ключения тока к ситам приведены па рис. 4-16.
На рис. 4-16, а приведена схема бокового подогрева сита грохота с применением однофазного переменного тока. При такой системе обогрева возникают значительные потери электрической энергии в кабелях и шипах.
По схеме, изображенной па рис. 4-16,6, продольный подогрев
сита грохота осуществляется также
однофазным током. В
этом случае
на стороне загрузки грохота разность потенциалов между секциями (без учета потери напряжения в кабеле) равна напряжению на вторичной обмотке трансформатора. При замыкапии секций между собой могут возникнуть искры, способные воспламенить взрывоопасную среду помещения, где работает грохот.
Установлено, что количество тепла должно быть больше л месте загрузки с последующим снижением в направлении движения материала. Для перераспределения электроэнергии вдоль сита применяются схемы, изображенные на рис. 4-16, в, в, д, е.
При использовании трехфазного переменного тока применяется также боковой продольный и дифференциальный подогрев.
На рис. 4-16, ж приведена схема бокового подогрева. Нагрузка всех трех фаз в этом случае равномерная, но возможно короткое замыкание между секциями при перемещении токопроводящего предмета с одной секции на другую.
При продольном подогреве (рис. 4-16, з) сито представляет собой три изолированные одна от другой секции, соединенные по схеме «звезда». В этом случае нагрузка трансформатора симметричная.
135
Схемы, приведенные на рис. 4-16, и, к, дают возможность нагревать участки сита до различной температуры. Наиболее перспективной считается схема, приведенная на рис. 4-16, к, в которой предусмотрен дифференциальный подогрев сит при питании их от обмоток трансформатора с различными напряжениями. По сравнению с другими схемами для этой схемы потери электроэнергии меньше.
Для индукционного подогрева используется переменный ток частотой до 10 000 гц. Сита грохотов, находящиеся в магнитном поле, вследствие возникновения вихревых токов нагреваются. Непроизводительные потери энергии при такой системе подогрева весьма ощутимы. Для получения тока повышенной частоты используются вращающиеся преобразователи, к. п. д. которых около 70%. Энергетический к. п. д. индукторов еще ниже, так как часть энергии расхо 150
дуется по только на нагрев сит, но и на нагрев конструкций грохоти.
Энергетический к. п. д. установки с индукционным подогревом обычно но превышает 50% и значительно ниже, чем при использовании метода сопротивления.
Расход электрической энергии для электроподогрева сит колеблется в широких пределах. Например, при грохочении железной руды на грохотах ГС.-2удолышй расход электроэнергии составляет 0,022— п.026 квт-ч/т, а мри грохочении угля влажностью 8% достигает 1,1—1,12 квт-ч/т просеиваемого материала.
С целью экономии электрической энергии необходимо осуществить непрерывную иодачу материала с равномерным распределением его по всей поверхности сита. На установке следует предусматривать в процессе работы регулирование температуры сита, а следовательно, тока в зависимости от влажности и крупности исходного продукта. Вполне очевидно, что после разогрева сита величину тока можно снизить.
Процесс грохочения на ситах с влоктроподогревом происходит более интенсивно, по такие грохоты имеют ряд недостатков:
а) для питания требуется трансформатор со вторичной обмоткой, напряжением не более 36 в:
б) необходимость изолирования тех частей грохота, которые находятся под напряжением;
в) пе исключается возможность воспламенения или взрыва взрывчатой среды при возникновении замыканий между секциями сит.
ЭЛЕКТРООВОРУ ДОВАIIИЕ
ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ
МАШИН II МЕХАНИЗМОВ
5-1. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КОНВЕЙЕРНЫХ УСТАНОВОК
] Па обогатительных фабриках применяются ленточные, скребко-I вис, вибрациопптло и другие конвейеры.
i По назначению конвейеры разделяют па распределительные, сбор-( ные и передаточные. Распределительные конвейеры используются । для распределения материала по ячейкам буписроп, сборпые — для сбора материала из ряда последовательно расположенных ячеек
I бункеров, передаточные — для транспортирования материала внутри I цехов или Связи отдельных технологических установок.
Длины конвейерных установок весьма различны, а углы наклона I трассы зависят от их назначения и места установки.
По конструктивному исполнению конвейеры принято делить па две группы — мощностью до 200 квт и мощностью больше 200 квт. Конвейеры первой группы принято называть конвейерами общего назначения, конвейеры второй группы — конвейерами большой I мощности, или тяжелыми.
В большинстве случаен конвейеры оборудуются одподнигателъпым I приводом и только при большой длине или высокой производитель-\ пости — двухдвигательным.
1 Л е п т о ч н ы е к о п в с й о р ы получили наибольшее распространение в связи с простотой их конструкции и высокими технико-экопомичсскими показателями. Материал на ленту конвейера, как правило, подается равномерно, поэтому режим работы ленточных конвейеров продолжительный и отличается постоянством нагрузки. Пуск конвейера может происходить вхолостую, когда на лепте пет материала, или под нагрузкой, если остановка конвейера произошла внезапно с транспортируемым материалом на ленте.
Из диаграммы мощности (рис. 5-1, кривая 1), потребляемой двигателем конвейера мощностью 100 квт, видно, что мощность холостого
ходи по превышает 25 квт. При транспортировании материала двигатель нагружен до 40 квт, при этом загрузка двигателя не превышает 40%.
Н связи с возможностью пуска конвейера под нагрузкой двигатель должен обладать высоким пусковым моментом, а также достаточной перегрузочной способностью. Элоптродпигатсли должны быть просты в эксплуатации и отвечать условиям внешней среды. Этим требованиям для конвейеров общего пазпачепия отвечают двигатели типа АО2, а ио взрывозащищетгом исполнении — серии ВАО.
Для привода ленточных конвейеров мощностью более 100 квт кроме асинхроппых электродвигателей с короткозамкнутым ротором
- ленточного;
- скребкового
могут применяться синхронные двигатели с пусковым моментом (1,4—1,5)МК и моментом при s — 0,05 не ниже (1,1—1,2)М„.
Мощность привода ленточного конвейера обычно определяют в зависимости от сопротивления движению ленты на ее отдельных участках по формуле
ЮООДм’ КВТ’
(5-1)
где к — коэффициент запаса мощности па неучтенные сопротивления;
№0 — полное тяговое усилие, и;
v — скорость движения тягового органа, м/сек;
i]M — к. п. д. передаточного механизма (редуктора).
При разгрузке материала специальными сбрасывающими устройствами, часто устанавливаемыми на фабричных конвейерах, затрачивается дополнительная мощность, которая должна учитываться при определении мощности двигателя конвейера. Величина мощности, потребляемая сбрасывающими устройствами, зависит от их конструкций.
1В9

Для плужкового сбрасывателя мощность Ре. п, потребляемую им, принимают равной 0,4 -0,5 квт или определяют по эмпирической формуле
Рк. „ = 7,35 • 10-%>В, квт, где Q — производительность копвсйора, кп/ч;
В — ширина ленты, мм.
При использовании двухбарабанной сбрасывающей тележки с приводом ходовых колес от ленты дополнительная мощность двигателя копвсйора
Г,.,. = 0,275Р,-^.-гР„, аьг, где Р„ —• мощность на валу приводного барабана, квт;
h — высота подъема материала па разгрузочной тележке,
Ри = 0,4—0,8 — мощность, расходуемая па преодоление ходовых сопротивлений тележки, квт.
Двухбарабаппыо сбрасывающие тележки могут иметь индивидуальный привод. В этом случае мощность на разгрузку

Скребковые конвейеры по характеру заполнения желоба материалом принято делить па конвейеры прерывного и сплошного волочения. Скребковые конвейеры первого типа используются па фабриках для распределения угля по бункерам, конвейеры второго типа — для загрузки бункеров и в качестве передаточных тр экспортирующих устройст в.
Режим работы скребковых конвейеров длительный без резких пиковых нагрузок. Для обеспечения пуска под нагрузкой применяются двигатели с пусковым моментом н 1,3--1,5 раза больше номи-
нальпого.
Нагрузочная диаграмма двигателя скребкового конвейера мощностью 35 квт приведена па рис. 5-1 (кривая 2). В период пуска мощность, потребляемая из сети, достигает 40 квт; при холостом ходе — 9 квт, а при загрузке коплейера плавно увеличивается до 20—22 квт. Коэффициент загрузки двигателя находится в пределах
Мощность двигателя для привода скребкового конвейера можно определить по формуле (5-1).
При работе тяжелых конвейеров особое внимание уделяется надежности сцепления ленты с приводными барабанами в режимах разгона
и торможения.
Допустимое ускорение, при котором исключается возможность возникновения пробуксовки, имеет вид 1881:
<?л 37э Г ^иаб —11 D [ ,.
dl GD» L 2d1’ - с‘
(5-2)
160
где — ускорение электропривода, отнесенное к валу барабана;
к" GD2 — момент маховых масс движущихся элементов конвейера, приведенных к валу барабана;
8паб — натяжение набегающей ветви ленты;
о основание натуральных логарифмов;
I* коэффициент сцепления лепты с приводным барабаном;
а — угол обхвата барабана лентой;
D диаметр барабана;
М„ — статический момент сил сопротивления конвейера, приведенный к валу приводного барабана.
На длинных ленточных конвейерах моменты статического и динамического сопротивлений в режимах разгона и торможения непостоянны, так как лепта, соединяющая движущиеся части конвейера, является гибкой связью с низким модулем упругости. Следовательно, для обеспечения оптимальных условий разгона и торможения средний пусковой момент в эти периоды должен изменяться по тому же закону, что и моменты сопротивления движению маховых масс конвейера. Это условие может быть создано применением асинхронных двигателей с фазным ротором, специальных пусковых муфт или особых систем регулируемого привода. ।
Наибольшее распространение для мощных конвейеров получил мпогодвигательный привод. Чаще всего на крупных конвейерах можно встретить однобарабаппый двухдвигательный привод. Работа ! двухдвигательных приводов на общий вал характерна неравиомер- I постыо распределения пагрузок на двигатели и возможностью возникновения ее гармонических колебаний.
Как известно, основным условием равномерной загрузки двигателей, работающих па общий вал, является идентичность их механических характеристик. Механические характеристики двигателей даже с одинаковыми паспортными данными часто иеидентичпы, В связи с тем, что двигатели через редукторы жестко связаны с валом приводного барабана конвейера, скорость вращения их будет одинаковой, по нагрузки, а следовательно, и тепловые режимы различны.
Из графика (рис. 5-2) видно, что оба двигателя, работал с одинаковой скоростью со, и моментом на валу барабана М, имеют нагрузки: первый — М\, а второй — Мt. Привод, у которого двигатель имеет болео мягкую характеристику, будет пагружеп мепыпе. Причем из графика следует, что чем нагрузка па барабане будет больше, тем больше возникнет ее неравномерное распределение между приводами (М{ и М’й на рис. 5-2).
При менее жестких механических характеристиках (!', 2') двигателей неравномерность распределения нагрузок и MJ) будет меньше.
При использовании асинхронных двигателей с фазным ротором снижение неравномерности нагрузки достигается изменением жесткости характеристик, введением сопротивления в цепь ротора. При этом, естественно, возникнут постоянные потери энергии в роторном
11 Заказ 2112 161
сопротивлении, а также снизится скорость барабана, что приведет к уменьшению производительности установки.
При двухбарабашюм приводе, когда один из двигателей синхронный, регулирование распределения нагрузок осуществляется изменением роторного сопротивления в цепи асинхронного двигателя или изменением диаметров приводных барабанов конвейера. Положительным качеством такой системы является возможность компенсации реактивной энергии сипхроппым двигателем, генерирующим реактивную энергию в сеть.
В последние годы для мощных конвейеров применяются различного тина пусковые муфты (порошковые, гидравлические и т. и.).
Муфты позволяют произвести плавный безударный запуск конвейера. Лента при такой системе не испытывает резких нагрузок, а схема
управления упрощается.
Схемы питания и управления ленточными и скребковыми конвейерами.- Передача электрической энергии к двигателям конвейерных установок осуществляется в основном по кабельным линиям. Для питания мощных конвейеров в некоторых случаях могут найти применение ййшопроводы.
В зависимости от общей системы электроснабжения, количества
и расположения конвейеров для их питания применяют радиальные, магистральные и смешанные схемы.
При радиальной схеме (рис. 5-3, а) магнитные пускатели сосредо-। точиваются в одном месте (распределительном пункте или щитовом । помещении), откуда к каждому двигателю прокладывается отдельный кабель. На пост управления от пускателей прокладывается кабель ! управлении. Схема проста по устройству, обладает падежной защитой. ! Основным недостатком схемы является наличие большого количества । цабелей, прокладываемых в рабочих помещениях.
При магистральной схеме (рис. 5-3, б) пускатели располагаются ,непосредственно у приводов конвейеров и питаются по одному об-!щему магистральному кабелю. К пункту управления от пускателей 1рр вкладываются кабели управления. При такой схеме сокращается
длина силовых кабелей, прокладываемых в цехах, но увеличивается дл ина сетей управления. Основным недостатком такой схемы является необходимость установки пускателей в цехах, где возможно возникновение большой запыленности или влажности воздуха. Во взрыве*
опасных помещениях приходится устанавливать дорогое и тяжелое нзрывозащищениое оборудование. Эксплуатация в цехах с токопроводящей пылью или большой влажностью воздуха приводит к снижению общей изоляции сети.
В ряде случаев питание конвейерных установок на фабрике может быть осуществлено по комбинированной схеме, включающей в себя элементы радиальной и магистральной схем.
Пост управления
Управление конвейерными установками сводится к пуску и оста-вовке их в определенной последовательности. На фабриках находят применение местное, дистанционное, дистанционное централизованное и автоматизированное управления.
При дистанционном управлении пуск и остановка производятся при помощи контакторов или магнитных пускателей. Если управление всеми имеющимися на фабрике конвейерами осуществляется одним оператором с центрального пункта, такое управление называют дистанционным централизованным.
Дистанционное централизованное управление может быть осуществлено при помощи отдельных кнопочных постов в цепи управления каждым пускателем или одного кнопочного поста с системой автоматизированного запуска конвейерных электроприводов. На рис. 5-4 приведена схема централизованного дистанционного управления кон-вейерамцпри помощи отдельных кнопок, объединяемых в кнопочную станцию управления или располагаемых па пульте управления механизмами фабрики. Схемой предусматривается определенная
163
очередность пуска конвейеров (против грузопотока), а также контроль за движением их тяговых органов. Очередность обеспечивается электрической блокировкой магнитных пускателей, а контроль за движением ленты или скребков достигается установкой датчика скорости.
После замыкания контакта реле в схеме управления П'ГС для включения конвейерной линии нажимается кнопка Кн,П1 пуска первого конвейера. При атом ток будет протекать но цени: фаза, контакты ПТС, катушка контактора пускателя первого конвейера, контакты КнП1, КнС1, вторая фаза (или нулевой провод). Магнитный пускатель, включившись, главными контактами подключит двигатель к сети, а замыкающими блок-коптактами зашунтирует кнопку КнП1 и подготовит цепь управления вторым пускателем. Пусковая кпопка КнП1 должна бытьнажата до тех пор, пока датчик скорости первого
конвейера нс закроет свой контакт в цени шуптировки кнопки КнП1. После запуска первого конвейера кнопкой КнП2 включается второй, а затем кнопкой КнПЗ — третий конвейер. Остановка коп-вейеров производится в порядке, обратном пуску. Экстренная оста
Pnc. 6-5. Схема двухююпочного дистанционного упраплепил конвейерной лшшей
новка всей конвейерной линии производится кнопкой КнС1 первого конвейера. Рассмотренная схема проста, но при большом количество конвейеров, входящих в один технологический процесс, получается громоздкий пульт управления и затрудняются действия оператора.
При магистральном питапии двигателей конвейеров используется разработанная Кемеровским электромеханическим заводом схема двухкнопочного централизованного управления (рис. 5-5) с нспользо-
1(И
начнем рудничных пускателей. Пуск производится в направлении, обратном грузопотоку. Первый конвейер включается нажатием кнопки КнШ. При этом роле Р1 обтекается током по цепи: вторичная обмотка трансформатора Тр1, обмотка реле Pt, кнопка КнС1, размыкающий блок-коптапт 1(2, кнопка КнП2, кнопка КиШ, вторичная обмотка трансформатора. Роле Р1, включаясь, закроет свои замыкающие контакты Р1 в цепи катушки контактора магнитного пускателя и в цени управления вторым пускателем. После срабатывания контактора 1(1 двигатель подключается к сети, а блок-контактом К1 шунтируется кнопка Кн.111. Теперь ток будет протекать по цепи: вторичная обмотка трансформатора Тр1, реле Р1, кнопка КнС1, контакт Р1, блок-контакт К1, кнопка КнСя, вторичная обмотка трансформатора Тр1.
Для включения второго конвейера нажимается кнопка КпП2. Теперь ток будет протекать по цени: вторичная обмотка трансформатора Тр2, реле Р2, кнопка КнС2, контакт магнитного пускателя КЗ, замкнувшийся блок-контакт 1(1, кнопка КнШ, кнопка КнП2, кнопка КнС4, блок-контакт К1, контакт Р1, вторичная обмотка трансформатора. Поело включения контактора К2 кнопка КиП2 шунтируется по цеди, аналогичной цепи шунтирования кнопки КнШ.
Таким образом, нечетные приводы включаются кнопкой КнШ. а четные — кнопкой КнП2.
Для автоматизированного, дистанционного и диспетчерского управления линиями ленточных и скребковых конвейеров имеются схемы пуска по времени, по току в главной цепи, ио падению напряжения.
Наиболее сложны схемы управления мощными коппейерными установками с двухбарабаппым приводом ленты.
На рис. 5-6 приведена схема управления двухдвигательным электроприводом сверхтяжолого конвейера с синхронным и асинхронным электродвигателями. Схемой предусматривается блокировка работы конвейера с другими агрегатами, с которыми оп связан технологической зависимостью. Переключателем управления ВЗ можно задать автоматический режим работы конвейера (положение Л) или режим местного управления (положение Af), которое применяется при ремонтах и осмотрах конвейера. Автоматический пуск произойдет после того, как поступит импульс от соответствующего элемента схемы управления последующего механизма. При этом сработают пусковое реле Р1 и реле времени Р2. Замыкающими контактами реле Р1 блокирует себя и реле Р2, одновременно включая предпусковую сигнализацию, оповещающую персонал о предстоящем пуске конвейера. Кроме того, замыкающие контакты Р1 подготавливают к работе роторную станцию (на рис. 5-6 не показала). По окончании выдержки времени роле Р2 своим замыкающим контактом замкнет цепь реле включения вспомогательных механизмов РЗ, вследствие чего произойдет запуск системы смазки и натяжного устройства.
Если включение маслостанцип и натяжной станции состоится, то закроются контакты РМ и РПН в цепи включающих катушек
165
Рис. 5-В. Электрическая схема «оиаейера с двухдашатсльпым приводом
npiiподои обоих двигателей. Катушка включения масляного выключатели HI будет обтекаться током и он включится. После включения В1 сработает реле размножении контактов Р27 выключателя и подготовится цепь реле прсмопи Р24. Кроме того, включится гидротолка-то и, тормоза конвейера (па схеме не показан). Привод растормозится и двигатель начнет разгоняться. В ото же время замыкающий блок-контакт В1 замнпет цепь включающей катушки 2КВВ второго масляного выключателя, и включится второй двигатель. После включения выключателя В 2 его замыкающий блок-контакт замкнет цепь реле в цепи роторной станции (на рис. 5-6 не показан), и второй двигатель начнет разгоняться. Реле Р1 и Р2 свои функции выполнили и размыкающим контактом В2 отключаются. Сигнал, предупреждающий о пуске конвейера, перестает звучать, но запуск полностью еще не закончен. При достижении лентой поминальной скорости закроется контакт Р в цепи реле размножения контактов Р19—Р22 и они сработают. При этом включатся гидротолкатоль храповика очистного устройства, двигатель натяжного устройства па ослабление натяжения лепты и сигнал «Конвейер включен» и подается импульс в цепь управления механизмом предшествующим по технологической цепи.
Местное управление конвейером при его опробовании осуществляется со щита, устанавливаемого в машинном зале, поворотом ключа ВЗ в положение М. Элементы схемы работают в той же последовательности, что и при автоматизированном пуске.
Отключение конвейера может произойти автоматически при остановке механизма, последующего за ним по технологической цепи аппаратов. Аварийную остановку можно произвести кнопками КнА1 и КнА2 с места расположения привода, а также выключателями BS—В8, установленными по трассе конвейера и приводимыми в действие с любого места трассы натяжением троса. Конвейер автомати-чоскиостановится при срабатывании защиты в силовых цепях, обрыве или сходе ленты, отключении роторной станции, неисправности системы смазки, замыкании на землю одной из фаз. Если при исправной системе смазки произошло аварийное отключение, то маслонасос продолжает работать на случай повторного пуска конвейера.
Вибрационные конвейеры. Конвейеры с двигателями вибрационного типа применяются в основном для транспортирования мелкокусковых, зернистых и порошкообразных материалов. Перемещение материалов осуществляется под воздействием вибрации рабочего органа конвейера. Колебапия совершаются частотой 1000 3000 в минуту с амплитудой 1,5 —3 мм. Скорость перемещения мате-
В качестве привода для таких конвейеров применяется электро-нпбрациоппый двигатель (рис. 5-7), представляющий собой Н-образ-ный магнитопровод 1 с якорями 2 и 3. На магнитопроводе размещены обмотки, по одним из которых протекает постоянный ток, а по другим — переменный. Обмотки 5, в, 9 и 10, по которым пропускается постоянный ток, называются обмотками возбуждения. Изменяя ток, протекающий но ним, регулируют амплитуду колебапия якоря и, как
следствие, производительность конвейера. Обмотки переменного тока 4, 7, 8, 11 обтекаются однофазным переменным током частотой •50 гц.
Обмотки электровибрационного двигателя соединяются так, что магнитные потоки от переменного 12 и постоянного 13—14 токов п одном из якорей (на схеме в левом) имеют одинаковое направление и поэтому складываются, а в другом(на схеме в правом) направлении магнитных потоков противоположны, вследствие чего результирующий поток близок к нулю. В связи с этим интенсивность притяжения между сердечником 1 и якорем 3 в этот полупериод питающего переменного тока будет больше, чем между сердечником 1 и якорем 2. В следующий полупериод, при изменении направления переменного тока через обмотки, большое усилие притяжения возникает между сердечником 1 и якорем 2.
При частоте переменного тока в сети 50 гц якорь совершает 3000 колебаний н минуту. Такая схема называется однотактной. Для привода мощностью 8 квт применяется схема с трехсекционными обмотками постоянного тока. По принципу действии эти олектровибрацион-ные приводы одинаковы. Система с трехсокциоппыми обмотками имеет лучшие энергетические показатели, но конструк-
тивно она более сложна. Электровибрационпын двигатели работают с низкими энергетическими показателями.
Мощность, потребляемая двигателями элоктровибрациоппого типа, состоит из двух частей. Первая часть представляет собой мощность, необходимую для перемещения транспортируемого груза, п 27.5-10-Ч>£Лп . о Р,. = ———i----------------------- 8111 0, К ПТ,
(5-3)
где Q — производительность элсктровибрационной системы, кн/ч> L — длина грузонесущего органа, м;
А — амплитуда колебания рабочего органа, м;
п — число циклов;
0 — угол вибрации, град;
v — скорость перемещения материала, м/сек;
вторая часть — мощность, затрачиваемую па упругий
гистерезис
в рессорах,
Рр 7,8 • 10~в/жоМа, квт, где m — —приведенная масса системы из двух вибрирующих
масс т( и пг2;
и — угловая частота вынужденных колебаний.
Катучие конвейеры и сбрасывающие т о -л и ж к и (а в т о с т е л л ы). Катучие конвейеры применяются i ni приема груза со стационарных конвейеров и распределения его п<> ячейкам бункера иди штабелям склада. В зависимости от заданной программы конвейер может работать в челноковом режиме, и пределах загружаемых ячеек бункера пли в режиме «по точкам» при поочередной загрузке отдельных загружаемых ячеек. В первом
случае тележка конвейера в пределах загружаемых ячеек передвигается непрерывно, изменяя направление движения при достижении крайних положений, а во втором случае диспетчер определяет ячейку, где тележка конвейера должна остановиться.
Привод тележки конвейера может работать в повторно-кратковременном и кратковременном режимах и зависимости от программы за-। рузки ячеек бункера. Передвижные катучие конвейеры изготовляются различных конструкций. Длина конвейера зависит от компоновки узла загрузки и размера бупкора.
Дли разгрузки конвейеров применяются барабанные сбрасывающие тележки, которые могут работать в маятниковом режиме и в режиме «по точкам». Включение двигателя автостеллы (рис. 5-8, а) производится с диспетчерского пункта посредством реверсивного магнитного пускателя.
169
Защита двигателя от перегрузки осуществляется тепловыми реле Р6 и Р7. Для защиты от короткого замыкания в питающем кабеле или двигателе установлен автоматический выключатель В1.
Переключение па местное юш дистанционное управление достигается ключом ВЗ. На рис. 5-8, б изображен я схема диспетчерского управления тележкой, которая может работать в маятниковом режиме.
При работе в маятниковом режиме тележка перемещается вдоль ячеек бункера непрерывно. Реверсирование в крайних положениях происходит при срабатывании конечных выключателей.
При централизованием управлении после включения конвейера (контакты Р11 замкнуты) пусковое реле Р5 тележки, обтекаясь током, срабатывает и замыкает свой контакт в цепи реле Р7. Двигатель тележки включается па ход «Вперед» (обтекается током катушка контактора 1(1 магнитного мускателя). Это вызывает замыкание контакта KJ в цепи реле Р2, которое замкнет контакт в цепи реле Р7, а размыкающим контактом отключит реле Р5. При достижении конечного положения «Вперед» конечный выключатель В4 разомкнет свой контакт в цеди катушки контактора магнитного пускателя К1, двигатель отключается от сети и тележка останавливается. Вторым контактом конечный выключатель В4 создаст цепь реле времени РВ1, которое с выдержкой времени замкнет контакт в цени, реле РЗ и тележка включится на ход «Назад».
В последние годы для сложных систем бункерного хозяйства обогатительных фабрик находят применение системы автоматического управления с применением бесконтактных логических элементов.
•г. ПИТАТЕЛИ
Питатели предназначаются для подачи материала па конвейеры, в дробилки, мельницы и другие установки обогатительных фабрик-Тип устанавливаемого аппарата зависит от свойств транспортируемого материала (крупности, пасыппого веса, абразивности), заданной производительности, требований точности дозировки и дмаиазона регулирования.
круннокусконой руды в дробилки или на конвейеры. На рис. 5-9 приведена диаграмма мощности, потребляемой питателем. Набота его сблокирована с дробилкой, при перегрузке которой питатель отключается. Ив диаграммы видно, что нагрузка на двигатель в процессе работы изменяется незначительно. Отклонения пе превышают 8—10% средней потребляемой мощности. Максимальная нагрузка возникает при пуске, когда на ленте питателя имеется транспортируемый материал.
Мощность двигатели пластинчатого питателя определяют как и для скребковых конвейеров по формуле (5-1) с той лптпь разницей, что при определении полпого тягового усилия учитывают дополнительные сопротивления сил трения материала о неподвижные
170
борта и от давления его на настил в зоне выпускного отверстия бункера.
Сопротивление от сил трения материала о борта определяют по той же методике, что и для скребковых конвейеров.
Сопротивление движению в ходовых частях питателя от давления материала па его полотно подсчитывается по формуле
Силу активного давления на полотно питателя можно вычислить
по формулам, приведенным в литературе [261.
Как уже отмечалось выше, при работе питателей могут быть частые остановки и пуски под нагрузкой. Динамические нагрузки
на привод, возникающие при этом, расчетным путем учесть трудно, поэтому мощность двигателя принимают с некоторым запасом (до пол утор а-двукратной вел ич и н ы).
Привод питателя должен быть регулируемым, так как этим обеспечивается максимальная производительность установки, например дробилки, и снижается вероятность подачи п нее избыточного количества материала. Скорость питателя регулируется в функции нагрузки дробилки. Обычно для его привода применяются асинхронные двигатели со ступенчатым регулированием скорости.
На рис. 5-10 приведена схема управления четырехскоростпым двигателем, имеющим две обмотки статора. Одна из обмоток предназначена для получения первой и третьей скорости, другая — второй и четвертой.
Первая скорость получается при включении контактора К1, когда первая обмотка включается по схеме треугольника.
Вторая скорость возникает при включении контактора К2. II этом случае вторая обмотка включается также по схеме треуголь-
Третья скорость получается при замыкании контактов контактора КЗ. При этом первая обмотка подключается к источнику тока по схеме двойная звезда. Для одновременного замыкания контактов КЗ используется пятиполюсный контактор.
Четвертая скорость получается при включении контактора К4, который своими контактами подключает вторую обмотку к источнику тока по схеме двойная звезда. Вместо пятиполюспых контакторов могут использоваться трех- и двухполюсные контакторы. В общий участок цепи катушек контакторов включаются контакты реле зашиты (Pl, Р2, РЗ, Р4) и блокировка с другими механизмами (РП1, РП2), с которыми питатель связан единым технологическим процессом.
В тех случаях, когда требуется плавная и особо точная регулировка работы питателя, применяется привод по системе генератор-двигатель или тиристорный привод.
Ленточпые питатели работают в режиме, аналогичном пластинчатым. Мощность на приводном валу можно определить по формуле
р= це£10-э (5.5)
ПТЧг ' '
где ц —- коэффициент трения материала по полотну пита-
теля; р — скорость ленты питателя, м/сек;
G — вес материала, находящегося на ленте питателя, в; »)1 я» 0,6 — к., п. д. полотна питателя; ц, — к. и. д. приводя питатели.
Качающиеся питатели изготовляются двух типов: легкие (КЛ) и тяжелые (КТ). Во время работы питателя его лоток совершает возвратно-поступательное движение. Двигатель преодолевает статические и динамические сопротивления движению лотка.
172
Но время прямого хода действует суммарное сопротивление, состоящей и.ч сопротивления передвижению лотка по роликам Wj, < п.ч1.1 трения материала о борт W2 и динамического сопротивления.
Сопротивление передвижению лотка по роликам определяется но формуле
iy1-(Gl + G,+ G8)u>, н, (5-6)
где Gi = BLhyy — вес материала на лотке шириной В в пределах бортов длиной L, при высоте выпускного отверстия h, насыпном весе материала у и коэффициенте заполнения ленты <р;
— вес лотка, н;
(г3 = (5 4-4) — сила давления столба материала на лоток, н;
и> — 0,12 4- 0,15 — коэффициент сопротивления движению лотка по роликам.
Величина динамического сопротивления учитывается при определении сопротивления при прямом ходе введением в расчетную формулу коэффициента к, т. е.
ИЛар = (»У1+И'а)А, н. (5-7)
При обратном ходе к сопротивлению движению лотка по роли» кам добавляется сопротивление сил трения материала о лоток
РИ8 —(6\ (5-8)
где /i — коэффициент трения материала о лоток (для угля = — 0,4 4- 0,5, для руды fa — 0,5 4- 0,6).
Общее сопротивление при обратном ходе подсчитывается по фор-
^овИ1 = (И'х {-VFa)*, н. (5-9)
Определение мощности двигателя производится по суммарному сопротивлению при обратном ходе лотка потому, что сопротивление Ж3 значительно больше сопротивления Wt
где к3 = 1,2 4 1,3 — коэффипиент запаса мощности на неучтенные сопротивления;
т|„ — к. п. д. редуктора и кривошипного механизма.
Качающиеся питатели не требуют регулирования скорости, поэтому для их привода используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Мощность двигателей в зависимости от типа питателей колеблется в пределах 3—17 квт. Для включения или отключения двигателей используются магнитные пускатели с дистанционным или местным управлением.
Схемой управления качающимся питателем (рис. 5-11) пре-цусматривается автоматическое и ручное управление. Режим работы устанапливается переключателем В. При установке его
173
в положение Р (ручное управление) пуск производится кнопкой КнП, которая затем шунтируется блок-контактом контактора К пускателя.
Для автоматического управления переключатель В устанавливается в положение А. Пуск произойдет после того, как замкнутся контакты промежуточного реле РП, находящегося п цени управле-
Рис. 5-12. Схема управлении элслтровнОрапиоплым питателем
рия сепаратором (это означает, что сепаратор включен) н реле РУН, контролирующего нижний уровень материала в бункере.
Эл ектро вибрациоппн о питатели используются для сыпучих материалов. Режим работы их длительный. Нагрузка на привод и течение времени может измениться в связи с изменением производительности питателя.
В качестве привода используются электровибрационные двигатели, описанные выше. Схемой управления электродвигателем элек-тровибрационного питателя (рис. 5-12) предусматривается местное
или централизованное управление. Режим работы определяется положением ключа В2. При установке его в положение Р производится местное управление кнопкой КпП. Централизованное включение осуществляется контактом РП при установке ключа В2 в положение А. Регулировка и настройка вибродвигателя осуществляются с помощью испытательного блока БИ. через который подключаются измерительные приборы. Регулирование амплитуды колебания якоря достигается изменением тока в обмотке возбуждения. Удельный расход электроэнергии при работе электронибрационных питателей колеблется в пределах 10—13 квт-ч на 1 т материала.
Дисковые питатели. Па дисковых питателях для изменения пх производительности устанавливается регулируемый привод постоянпого тока. Скорость вращения двигателя может регулироваться двумя способами: снижением тока в обмотке, возбуждения при неизменном напряжении, подводимом к двигателю, или изменением подводимого напряжения при постоянном токе возбуждения. Перспективным является регулирование скорости изменением подводимого напряжения. Этот способ позволяет использовать современный принцип регулирования с использованием бесконтактных ферродинамических систем.
На рис. 5-13 представлена схема управления дисковым питателем с регулированием скорости двигателя изменением подводимого к нему напряжения.
Слабым управляющий сигнал от сельспн-задатчика скорости ЗС поступает на усилитель МУ-1 первого каскада, после чего усиленный сигнал поступает в магнитный усилитель МУ-2 второго каскада.
Изменение напряжения на выходе преобразователя осуществляется изменением тока в задающей обмотке 7Н — 7К магнитного усилителя МУ-1 с помощью сельсин-задатчика ЗС. При автоматическом регулировании управляющий сигнал поступает на обмотку 6Н—6К магнитного усилителя.
Жесткость механических характеристик привода создается за счет обратной связи по э. д. с. двигателя в виде отрицательной обратной связи по напряжению двигателя (обмотка 4Н—4К) и внутренней отрицательной обратной связи по току выхода магнитного усилителя МУ-1 (обмотка ЗН—ЗК). Схемой предусматривается ограничение пускового тока и тока нагрузки токовой отсечкой (обмотка ЗН—ЗК усилителя МУ-2).
Предусмотрены следующие виды защит:
1) от коротких замыканий — автоматический выключатель В1;
2) от перегрузки — токовая отсечка, воздействующая через стабилитрон СР на обмотку управления 311—ЗК и «закрывающая»
3) от потери возбуждения — реле Р1, действующее иа отключе-пис двигателя.
Эл е в а т о р ы, применяемые на обогатительных фабриках, различаются между собой скоростью движения, формой ковшей и пидом тягового органа. Перечисленные особенности определяются
175
свойствами транспортируемого материала. Режим работы элеваторов длительный с равномерной нагрузкой, момент сопротивления ...... регулирование скорости не требуется. Для привода nix машин применяются асинхронные двигатели с короткозамкпу-। им ротором.
Мощность двигателя элеватора можно определить по формуле (.> 1), а для элеватора, устаповлеппого вертикально, мощность можно подсчитать с достаточной точностью но уравнению
р = ^^_г квт, (5-И)
где — коэффициент запаса мощности;
Q — производительность элеватора, кн/сек;
II — высота подъема, м;
т] — 0,4 4- 0,5 — к. и. д. элеватора и передаточного механизма. При определении полного тягового усилия погонную нагрузку ковшовой цепи определяют по приближенной формуле
qQ = mQ, н/м.
Коэффициент т зависит от типа элеватора и его производительности 126].
Если ковшовые черпаки загружаются зачерпыванием, то тяговый оргап испытывает дополнительное сопротивление
— kq, п,
где к = 2 4- 5 — учитывает работу, затрачиваемую на зачерпывание 1 п материала, н-м/н;
q — погонная нагрузка установки, п/м.
При определении мощности двигателя обезвоживающего элеватора необходимо учитывать дополнительное сопротивление от движения ковшей в подводной части элеватора.
Управление двигателями элеваторов осуществляется при помощи магнитных пускателей или станций управления, позволяющих пускать эти установки дистанционно, централизованно или автоматически. На обезвоживающих элеваторах, для обеспечения плавности пуска, применяются гидромуфты.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВА ННЕ ВОЗДУШНЫХ КАНАТНЫХ ДОРОГ
На обогатительных фабриках применяются подвесные капатпы дороги с централизованной (канатной) тягой. Они могут быть двух-канатпыми и одпокапатпыми.
На двухканатных дорогах устанавливаются два каната: несущий, но которому катятся ходовые колеса вагонеток, и тяговый, перемещающий вагонетки.
Одноканатные дороги оборудуются только одним канатом — гиговым, на котором висят вагонетки, и им же перемещаются.
12 Заказ 2112 177
По характеру движения канатные дороги бывают маятниковые
с возвратно-поступательным движением вагонеток и кольцевые с непрерывным движением вагонов.
Главный привод маятниковой дороги оборудуется двумя двигателями — основным и запасным.
Запасной двигатель может быть таким же, как и главный, или с меньшей скоростью вращения.
Схемой привода исключается возможность одновременного включения обоих двигателей.
На пассажирских подвесных канатных дорогах устанавливается один или несколько приводных механизмов с электрическими двигателями.
Допускается применение ручного привода для эвакуации пасса-
жиров на коротких канатных дорогах с общим временем эвакуации
не более 1 ч.
Канатные дороги относятся к первой категории потребителей электроэнергии.
Для обеспечения бесперебойности питания приводной станции к ней прикладывается не менее двух линий электропередачи от различных подстанций или устанавливается резервный источник электроэнергии (аккумуляторная батарея, дизель-генератор)
Режим работы привода дороги длительный. Нагрузка складывается из статической и динамической составляющих.
Статическая нагрузка находится как разность между статическими натяжениями набегающей и сбегающей ветвей каната
/''ст - W^6 - =Q1 sin 0, - Q, sin 0.2 4- и; (5-12)
где
И'наб — Wz0 + qh -|- Qi sin ^4- u?j + w2, (5-13)
WttS — H'o + qh | Q2 sin 0» wj — w2, (5-14)
IV = U'i + w2 — w'i 4- IV-2.
В формулах (5-13) и (5-14): И4, — натяжение от противовеса; q — вес 1 пог. м тягового каната; h — разность высот между станциями: Qi и Q2 — вес вагона, идущего соответственно вверх и вниз; 01 и 02 — углы подъема вагонов; wj и — сопротивления движению тележек вагона, идущего соответственно вверх и вниз; и u?g — сопротивления вращению шкивов и роликов тягового каната на стороне набегающей ветви и па Стороне сбегающей ветви.
По уравнению (5-12) строят диаграмму статических окружных усилий на шкиве привода.
Динамическая нагрузка па привод
Fwi = i (5-15)
где / — ускорение, м/сек2:
— масса всех движущихся частей дороги, приведенная к ободу ведущего шкива, кг.

Мощность двигателя определяется из условия допустимого лигроин. Для этого находится эффективный момент Ма, создаваемый внешней нагрузкой Fa, который сопоставляется с номинальным моментом двигателя.
Для дорог с кольцевым движением
(Мб)
где F — окружное усилие на приводном шкиве, н;
Т — время следования каждого вагона в одном направлении, сек.
Для маятниковых дорог
/J рг dt
TTR'-"' ™
где Т — продолжительность движения, сек;
р = 1/3 — коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения двигателя во время паузы;
t„ — время паузы на выход и посадку людей в вагоны, сек. Мощность двигателя в обоих случаях
ЮООЦп

(5-18)
где Ущах — максимальная скорость дороги, м/сек;
ц., — к. и. д. передачи.
Двигатель, выбранный по каталогу, проверяется па перегрузочную способность
__ ^тах ^тах£’гпах /с
Х F,, -Рц-1(Ю(Я)д '
где Fmax — максимальное усилие на приводном шкиве при пуске с максимальной статической нагрузкой;
Fr — номинальное усилие на ободе приводного шкива.
Для асипхроппого двигателя с фазным ротором л — 1,6 4- 1,8, для двигатели постоянного тока л sj 1,8 2.
В связи с тем, что резервный двигатель работает кратковременно, его мощность
С<5-20)
где Р„ — номинальная мощность;
tp — продолжительность работы двигателя;
Тк — постоянная времени нагрева.
Мощность двигателя маятниковой дороги в значите.) ьной мере
зависит от динамических нагрузок, возникающих при ускорении и замедлении движения дороги с учетом маховой массы самого двигателя.
179
В этом случае при выборе двигателя вначале определяют его мощность ориентировочно, а затем с учетом принятого двигателя производят проверочный расчет.
Ориентировочная мощность двигателя [12]
(5-21)
где кл — 1,05 -г 1,5 — коэффициент динамичности системы, зави-
сящий от длины трассы и скорости движения; большие значения соответствуют коротким дорогам и большим скоростям;
F3, с, — среднеквадратичное статическое усилие.
На канатных дорогах применяются двигатели переменного и постоянного тока.
Основным типом двигателя является асинхронный с фазным ротором, так как он экономически и технически более выгоден, чем асинхронные мпогоскоростные двигатели.
Двухскоростныо асинхронные двигатели применяются на кольцевых дорогах при скоростях движения 3—3,5 м/сек, а па маятниковых — до 5 м/сек [121.
Двигатели с короткозамкнутым ротором (в необходимых случаях с повышенным пусковым моментом) устанавливают на кольцевых дорогах при скоростях до 2,5 м/сек, а па маятниковых — до 2 м/сек.
Двигатели постоянного тока (система Г—Д) применяются при сложных динамических режимах па маятниковых дорогах, когда г. течение одного цикла движении несколько раз приходится снижать и повышать скорость. Система Г—Д может быть применена на маятниковых дорогах при двухшкиниом приводе, при высоких скоростях я большой мощности.
Четкая, безаварийная работа канатной дороги обеспечивается применением специальных средств контроля ее работы, ващиты и управления. При работе контролируется количество вагонов на поднимающейся и опускающейся ветвях дороги. Для этой цели используются устройства, представляющие собой модель дороги, которая приводится в движение от главного двигателя. По фигурам, имитирующим вагоны, машинист визуально определяет их количество на ветвях. Применяются и другие типы приборов, например основанные на счетных устройствах различных систем.
На дорогах, оборудованных зажимами для присоединения вагонов, применяются устройства, контролирующие правильность положения каната в зажиме, силу зажатия каната зажимом, выход каната из зажима после выключении.
Контролирующие устройства при возникающих нарушениях дают сигнал на пульт управления, воздействуют на электрическую цепь защиты или приводят в действпе механические блокировки.
Аппаратура защиты предназначена для контроля скорости движения, максимального пробега вагона прп одном цикле (на маятни-180
новых дорогах), максимального натяжения тягового каната, скорости подхода вагона к посадочным площадкам п т. п.
II качестве защитных средств применяются путовые выключатели механического или индукционного типа.
При скоростях дороги выше 3 м/сек устанавливаются реле ограничения скорости, воздействующие па аварийный тормоз при пре-п мщении скорости, заданной на пути замедления, на 15%, а на участках движения с нормальной скоростью — на 20%. При возможности возникновения «разноса» дороги кроме ограничителя скорости устанавливается центробежный выключатель, воздействующий на аварийный тормоз при превышении скорости на 20%.
Наиболее совершенным прибором является автомат контроля скорости ПАКС-2 завода им. 15-летия ЛКСМУ. Особенность этого прибора состоит в применении магнитной записи тахо-граммы движения на тяговом канате. Действие такой системы не зависит от правильности показаний профилированного диска или от проскальзывания каната. Кроме скорости движения каната, контролируются его натяжение и положение па опорных роликах
Канатные дороги подвергаются воздействию петровых нагрузок н грозовых разрядов. Поэтому на дорогах устанавливаются различного типа анемометры для сигнализации или отключения привода при скорости ветра выше допустимой величины.
Обычно канаты дороги заземляются, но если они используются для сигнализации, управления или освещения вагонов, то их разрешается изолировать. В атом случае для защиты от гроз .устанавливаются разрядники.
Принципиальная схема включения защитных аппаратов приведена на рис. 5-14. Автоматическое аварийное отключение произойдет в результате действия одного из защитных аппаратов: реле ограничения скорости (контакты РОС и РЦ), механических путевых выключателей (контакты Bl п В2), индукционных путевых выключателей (контакты ВЗ и В4).
Ручное аварийное отключение можно произвести вручную нажатием кнопки К нА.
При разрыве цени контактора КЛ обесточиваются катушка контактора «Вперед» КВ или контактора «Назад» КН, а также отключается от сети электромагнит предохранительного тормоза Эм. Двигатель отключается от сети и накладывается аварийный тормоз.
18.1
После аварийного отключения вновь пустить установку можно только после того, как контроллер управления двигателем будет установлен в нулевое положение, а рукоятка рабочего тормоза в положение полного торможения, при этом будут замкнуты контакты контроллеров КК1 и 1(1(2 в цепи контактора КЛ. При срабатывании путевых выключателей их шунтируют выключателями В5 и В6.
Повысить безопасность движения и достичь оптимального режима работы дороги можно применением дистанционного или автоматического управления.
Для контроля и управления механизмами подвесных канатпых дорог с диспетчерского пункта применяется система телемеханики канатных дорог СТК-3417, разработанная Северо-Кавказским филиалом КН Цветметавтоматика. Система обеспечивает запрос с диспетчерского пункта о готовности станции к пуску, дистанционное и местное управление, а также управление во время ремонтов. Система позволяет осуществить рабочую и аварийную остановку и получать с яриводпых станций информацию о технической исправности дороги. Внедрение системы позволяет повысить производительность дороги на 4—5%.
Пассажирские канатные дороги экономически выгодны в горных местностях. При их наличии можно избежит!, строительства поселка около фабрики или рудника.
5-4. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КРАНОВ
Для подъема и перемещения грузов применяются мостовые и магнитные краПы.
Мостовые краны различных конструкции получили наибольшее распространение. Они имеют общие по назначенпто механизмы: мост (установленный на ходовых колесах), крановую тележку с подъемным устройством (перемещающуюся по мосту) и механизм для перемещения моста.
Нагрузки на электропривод кранов разнообразны как по величине, так и по продолжительности. Скорость перемещения тележки, подъема и спуска груза изменяется также и широких пределах. Поэтому электрооборудование крапов должно надежно работать в кратковременном и повторно-кратковременном режиме, допускать регулирование скорости в широких пределах, изменение наяраиле-нии вращения и электрическое торможение привода.
На крапах применяются двигатели переменного и постоянного тока.
Асинхронные двигатели переменного тока применяются как с фазным ротором (МТ, МТВ, МТМ), так и с короткозамкнутым ротором (МТК, МТКВ, МТКМ). Двигатели всех серий изготовляются на напряжение 220/380 и 500 в, мощностью от 1,4 до 160 квт и П В — 25 %. Двигатели серий МТ, МТВ, МТК. МТКВ имеют изоляцию классов Е и В, а серий МТМ и МТКМ - классов F и Н.
182
Двигатели постоянного тока применяются в диапазоне мощностей от 2 до 250 кит па напряжение 220 и 440 в. В настоящее время изготовляются крановые двигатели постоянного тока типа ДП в диапазоне мощностей от 2 до 150 квт при ГШ—25%.
Особенностями конструкции крановых двигателей являются повышенная прочность нала, падежное, крепление всех элементов конструкции, а также два выступающих копия пала.
Мощность краповых электродвигателей определяется по методу эквивалентных величин.
Величины статических моментов механизмов в различных режимах работы крана можпо определить ио приведенным ниже формулам.
а) Механизм подъема:
при подъеме порожнего захватывающего приспособления
ж-К (S-22)
при подъеме нагруженного захватывающего приспособления
М„.„ - П , н м; (5-23)
при тормозном спуске груза
М, т = л. н.м, (S-24)
при силовом спуске груза
, н-м, (5-25)
при спуске захватывающего приспособления
,Vc.n = ^-Ti, н-м. (5-26)
б) Момент на валу двигатели перемещения тележки и моста определяется по формуле
<г+'>, д.м. (5.ЭТ)
В приведенных выше формулах приняты следующие обозначения: Gg — вес захватывающего или перемещающего механизма, п; GT — вес поднимаемого груза, н;
й — радиус колеса или лебедки, м;
i — передаточное число редуктора;
г — радиус шейки оси колеса, м;
и — коэффициент трения скольжения;
/ — коэффициент трения качения;
к, — коэффициент трения реборд колес о рельсы.
Перемещение тележки или крана может быть с грузом и без груза. При определении величины момента при движении без груза его значение в формуле (5-27) не учитывается.
1ЯЗ
Вычислив значения моментов ио отдельным операциям, подсчитывают величину среднеквадратичного момента. Например, для механизма подъема груза среднеквадратичный момент
_ i/~ Мп, н*п. и +Д^С. с'с. с+Л^П. nin, n-j-Л/j, п*с. п (5-28) г ' 4ц. ц-Нс. c+in. n-|-fc. п
где (п. н ! (с. ci (п. п> ^с. п — время действия каждого из вычисленных моментов.
Расчетная мощность двигателя подъема
р,-мР410-'-<и9)
где v — скорость подъема груза, м/сек.
Расчетный цикл работы механизма, как правило, отличается от стандартных значений ПВ, раппых 25 п 40%, поэтому мощность электродвигателя, определенная расчетным путем Рр. пересчитывается на мощность Ря при стандартной ПВи по формуле
(М0>
По аналогичной методике определяют мощности двигателей механизмов перемещения тележки или моста.
Краны оборудуются автоматически действующими тормозами. Они предназначены для фиксации заданного положения при отключенном двигателе, сокращения выбега при отключении и преодоления направленного на спуск потенциального статического момента поднятого груза. Срабатывание тормозов происходит под действием пружины или груза, которые прижимают колодки (тормозную ленту) к тормозному шкиву. Растормаживание механизма производится действием электромагнитов, механических толкателей, гидравлических цилиндров, специальных электродвигателей и т. п. Наибольшее распространение получили электромагниты постоянного и переменного тока различного конструктивного исполпепия.
Каждый механизм мостового крана имеет индивидуальный привод и схему управления.
Электрическая энергия от троллейных проводов к механизмам крапа подается через токосъемное устройство.
Условия работы механизмов подъема и перемещения груза различны,, а поэтому и схемы управления ими отличаются одна от другой.
Механизм подъема должен обеспечивать широкий диапазон регулирования скорости, возможность электрического торможения, автоматический переход от режима тормозного спуска к силовому. Наиболее полно этим требованиям отвечают системы привода с двигателями постоянного тока.
Для управления подъемным механизмом на постоянном токе применяется система с магнитным контроллером ПС (рис. 5-15). Этот 184
контроллер позволяет осуществлять пуск, реверсирование и торможение привода. При переводе рукоятки управления контроллера и норное положение подъема двигатель подключается к сети. При атом происходит шунтирование обмотки якоря контактом R16,
принадлежащим реле Р9 (на последующих позициях этот контакт размыкается), кроме того закрываются контакты УЗ, У4 и КЗ. Последовательно с якорной обмоткой включаются пусковые сопротивления Н5 и R2. Первое положение контроллера (рис. 5-16) служит для выбирания слибипы каната и медленного подъема
185
легких грузов. 11а последующих позициях контроллера осуществляется разгон двигателя, а также регулирование скорости. Ускорение контролируется реле времени РЗ и Р8 (см. рис. 5-15). При переводе контроллера в нулевое иоложение двигатель отключается от сети и затормаживается.
Защита двигателя от перегрузок и коротких замыканий осуществляется максимально-токовыми реле Р1 и Р2 (уставка 225— 250% а отпусков при ненулевом положении контроллера — реле напряжения Р5. Конечная защита осуществляется выключателями
В1 и В2. контакты которых пключопы в цепь 1—22 защиты. Цепи управления контроллера защищаются плавкими предохранителями.
Привод на переменном токе пе обеспечивает устойчивых пониженных скоростей спуска, не дает возможности повысить скорость при подъеме, а также и при спуске пустого крюка или легкого груза. Однако простота привода и невысокая стоимость оборудования способствовали широкому применению его на кранах.
Отмеченные недостатки привода снижаются применением специальных методов получения пониженной скорости спуска и некоторым повышением номинальной скорости подъема за счет повышения мощности двигателя.
В краповом приводе получила широкое распространение несимметричная схема включения с использованием режима противовклю-186
пения и однофазного включения двигателя. Понижение скорости при малых грузах достигается включением двигателя по схеме однофазного питания.
В современных магнитных контроллерах КС (рис. 5-17) для регулирования скорости при спуске любого груза в пределах поминальной грузоподъемности ' крана предусматриваются три тормозных положения. Два положения достигаются противовключением, а третье — однофазным торможением.
Для спуска имеются четыре характеристики. Па четвертой осуществляется силовой спуск при полностью выведенном сопротивлении, а на трех других — посадка различных по величине грузов. Подъем груза может быть осуществлен при работе двигателя на че-
Схема контроллера КС предусматривает применение тормозного магнита постоянного тока. Недостатком однофазного торможения является повыпншиый и несимметричный ток в фазах двигателя, достигающий 2/п и более.
Дроссельное управление получило широкое распространение для регулирования скорости вращения асинхронных двигателей. Достигается это непрерывным автоматическим регулированием напряжения,
1S7
подводимого к статору двигатели. На рис. 5-19 представлена схема магнитного контроллера с дроссельным регулированием. В первом положении подъема возникает пониженная скорость и ограниченный момент за счет включения дросселя, на который подается постоянный ток подмагничивания. Выпрямленное напряжение складывается из двух величии: напряжения выпрямителя и тахогенератора, э. д. с. которого направлена навстречу подводимому напряжению. Таким образом, при неподвижном двигателе за счет напряжения выпрямители через дроссель будет протекать максимальный ток возбуждения. При возрастании :>. д. с. тахогенератора
ток возбуждения снижается, снижается и вращающий момент двигателя, так как увеличивается сопротивление дросселя. Можно так выбрать параметры схемы (сопротивление 311), что при определенной скорости момент будет равен нулю.
При спуске напряженно геператора складывается с выпрямленным напряжением, что приводит к увеличению момента двигателя. На нерпой позиции спуска (рис. 5-20) двигательного момента нет. Минимальная скорость спуска груза обеспечивается за счет начального подмагничивания. На второй позиции предварительного подмагничивания нет, а двигательный момент создается за счет емкости С (см. рис. 5-19). При атом возникает пониженная скорость спуска крюка, а при наличии груза — промежуточная. На четвертом положении снимается возбуждение тахогенератора, и двигатель работает по обычной схеме. Привод имеет широкий диапазон регулирования скорости, но схема управления довольно сложная.
Pne. 5-19. Схема унравяеиня механизмом подъема е контроллером ТСД-1&0
Рис. 5-20. Механические характеристики двигателя, упразляе-мого магнитным контроллером тел. I 'о
Управление механизмами передвижения осуществляется различного типа магнитными контроллерами в зависимости от системы привода. Для управления двигателями постоянного тока применяется магнитный контроллер П (рис. 5-21), который обеспечивает автома-
тический разгон и торможение двигателя, изменении направления движения и регулирование скорости. Плавность начала торможения и его эффективность до полной остановки достигаются шуптиропа-пием якоря и торможением противовключением. Механические характеристики привода представлены на рнс. 5-22. Тормозное устройство в рабочих режимах не участвует, а накладывается только в ава
190
рийных режимах или при нажатии кнопки Кн. (см. рис. 5-21). В связи с тем что кран имеет большой путь пробега под тормозами, образуется «мертвая зона». Схемой предусмотрен обход конечных выключателей посредством реле Р5. Крап в «мертвой зоне» будет двигаться и точение выдержки времени реле Р5 с пониженной скоростью. Повторное включение позволяет довести кран до предельного торможения. В схеме тормоза предусмотрена форсировка.
Для управления двигателями переменного тока механизма передвижения применяются магнитные контроллеры ТА, ДТА, К и ДК.
,.Ч»1Кгсрпстш<и диигате-rtii, управляемого контроллером П
На рис. 5-23 приведена схема магнитного контроллера К, который обеспечивает свободный выбег при нулевом положении командо-контроллера или механическое торможение. Электрическое торможение достигается противовключением, для этого необходимо рукоятку кома идо контроллера перевести из любого положения в первое обратного направления движения. Механическое торможение можно осуществить при любом положении рукоятки командоконтроллера нажатием кнопки Кн. При этом обесточатся катушки контакторов К 4 или К5, а также К 2 и КЗ. Двигатель и тормозной магнит отключатся от сети. Наступит затормаживание. Аппараты контроллера питаются постоянным током.
Максимальная защита двигателей осуществляется реле максимального тока, а цепей магнитного контроллера — плавкими предо
191'
хранителями. Нулевую защиту выполняет реле Р1, контакты которого введены в цепь линейного контактора К1.
Грузоподъемные электромагниты применяются при работах с грузами из ферромагнитных материалов. Возможность регулирования их грузоподъемности может быть использована при подготовке птихты различного состава. При работе с грузами различной неопределенной формы экономится время за счет того, что по требуется закрепление их и складирование может
производиться без участия рабочего. Выбор грузоподъемных электромагнитов производится в зависимости от резкими работы, необходимой подъемной силы и вида груза.
Магниты изготовляются с катушками па напряжение 220 в постоянного тока, рассчитанными на работу в повторно-кратковременном режиме с ПВ =50%. В этом случае, если продолжительность включения будет больше поминальной, величину допустимого рабочего напряжения можно определить по формуле
U -д V п вА
где ПВЯ — действительное значение относительной' продолжительности включения.
192
Мощность, потребляемая установкой из сети, складывается из мощности, расходуемой в обмотке электромагнита и сопротивлениях цени управления. Причем мощность, потребляемую обмоткой магии та, определяют для холодного ее состояния.
На рис. 5-24 приведена принципиальная схема управления грузоподъемным электромагнитом с магнитным контроллером ПМС-50 (ПМС-150) и командоконтроллером ВУ-501. При вамыкании контакта К командоконтроллера обтекается током катушка коптактора ипмагничивапия К2, который подключает катушку электромагнита Эм к сети. Обмотка электромагнита обтекается полным током, а цепь катушки контактора равмагничивапия К1 разрывается. Отключение обмотки электромагнита от сети произойдет при размыкании контакта К в цепи контактора К2. Но после отключения
ел октромагнита от сети ток в цепи
разрядных и размагничивающих сопротивлений спадает до нуля
по сразу, а в течение некоторого иремени, зависящего от постоянной времени обмотки магнита. Разность потенциалов между точками 3—5 параллельных цепей 2—3—5 и 2—4—5 будет достаточна для срабатывания контактора К1. Коптактор К1, включившись, подключает обмотку
электромагнита к сети, но при
этом ток в ней, а также в сопротивлении участка цепи 3—4 будет иметь направление, противоположное току, обусловленному приложенным напряжением сети.
При снижении разрядного тока в сопротивлении 3—4 наступит нремя, когда разрядный ток и ток сети будут равны и падение напряжения на участке 3—4 также будет равно нулю.
Контактор К1 при этом не отключится, так как падение напряжения на участке цепи 4—5 будет достаточным для удержания его якоря в притянутом состоянии.
При дальнейшем снижении разрядного тока в сопротивлении 3—4 в нем вновь возникнет падение напряжения п связи с протеканием тока противоположного направления (соответствующего реверсированию). Теперь контактор К1 отключится потому, что его катушка окажется включенной на разность падений напряжений в сопротивлениях 3<—4 и 4—5. Размыкание контактов К1 происходит после размагничивания и отпадения груза. Электромагнит при этом остается замкнутым на разрядное сопротивление. Время противовключения при наладке электромагнита можно регулировать, изменяя величину сопротивлений 3—4 и 4—5.
При тяжелых микроклиматических условиях работы крановщика управление осуществляется не с крана, а с выносных пультов управления. Для дистанционного управления в качестве капала управления
13 Заказ 2112 193
используются силовые троллеи или радиосети. Системы дистанционного управления должны иметь высокую надежность. Выход из строя любого элемента схемы не должен приводить к появлению ложных команд. Схемы управления должны быть помехоустойчивыми (чтобы не происходили аварии при искажении команды).
Для обеспечения надежной работы крапов и повышения безопасности их обслуживания электрооборудование должно соответствовать условиям окружающей среды. Части машин и аппаратов, а также металлические конструкции, могущие оказаться под напряжением, надежно заземляются. Кнопочные посты управления при управлении с пола должны быть выполнены из изоляционного материала иля заземлены не менее чем двумя проводки ками.
5-5. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ ГРУЗОВЫХ И ПА ОСА ЖИРСКИХ ПОДЪЕМНИКОВ
Общие сведения. Для доставки обслуживающего персонала и грузов на верхние этажи фабрик применяются пассажирские, грузопассажирские и грузовые подъемники—лифты.
Наибольшее распространение получили грузопассажирские лифты грузоподъемностью 2500—50 000 н на две пли более остановок. При эксплуатации таких подъемников допускается одновременный подъем груза и людей, сопровождающих его. Лифты, предназначенные для работы с проводником, оборудуются системой внутреннего управления, а без проводника — системой наружного управления. Лифты с внутренним управлением применяются при обслуживании междуэтажных грузопотоков, не имеющих определенной направленности.
Скорость движения лифта зависит от его назначения. Тихоходные работают со скоростями 0,25—1 м/сек, быстроходные 1—1,5 м/сек, скоростные — 2,5 м/сек и высокоскоростные — 3,5 м/сек.
При эксплуатации лифтов максимальная величина замедления при остановке кнопкой «Стоп» не должна превышать 3 м/сек2, а при посадке кабины и противовеса на ловители или буфер — 25 м/сек2.
Для лифтов общего назначения основным является привод на переменном токе с одно- и двухскоростными асинхронными двигателями. К двигателям лифтов предъявляются специальные требования, основными из которых являются: 1) бесшумность работы, достигаемая применением тихоходных двигателей, тщательной их балансировкой и амортизацией; 2) минимально возможные магнитные шумы и шум в подшипниках, что обеспечивается применением пазов особой формы и малым насыщением магнитной системы. Промышленностью осваивается серия малоптумных лифтовых электродвигателей с короткозамкнутым ротором (типа АОС, АС и АС2) па папряжоние 380 —220 в, мощностью от 0,4 до 10 квт. Эти двигатели обладают относительно большим пусковым моментом, повышенным скольжением и небольшим пусковым током.
Лифты с одиоскоростными двигателями просты в эксплуатации.
194
Пуск установки осуществляется непосредственным подключением
статора к питающей сети, а остановка — отключением
обмотки
пинающего каната
двигателя от сети с одновременным наложением колодок механического тормоза. Односкоростпыс двигатели устанавливаются при скоростях подъема 0,5—0,7 м/сек.
Вместе с тем электропривод с односкоро-стным асинхронным двигателем имеет ряд недостатков:
а) наложение механического тормоза при полной рабочей скорости вызывает ускоренный износ колодок тормоза;
б) мала точпостт. остановки кабины па уровне этажной площадки, так как при постоянной величине тормозного усилия механического тормоза путь торможения зависит от загрузки лифта.
Наибольшее распространение получила система с двухскоростным асинхронным элекро-двигателем с короткозамкнутым ротором, имеющим две независимые обмотки статора. Наличие двух обмоток дает возможность снизить скорость лифта перед остановкой, а это уменьшает износ тормозного устройства и повышает точность остановки.
Двухскоростные двигатели применяются при скоростях 1—1,5 м/сек. При скоростях свыше 1—1,5 м/сек применяются двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (система Г-Д). Широкий диапазон регулирования скорости привода даст возможность при высоких рабочих скоростях обеспечить точную остановку кабины.
Перспективным является применение привода с электромагнитной муфтой, который даст возможность осуществить плавное регулирование скорости вниз от номинальной до 5—10%.
Крутящие моменты и, мощность электродвигателя. Крутящий момент на валу канатоведущего органа или барабана при известных усилиях натяжения в набегающей и сбегающей ветвях каната (рис. 5-25) можно определить по формуле
9
М=(52— 5j)/<, н-м,
где 51 и 52 — усилия натяжения в грузовой ветви каната и ветви противовеса, н;
R — радиус навивки каната, м.
Па величину разности 52 — 5t помимо весовых нагрузок оказывают влияние потери от сопротивления движению кабины и противовеса. Например, потери в башмаках кабины и противовеса от трения о направляющие, потери от трения в контршкивах и отводных
13* 195
канатных блоках, потери от трения и изгиба канатов и др. Эти сопротивления не оказывают существенного влияния на конечный результат, поэтому при расчетах обычно не определяются, а учитываются увеличением весовых нагрузок на 15—25%.
Приближенно разность усилий патяженпя в ветвях каната можно определить по формуле
Si=1.2(<?44 G.t bCJ, н, (5-31)
где (\ — вес противовеса, н;
G3 — вес неуравновешенных участков канатов, н;
G1 — вес кабины, и.
При наличии компенсирующих канатов значение Gs в формуле (5-31) пе учитывается.
Мощность электродвигателя лпфта определяется по наибольшему крутящему моменту на валу канатоподущего органа, возникающему при установившемся движении кабины,
Р = ^-10> вит, (S-32)
где ш — угловая скорость вращения двигателя, рад/сек;
i — передаточное число привода, обеспечивающее заданную скорость кабины;
i| — к. п. д. привода.
Определив расчетную мощность, по каталогу подбирают двигатель. Выбранный двигатель проверяют по условиям нагрева рабочими и пусковыми токами. В практических расчетах применяется метод эквивалентного тока. Эквивалентный ток определяется но формуле ________________
т \Г 7Ь'р+гу*у+Гт<т _
’ ' Мгт 'у+Рг!т+|5о«о ’ ’ ( )
где /р, /у и /т — токи соответствеиш) при разгоне, установившемся режиме и электрическом торможении, а; tp, ty. it и — продолжительность периодов пуска, установившегося режима, электрического торможения и паузы;
рр и рт — коэффициенты, учитывающие ухудшение охлаждения при соответственно разгоне и торможении (изменяются в пределах 0,5—0,75);
р0 = 0,25 — 0,5 — коэффициент, учитывающий ухудшение охла-ждепня во время пауз.
Эквивалентный ток /э. вычисленный по формуле (5-33), должен быть меньше номинального тока двигателя.
В том случае, когда нужна большая точность, пользуются методом средних потерь.
Процесс торможения и точность остановки кабины.. В зависимости от системы привода торможение может быть одноступенчатым
под дойстпием момента механического тормоза Мт или двухступенчатым, когда вначале затормаживание происходит в результате /и ю гния тормозного момента двигателя Мт.д, а затем наложением механического тормоза.
Для упрощения расчетов принимают, что все моменты в процессе юрможения постоянны, в результате чего будет равномерно замедленное движение кабины.
При одноступенчатом торможении под действием момента механического тормола значения тормозного момента Мт, тормозного пути ST, время торможения tT и замедления ат можно определить но формулам:
М =-- £££- ± Мс, н - м; (5-34)
с _ Мт 1><&Угч>г . т 2 1бе«(Мт±мс) ’
4g(Mr±Mt) ’•
-TJ iBIH—м/сек '
(5-35)
(5-36)
(5-37)
где v — скорость кабины, м/сек;
GD* — маховой момент всех вращающихся и поступательно движущихся частей, приведенный к валу электродвигателя, и -м*;
Л/с — момент статических сопротивлений, приведенный к валу двигателя, н-м'2.
При двухступенчатом торможении на первой ступени торможения действует тормозной момент двигателя Мг. я. Затормаживание происходит от номинальной скорости двигателя ш до шм1 соответствующей малой скорости кабины 1»и. Расчетные формулы примут
вид:
, ОД» (»—<>») ig(MT.n±Me)’
(5-38)
ДдОРа (та <йц) 1В/г<(Мт.я±Мс) ’
(5-40)
На второй ступени торможения действует механический тормоз, поэтому значения пути торможения, времени торможения и величины замедления можно подсчитать по формулам (5-38) — (5-40),
принимая в них значение вместо со.
При эксплуатации лифтового подъемника большое значение имеет точность его остановки. Наиболее жесткие требования предъявляются к лифтам, в которых груяы поднимаются в тележках. В пом случае пол кабины по отношению к уровню этажной площадки должен быть остановлен с точностью ±15 мм. В остальных случаях допускается ±50 мм.
197
Точность остановки кабипы определяется максимальным отклонением от заданного тормозного пути
где п — путь торможения пустой кабины;
Л'т. г — путь торможения кабины с номинальным грузом при движении в одном и том же направлении.
Специальная аппаратура управления, защиты и сигнализации.
В схемах управления лифтами применяется различного типа элек-
трическая аппаратура, объединенная в блоки или станции управления. Блоки используются для управления малыми грузовыми лифтами с одпоскоростными двигателями.
Для управлении грузовыми и пассажирскими лифтами с много-скоростными двигателями, а также прп большем (до 16) числе обслуживаемых этажей применяются панели управления.
В настоящее время разработаны и находят применение станции управления с бесконтактными логическими элементами.
Кроме аппаратов общего назначения, в лифтовых установках используются некоторые специальные устройства.
Особые дверные контакты, представляющие собой конечный выключатель с нормально открытым контактом, который замыкается при закрытых дверях.
Для блокировок шахтных дверей применяются магнитные отводки (рис. 5-26). После остановки кабины, когда магнит 7 обесточивается, 198
рычаг 2 под действием пружины вытапливаясь, споим выступом воз-дейстиует на замок шахтной двери и дает возможность открыть ее.
II качестве выключателей па этажах и для точной остановки кабины лифта могут устанавливаться индуктивные датчики.
Для сигнализации работы лифтов используются световые указатели, сигнализирующие о приближении кабины к этажу и о последующем направлении ее движения. Для этих же нелеп применяются многоламповые светопьтс табло, которые могут устанавливаться и кабине лифта пли на этажных площадках.
199
Для управления грузовыми и пассажирскими лифтами применяются различные схемы управления. Так, например, при управлении грузовыми лифтами используются схемы наружного и внутреннего кнопочного управления, а для пассажирских лифтов — схемы кнопочного управления с вызовом кабины на первый этаж или же с вызовом ее на любой этаж.
На рис. 5-27 приведена схема наружного управления грузовым лифтом на три остановки. В качестве привода используется двухскоростной асинхронный двигатель М, который включается в сеть через реверсивный контактор (К2 и и коптакторы, включающие ту или иную обмотку статора двигателя. Тормозной электромагнит получает электроэнергию через реверсивный контактор. Цепи управления питаются от источника постоянного тока — выпрямителя. Цепи сигнализации работают на напряжении 24 в также от отдельного трансформатора. В схеме предусмотрены блокировки, препятствующие пуску, если не закрыть двери шахты В2, ВЗ, В4, В5, В6, В7 и кабины В12 и В13, разомкнуты контакты конечных выключателей В8 и В9, приямка В10, ловителя В11 и устройства, контролирующего слабину подъемных канатов В14.
Предположим, что груз, находящийся в кабине, необходимо поднять на третий этаж. Двери кабины и шахты закрыты. При этом реле РД закрывает своп замыкающие контакты в цепи этажного реле Р7 и контактора К2. Если контакты аппаратов В8, В9, BIO, В11, РД, В12, В13 и В14 закрыты, то при включенных выключателях В1 и В15 нажатием кнопки КнПЗ подается питание на катушку этажного реле Р1. При этом создается цепь катушки контактора 1(2: провод 201, В15, размыкающий блок-контакт контактора малой спорости 1(4, размыкающий контакт промежуточного реле Р4, кнопка КнПЗ, замыкающие контакты реле Р1, закрытый контакт этажного переключателя BIG, размыкающий блок-контакт контактора КЗ, катушка контактора К2, провод 102. Одновременно получает питание и включается контактор К1.
Через главные контакты контакторов К1 и К2 подключается к сети обмотка большой скорости электродвигателя М, открывается механический тормоз Эм, и двигатель разгоняется по естественной характеристике, соответствующей большей скорости.
При подходе кабины к третьему этажу отводка, закрепленная на кабине, переводит рычаг этажного переключателя из правого положения в среднее, при этом кантакт BIG разомкнется, в результате чего разорвется цепь этажного реле Р1 и катушки контактора 1(1. Контактор К1, отключаясь, своим размыкающим блок-контактом замкнет цепь контактора малой скорости 1(4, который размыкающим блок-контактом разорвет цепь питания катушки реле Р4. Коптактор К4, включившись, обеспечит движение кабины лифта со скоростью, меньшей первой (основной) в четыре раза.
Катушка-контактора К2 теперь будет обтекаться током по цепи: 201, В15, замыкающий блок-контакт контактора К4. контакты реле точной остановки Р5, замыкающий блок-контакт контактора 1(2, 2(Х)
размыкающий блок-контакт контактора КЗ, катушка контактора 1(2, провод 102. Рело точной остановки держит свои контакты в цепи катушки контактора К2 закрытыми до тех пор, пока датчик точной остановки ДТО, установленный на кабине, не подойдет к стальной пластине, устапоплсппой в шахте. В это время ток в цепи датчика снизится, реле Р5 разорвет свои контакты в цепи контактора К2, двигатель отключится, кабина лифта остановится и будет наложен тормоз (обесточится катушка тормозного электромагнита). Реле РД и Р4, а также этажные переключатели В16, В17 и В19 имеют спои контакты в цепи сигнальных ламп, которые показывают местонахождения кабины и возможность се вызова на один из этажей.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
ИЗМЕЛЬЧИ ТЕЛЬНЫХ ОТДЕЛЕНИЙ
6-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
И.змсльчительные машины но принципу действия делят па аэродинамические мельницы (струйные размольные аппараты без мелющих тел) и механические мельницы (с измельчающей средой).
Механические мельницы ио форме рабочего корпуса делятся на барабанные, кольцевые, чашевые и дисковые.
Барабанные мельницы различаются между собой ио следующим признакам:
измельчающей среде;
геометрической форме барабана;
способу измельчения;
способу разгрузки материала из барабана:
характеру движения рабочего органа.
В качестве измельчающих тел используются шары, стержни, ролики, галька, крупные куски руды. В зависимости от применяемых измельчающих тел мельницы называют шаровыми, стержневыми, роликовыми, рудно-галечными (бесшаровыми).
По геометрической форме барабана различают мельницы с коротким цилиндрическим, длинным цилиндрическим и коническим барабаном.
По способу измельчения мельницы бывают сухого измельчения и мокрого. При мокром измельчении в питатель вместе с рудой подается вода.
По способу разгрузки материала из барабана различают мельницы с периодической и непрерывной разгрузкой.
11о характеру движения рабочего органа различают мельницы с вращательным и колебательным движением. У мельпнц с вращательным движением усилие от двигателя может передаваться либо рабочему корпусу, либо измельчающим телам. В первом случае мельницы называются барабанными вращающимися, а во втором — пеп-202
тробожпыми барабанными. У мельниц с колебательным движением корпус не вращается, а ему придается колебательное движение от вибратора. Такие мельницы называются вибрационными барабанными.
6-2. РЕЖИМ РАБОТЫ ШАРОВЫХ
И СТЕРЖНЕВЫХ МЕЛЬНИЦ
В шаровых мельницах материал измельчается от удара шарами различного диаметра и истиранием между шарами и футеровкой мел ьницы.
Производительность, потребляемая мощность и другие показатели работы мельницы во многом зависят от шаровой загрузки, которую можно определить по формуле
(И)
где <р — степень заполнения объема мельницы шарами, т. е. отношение объема, занятого шарами, к внутреннему объему мельницы;
/) — внутренний диаметр барабана мельницы, м;
у — объемный вес шаров, н/м®;
L — длина барабана, м.
Характер днижепия шаров и мсльпицс определяется скоростью вращения барабана. При малых скоростях шары поднимаются и сторону его вращения на угол, равный 40—50°, после чего скатываются параллельными слоями вниз. При таком режиме, называемом каскадным, измельчение происходит в основном раздавливанием и истиранием. При больших скоростях вращения барабана шары, отрываясь от стенки барабана, продолжают свое движение вниз но параболическим траекториям. В этом случае измельчение происходит в основном ударом падающих дробящих тел. Такой режим называется водопадным. Если скорость вращения мельницы увеличивать далее, то может наступить режим работы, при котором шары будут вращаться вместе с барабаном, не отрываясь от его поверхности. Скорость, при которой начинает центрифугировать внешний слой дробящей среды, называют критической скоростью ик. Критическая скорость определяется по формуле
где g — 9,81 — ускорение силы тяжести, м/сек®.
Рабочую скорость вращении мельницы определяют п долях критической скорости ш = фи,,. При эксплуатации мельниц скорость вращения принимают равной 0,7 —0,85 критической.
Мельницы относятся к категории машин, работающих в длительном режиме, без значительных перегрузок. Скорость вращения барабана мельниц в процессе его работы, как правило, не регулируется. Наибольшие нагрузки привод испытывает во время пуска мельницы.
203
На рис. 6-1 представлена осциллограмма пуска шаровой мельницы 3200 X 3110 с двигателем мощностью 600 квт. Амплитудное значение момента во время пуска достигает 63 кн-м, после чего оно резко снижается, достигая среднего значения 17 км-м.
Как видим, момент сопротивления во время пуска изменяется в больших пределах и зависит от угла поворота барабана.
а — стержневой; б — шаровой;
Момент трогания шаровой мельницы (рис. 6-2, б) в большинстве случаев равен половине поминального момента приводного двигателя [37] и колеблется в пределах 0,5—0,7 статического момента сопротивления при установившемся режиме работы мельницы с нормальной шаровой нагрузкой.
Как только барабан начнет поворачиваться, момент сопротивления за счет уменьшения коэффициента тренпя резко падает. На рис. 6-1 этот режим наступает через 0,5 сек после включения двига-
204
толя я может составлять 0,10—0,20 номинального момента двигателя. Затем а связи с появлением момента от шаровой загрузки момент < |>|||>отивления начинает возрастать.
При повороте на угол 45—50° (см. рис. 6-2), когда начинают падать шары, момент практически изменяется мало.
Ток во время пуска возрастает до 450 а. В установившемся режиме ток не превышает 46 а, что составляет около 50% номинального тока двигателя. При коэффициенте заполнения мельницы, равном 0,4,
время разгона двигателя до подсинхронной скорости составляет около 2 сек. Скорость вращения мельницы в установившемся режиме 2 рад/сек.
В стержневых мельницах в качестве дробящих тел применяются стержни диаметром 50—100 мм из высокоуглеродистой стали, которыми заполняют объем мельницы на 35—45%. Скорость вращения барабана обычно составляет до 60% критической. Стержневые мельницы позволяют получить более равномерный по крупности измельченный продукт, чем шаровые.
Режим работы стержневых мельниц длительный с равномерной нагрузкой, без резких пиков или спадов.
На рис. 6-3 приведена осциллограмма работы стержневой мельницы 700 х 3600 мощностью 380 квт.
Момент на приводном валу достигает наибольших значений при трогании установки. Так, через 0,04 сек после включения двигателя момент возрастает до 39 кн-м, снижаясь при установившемся режиме
। 205
до средней величины — 12,6 кн-м. Мощность при пуске, равная 580 квт, в установившемся режиме снижается до 270 кит. Время пуска мельницы незначительно. Через 1,6 сек с начала пуска двигатель вращается с подсинхронной скоростью.
Зависимость момента сопротивления стержневой мельницы от угла поворота барабана приведена на рис. 6-2, а.
В начале трогания момент может быть равен моменту при установившемся режиме или превышать его на 20—30%. После того как барабан начнет поворачиваться, момент сопротивления снижается. При дальнейшем повороте па угол более 10°, когда начнется подъем стержней, момент возрастает, достигая максимальной величины при повороте на 60“. Этот режим наступает примерно через одну секунду после включения двигателя (см. рис. 6-3).
Как только начинается падение стержней, момент снижается, а затем при повороте на угол 165—170° вновь возрастает, изменяясь в дальнейшем незначителг.по.
Для привода мельниц получили применение синхронные двигатели.
Основные требования, предъявляемые к приводу мельниц, следующие:
1) начальный момент синхронного двигателя для привода стержневых мельниц должен быть не ниже 1,4—1,5, а для шаровых мельниц 1,2—1,3 номинального момента двигателя;
2) если номинальный момент сипхроппого двигателя и установившийся статический момент мельницы равны, то входной момент двигателя должен быть по мспоо номинального;
3) момент при скольжении s = 0,05 для мельниц обоих типов но должен быть меньше 1,1—1,2 номинального момента двигателя.
Наиболее простым и дешоным является привод с асинхронным двигателем, но большее распространение получил привод с синхронным двигателем. Это объясняется тем,- что синхронный двигатель может использоваться для генерирования реактивной энергии и сеть.
В настоящее время возбуждение синхронного двигателя осуществляется при помощи тиристорных устройств, которые позволяют автоматически поддерживать реактивную мощность и коэффициент мощности двигателя на определенном уровпе.
Перспективной является бесщеточная полупроводниковая система возбуждения, применение которой позволит снизить эксплуатационные расходы, связанные с коммутирующими элементами, повысить надежность работы и упростить систему возбуждения.
6*3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА МОЩНОСТИ
ДНИ Г А ТИЛЯ МЕЛЬНИЦЫ
Для того чтобы привести в действие шаровую или стержневую мельницу, необходима мощность, которую называют полезной. Эта мощность составляет 75—85% общей мощности, потребляемой из 205
сити, Остальные 15—25% расходуются на преодоление вредных сопротивлений в подшипниках и потери в электродвигателе.
Для определении мощности привода мельниц используется физи-'кч'коо моделирование и метод подобия, а также расчет по теоретическим и эмпирическим формулам. Метод моделирования основан на определении мощности привода промышленных мельнип по характеру изменения мощности исследуемой модели с учетом их подобия. Исследователи, производившие эксперименты па моделях, считают, что полученные количественные результаты можно распространить па эксплуатируемые мельницы нутем экстраполяции, исходя из теоретического соотношения — мощность пропорцио-. калька произведению объема мельницы па квадратный корень из со
Рис. 6-4. < тема каскадного режима работы
Каскадный режим работы применяется и шаровых мельпицах сухого помола и при мокром помоле для измельчения в мельницах с центральной разгрузкой. При каскадном режиме работы шаровой мельницы нагрузка рассматривается [2] как сплошное тело с центром тяжести в точке s (рис. 6-4). Момент шаровой нагрузки
^=67=-^^,
(6-3)
2 Л3 sin3
По чертежу (см. рис. 6-4) I XsinQ и X — у-----------—— , м, где
/' — площадь сегмента, м2.
Принимая объем мельницы, заполненный шарами, равным <р, получим
F — срлТ?2, м2.
Тогда уравнение (6-3) примет вид:
sin» -т~ sin 0
М-------------, н м. (6-4)
Полезная мощность, потребляемая мельницей,
ОЗу/, ащЗ 2— siu 00) • 10-3
P = Af®=-----------—------------, квт. (6-5)
207-
Из уравнения (6-1) имеем
G itD2f,y ф “° 4
а по уравнению (6-2)
Произведя соответствующую подстановку в уравнение (6-5),
Значения sin’ — в зависимости от степени заполнения мельницы
шарами <р, а также теоретические значения угла 0 для различных <р и 4' (иРи коэффициенте трения / = 0,4) приводятся в таблицах 121.
В связи с тем, что при износе футеровки момент шаровой нагрузки относительно оси увеличивается, происходит возрастание мощности, потребляемой мельницей.
Если у мельниц различных размеров принять одинаковые значения'степени заполнения шарами и скоростей вращения барабана, то углы Q и 0 (см. рис. 6-4) будут постоянными.
Обозначив
sin* sin 0
К -= 47 • 10’*-------ф,
Ф получим
P^KD^G.
Следовательно, полезная потребляемая мощность пропорцио-пальна весу шаровой загрузки и диаметру барабана в степени 0,5.
При водопадном движении (рис. 6-5) шар должен подняться по круговой траектории от точки падения .W до точки отрываЛ, обла-
208
дая при этом запасом кинетической энергии для полета по параболической траектории. Для вывода формулы полной полезной мощности воспользуемся методикой С. Е. Андреева 121. Скорость шара и конце крутовой траектории
vp = l^v4 г г;* — ]A-2cos4a-t-(t>8in a—gt)\ (6-7)
Хи 4/? sin a cos а
где t ^СОда =*-----------------длительность движения шара по
параболе от точки А до точки М.
Заменяя Rg cos a — га, получим
vp = Videos4 a — 9i>*sin2a = — 8cos’a. (6-8)
За один оборот барабана мельницы элементарный слой шаров весом dG — 2nRLydR, н падает с параболической траектории на круговую со скоростью vp (рис. 6-6).
Кинетическая энергия падающего слоя шаров
(М)
Заменяя о* = Rg cos а, получим
dE = nLR*y (9 cos a — 8 cos’ a) dR.
II Я
Произведя подстановку cos a — —, получим
Интегрируя выражение (6-10) в пределах от Ra до Rt (Rt — KRJ, получим работу, производимую всей падающей шаровой нагрузкой во один оборот барабана,
Полезная мощность Р, потребляемая мельницей,
км. (6-11)
В полученной формуле (6-11) пе учитывается энергия падающих шаров, которая'способствует вращению барабана мельницы. Какую часть общей энергии шаровой нагрузки она составляет, до сих пор по установлено. Формула (6-11) дает несколько завышенное значение полезной мощности, потребляемой мельницей.
При выводе перечисленных формул предполагалось, что пса шары, загруженные в мельницу, находятся в движении. Новейшие
14 Зака я 2112 209
исследования показали, что в центральной части птпропой загрузни возникает зопа неподвижных шаров. Эти шары не расходуют энергии на соударения, вследствие чего общин расход энергии мельницей будет несколько меньше, чем вычисленный но теоретическим формулам. Это явление учитывается поправочным коэффициентом на неподвижность ядра, равным примерно 0,95.
Для определения полезной мощности, потребляемой мельницей, предлагается ряд эмпирических формул, дающих оптимальные значения мощности только при определенных режимах работы мельницы.
Для водопадного режима при <р = 0,24-0,3 и относительной скорости ф = 0,7 4-0,8 В. В. Товаровым предлагается формула
Р = 28,7F УТ> фф°>8, квт, (6-12)
где V — полезный объем мельницы, м3.
Для режима с относительной скоростью ф = 0,76 Бланк предлагает формулу
P-cGmVl), квт, (6-13)
где с — коэффициент, зависящий от <р;
£гш — масса шаровой загрузки, т.
Профессор Л. Б. Левинсон при ф — 0,76 предлагает зависимость
Р = 2,31у0У. VD 5в, квт, (6-14)
где SB = 3,38qn|> (1 +.0,274ф)2;
70 — объемная масса шаров или стержней, т/м*.
Формула, полученная Всесоюзным теплотехническим институтом (ВТИ, Москва) и Центральным котлотурбипным институтом (ЦКТИ, Ленинград) для углераэмольпых мельниц, имеет вид:
Р = 4,23 I'D £ф4,65у;П!-5£ф°-’ф, квт, (6-15)
где D и L — в м;
<р и ф — в долях единицы:
То = 4,9 т/м3 — объемная масса шаров вместо с материалом, находящимся между шарами.
Формула (6-15) наиболее приемлема при следующих значениях: диаметр барабана от 1,7 до 3 м; отношение^- — 1,5 4-2; коэффициент заполнении шарами <р =Т,28 — 0,40; коэффициент ф — - 0,6 4- 0,8.
Кроме мощности, необходимой для приведения в действие шаров, при работе мельницы расходуется энергия на трение и цапфах барабана, в зубчатых передачах и подшипниках приводного вяла. Для преодоления этих сопротивлений требуется дополнительная мощность Рдц,,, которая слагается из мощности, потребной на вращение барабана без шаровой загрузки Рж_ х, и мощности на преодоление трепия в цапфах от веса шаровой нагрузки Р^.
210
Технические данные шаровых и стержневых мельниц Уралмашзавод»
ДС 213/34-32
ДС 260/39-36
ДС 13/24-32 ДС 213/24-32 ДС 213/34-32 ДС 213/29-24 ДО 260/44-36
Шаровая: 2700 X 2100 2700X2700 2700 X3600 3200X3100 31,00X400 лоржпепая 2700X3600 3200X4300
Таким образом, общая мощность, необходимая для приведения в действие барабана мельницы, определится по формуле
Р6 о = Р Рх -х + - Р Т Рдоп- (6-16)
Мощность, необходимую для вращения мельницы вхолостую (без шаров п руды), можно определить по формуле, рекомендуемой ВТИ и ЦКТИ,
Pj.x=0,lZ>Zn, квт, (6-17)
где п — скорость вращения мельницы, об/мин.
Мощность, расходуемая на преодоление трения цапф от веса загрузки, определяется в зависимости от отношения веса шаровой загрузки G к весу остальных вращающихся частой мельницы G„
Рч,—^ = К'“Р*’“ (6-18)
Мощность на валу двигателя с учетом потерь в передаточном механизме
Тд-Л , (649)
гд*' г),, — к. ц. д. передаточного механизма, который по данным ВТИ и ЦКТИ колеблется в пределах 0,7—0,8, а по данным Уралмашзавода составляет 0,85. При ориентировочных расчетах для рудных мельниц принимают т)м 0,8.
Номипальпая мощность двигателя принимается с учетом коэффициента запаса кя, учитывающего возможные колебания нагрузки. Величина этого коэффициента дли барабанных мельниц по нормам ВТИ и ЦКТИ берется в пределах 10% расчетной мощности на валу
14* • 211
двигателя. Мощность, потребляемая двигателем мельницы из сети, на которую рассчитываются кабели или шинопроводы, определяется в зависимости от номинальной мощности и к. п. д. двигателя
₽" = V- (6'20)
Технические данные приводов, применяемых на мельпицах, приведены в табл. 6-1.
6-4. УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ МЕЛЬНИЦ
Управление приводами шаровых и стержневых мельниц имеет много общего. На рис. 6-7 представлена схем а управления синхронным
двигателем мощностью 750 ква. напряжением 6 кв, приводящим в движение шаровую мельницу. Схемой предусматривается прямой асинхронный пуск двигателя от полного напряжения сети.
Включение двигателя производится масляным выключателем R2, управление которым осуществляется грузовым приводом. Защита
212
достигается двумя мгновенными токовыми реле прямого действия Р1 и 1'2 и одного реле прямого действия минимального напряжения |- ограниченно зависимой выдержкой времени Р5. Пуск двигателя производится переводом ключа управления ВЗ в положение В. При этом включение произойдет, если работает система смазки, а груз привода поднят (контакт В2 в цепи катушки контактора К1 также замкнут). Цепи включающего и отключающего электромагнитов ни схеме не показаны.
Схемой предусмотрены следующие виды защит:
а) от токов короткого замыкания; осуществляется мгновенным токовым реле прямого действия Р1‘,
б) от снижения напряжения; выполняется реле прямого действия
минимального напряжения с огр времени Р5',
в) от перегрузки; осуществляется реле Р2 с зависимой характеристикой (контакты реле введены и цепь катушки контактора отключения);
г) от замыкания па землю; выполняется на базе кабельного трансформатора ТТЗ и реле мгновенного действия Р4. Контакты реле Р4 замыкают цепь промежуточного реле Р8, которое создает цепь катушки отключения.
Схема управления двигателем сблокирована со схемой смазочной системы. Если прекратится смазка
пиченно зависимой выдержкой
установки, то закроются контакты и цепи отключения и двигатель отключится.
Для информации о положении
масляного выключателя, а также о причинах отключения (вид работавшей защиты) предусмотрена световая сигнализация лампами (211, Л2 и ЛЗ) и указательными реле (Р9 и РЮ). Указательные
реле сигнализируют, что отключение произошло при возникновении
ымыкания па землю или нарушении смазки соответственно.
Отключение двигателя вручную осуществляется ключом ВЗ при переводе его в положение 0.
На величину удельного расхода электроэнергии, потребляемой мельницей, оказывают влияние заполнение ее шарами, критическая скорость вращения барабана и крепость измельчаемого материала. Значении этих параметров зависят от условий эксплуатации.
Среднее значение удельного расхода электроэнергии при работе шаровых мельниц приведено в табл. 6-2.
Средний расход электроэнергии стержневыми мельницами на топну измельченной руды в зависимости от крупности измельчения
Среднее значение удельного расходи .электроэнергии шаропымп мельницами при различной пропзводптельностн
Показатели Производительность шаровых мельниц, т/сутки
60-200 150-200 500-700 1000-1500 2000—3500
Удельный расход электроэнергия, квт ч/т 18 15 13 11
Потребляемая мощность, квт - 435 675 1280
и производительности фабрики приведен на рис. 6-8. Из рисунка видно, что при производительности от 200 до 1000 т/сутки удельный расход электроэнергии резко сокращается, а при производительности от 1500 до 4000 т/сутки расход электроэнергии уменьшается незначительно.
При мокром измельчении расход электроэнергии ниже па 10— 40%, чем при сухом измельчении.
Снижения удельного расхода электроэнергии мельницами можно достичь мри эксплуатации их при оптимальной загрузке.
6-5. КЛА ССИФИКА ТОР Ы
Из большого разнообразия классификаторов остановимся только на механических (реечных, спиральных, чашевых и др.), приводимых в действие электрическим приводом.
Реечные классификаторы оборудуются гребковой рамой, движение которой осуществляется параллельно днищу корыта. При рабочем ходе пески транспортируются гребками вверх и сбрасываются в желоб. Затем рама поднимается и, двигаясь вниз параллельно днищу, не задевая пески, занимает прежнее исходное положение. Привод осуществляется от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором А2.. Двигатель соединяется с приводным валом классификатора ременпой передачей. Движение раме передается от приводного вала через зубчатую передачу. При остановке классификатора под загрузкой необходимо поднять гребковую раму специальным устройством п опустить ее только при включенном приводе.
Дражный классификатор в отличие от реечного имеет скребки, прикрепленные к бесконечной цепи. Нагрузка на двигатель более равномерная, чем у реечного классификатора. Регулирование скорости не требуется. На этих аппаратах также применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Спиральный классификатор имеет в качество рабочего органа шноки. Пески транспортируются в верхнюю часть корыта и разгружаются. В качестве привода шнеков используется
214
асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, соединенный с валами шнеков клипоременной или зубчатой передачей, например РМ-650-1У-4Ц. При остановке классификатора иод нагрузкой шнеки поднимаются. Для этого устанавливается отдельный двигатель, соединенный с валом, па котором установлены шнеки, через клиноременную передачу и червячный редуктор. На верхнем конце классификатора вал покоится в подшипнике, крепление которого позволяет поднимать нижнюю часть и спирали при пуске аппарата после аварийного отключения.
Ч а ш е в ы и классификатор состоит из двух частей: реечного классификатора и круглой чаши со скребками, устанавливаемой у сливного конца корыта реечного классификатора. Двигатель используется асинхронный с короткозамкнутым ротором А2 с синхронной скоростью 1000 об/мин. Устанавливаются два двигателя: для привода скребков чаши и реечной рамы.
Нагрузка привода классификаторов длительная без резких пиков нагрузки. Имеются незначительные колебания около средней нагрузки. У реечных классификаторов ото определяется возвратнп-ноступательпым движением реек. Нагрузка спиральных и чашевых классификаторов имеет сравнительно ровный характер. Двигатели по мощности невелики — обычно в пределах 2—20 квт.
Управление электродвигателями классификаторов может быть дистанционным и местным с применением контакторов или магнитных пускателей.
Глава 7
ЭЛЕКТРООБОРУДОНАПИЕ МЕХАНИЗМОВ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РУД, УГЛЯ И НЕРУДНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
7-1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ,
РА ЗМА ГНИ ЧИВА ЮЩИЕ А НПА РА ТЫ, МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ И ЖЕЛЕЗООТДЕЛИТЕЛИ
Электромагнитные сепараторы. По напряженности магнитного поля сепараторы принято делить на дао группы: для сильномагнитных руд с напряженностью магнитного поля 4000 э и для слабомагнитных руд с напряженностью магнитного поля до 18 000 о. Каждая группа этих сепараторов делится на сепараторы для сухого и мокрого обогащения.
По конструктивному исполнению сепараторы делятся на барабанные, шкивные, дисковые, роликовые, ручейково-роликовые и леп точные.
Характеристики основных типов сепараторов приведены п табл.7-1.
У барабанных сепараторов неподвижная магнитная система помещена внутри барабана. Полюсы расположены радиально, а полярность их меняется в направлении движения пульпы. При подаче л катушки магнитной системы постоянного тока на поверхности радиально расположенных полюсов возбуждается магнитное поле. В зоне движения исходного материала угол установки магнитной системы может регулироваться. Барабан сепаратора приводится в движение от асинхронного электродвигателя через клиноременную или зубчатую передачу. По конструкции такие сепараторы изготовляются с одним, двумя и тремя барабанами как для сухой, так и для мокрой сепарации.
Магнитная система шкивных сепараторов собирается из отдельных обмоток, расположенных на палу шкива между дисками из ди-пампой стали. Катушки и диски заключены в общий цилиндрический корпус. Таким образом, шкив используется не только для разделения руды, но и в качестве приводного барабана ленточного конвейера. 2ifi
Таблица 7-1
Технические характеристики электромагнитных сепараторов
Сепараторы
Лоиматслп Ленточные Барабанные Валковые Дисковые
1 1 з 3 4ЭВМ-38/250 МС-2
Производительность, т/ч Номинальная наирл женность магнитного поля, я Обмотка возбуждении: напряжение, п . . МОЩНОСТЬ, квт . . . Привод лепты (барабп-мощность, квт . . . скорость вращения, об/мип Привод питателя: мощность, квт . . . скорость вращения, 9-35 1000 220 ПО 4,9-5.9 2.8 1000 12-45 1000 220 55- 6,0 2,8 1000 I S 3 ! S I 100 1500 220 8.3 1.0 1500 0,65 3000 16-20 17 ОСО-18 000 220 13,2 7,5 1000 0,6 1СО0 0.2-1 10 000 220 15 1.0 1500 0.6 и 0,27 1500
Ипдукциоппо-роликовые сепараторы характерны тем, что у пих катушки размещены ла магнитном сердечнике, в воздушном зазоре которого вращается ролик.
Привод барабанов или роликов осуществляется от двигателей переменного тока напряжением 380/220 в через редукторы. Управление двигателем осуществляется магнитным пускателем.
В ленточных сепараторах разделение руды на концентрат, пром-нродукт и хвосты происходит на бесконечной лепте, огибающей магнитную систему, изогнутую под большим радиусом. Система, например, сепаратора 128-СЭ имеет 19 полюсов чередующейся полярности, разбитых на четыре зоны. В первой зоне происходит притяжение магнитной части руды, во второй выделяется немагнитный продукт, в третьей — промпродукт, в четвертой обезвоживается магнитный концентрат. Схемой предусмотрена возможность включения сепаратора п сеть постоянного тока напряжением 220 п 110 в. Регулирование тока в обмотках, а следовательно, и напряженности магнитного поля в зонах осуществляется реостатами.
217
I
Наибольшее распространение получили барабанные сепараторы, которые применяются для сухой и мокрой сепарации.
На рис. 7 1 приведена схема питания и управления барабанным сепаратором 168А-СЭ1, предусматривающая местное сблокированное, местное деблокированное и дистанционное сблокированное управление. При любом управлении включением автомата В1 подается напряжение к схеме питания электродвигателей привода барабанов и влектровибрационного двигателя питателя (рис. 7-1, а), а автоматом В8 — к обмоткам барабанов (рис. 7-1, б).
Местное сблокированное управление осуществляется кнопкой КнПЗ. При этом, если замкнуты контакты блокировки с последующим аппаратом и дано разрешение на пуск оператором (контакт А замкнут), будет обтекаться током катушка контактора К1. Контактор, включившись, замкнет главные контакты в цепи обмоток сепаратора 1БВ, 2БВ и ЗБН, а блок-контактом К1 подготовит пепь катушки контактора пускателя П1. Для пуска двигателей барабанов необходимо нажать кнопку КкП1. Двигатель вибропптателя включается кнопкой КнП2, при нажатии которой создается цепь катушки контактора пускателя П2.
При дистанционном управлении выключатель В5 устанавливается в положение Б. С пункта оператора дастся разрешение на включение (замыкается контакт А). При замыкании блокировочного контакта Р создается цепь катушки контактора К1, который, включившись. главными контактами замыкает цепи катушек электромагнитов сепаратора 1БВ, 2БВ и ЗБН. Одновременно закрываются его блок-контакты в цепи магнитпого пускателя двигателей барабанов П1 и шунтирующие кнопку КнПЗ. Кроме того, разомкнется блок-контакт К1 в обходной цепи контактора К1 и в цепи защиты от влектрических перенапряжений в обмотке сепаратора при его отключении. Когда дистанционный пуск сепаратора закончится, контакты А будут зашунтмропапы контактами реле Р12, Р13 и контактора К1. По окончании пуска всех сблокированных механизмов контакты А автоматически размыкаются.
Остановка сепаратора производится в следующем порядке: прекращается подача сепарируемого материала;
выключается электропибрационный питатель сепаратора; выключаются электродвигатели приводов барабанов;
снижается до минимума постоянный ток электромагнитных бара-. Линов с помощью регулировочных реостатов, а затем выключается: источник постоянного тока;
прекращается подача воды для охлаждения обмоток барабанов.
Контроль величины тока, протекающего через обмотки электро-мигпитов и вибрационного двигателя, осуществляется амперметрами прямого включения Л1, А2, АЗ, А4. Изменение тока в обмотках I НИ п 2БВ верхних барабанов и п обмотке постоянного тока вибро-дпигателя может быть осуществлено уменьшением его на 50% посредством регулировочных реостатов возбуждения Rl, В2 и В4.
Схемой предусмотрены следующие виды защит:
219
1) в цепях постоянного тока от коротких замыканий и перегрузок — автоматом В8;
2) от коротких замыканий п системе переменного тока — автоматом ВГ,
3) от перегрузок двигателей Ml, М2, М3 — соответствующими тепловыми реле Р7, Р2, РЗ. Р4, PS, Р6;
4) от перегрузок обмотки переменного тока электровибрацион-ного двигателя — тепловым реле Р7 п Р8',
5) нулевая защита в цепях переменного тока —
катушками магнитных пускателей П1 и 112, а в цепи постоянного тока -- катушкой контактора К1;
6) от чрезмерного нагрева обмотки и нашего барабана — четырьмя термо-датчиками и реле РТ, работающего на сигнал;
7) от обрыва в катушках электромагнитов —
тремя токовыми электромагнитными реле РЮ, Р12, Р13, а в цеии пибродвига-теля — реле Р9-,
8) от электрических перенапряжений в обмотках электромагнитов сепаратора — разрядными сопротивлениями 1(5 и 1(6.
Схемой предусмотрена звуковая и световая сигнализация. Исправность цепей обмоток вибрационного двигателя и обмоток
иагпнтных сепараторов
барабанов контролируется лампой Л1. Лампа Л2 служит для приема сигналов с диспетчерского пункта. При нагреве обмотки нижнего барабана выше допустимой температуры звучит сирена.
Для местного освещения установлен аппарат местного освещения АМО-3, состоящий из трансформатора 220/6 в и розетки.
При обработке параметров процесса обогащения в зависимости от состава поступающего продукта возникает необходимость изменения напряженности магнитного доля сепаратора. Регулирование может быть групповым (рис. 7-2, я) и индивидуальным (рис. 7-2, б). При индивидуальном регулировании можно точнее установить за
данную величину напряженности поля отдельного сепаратора, но при этом требуется установка на каждом из них отдельных регул я го-
220
рои. Групповое регулирование характеризуется питанием сепараторов от общего регулируемого преобразовательного агрегата. Схема проще, но могут быть нежелательные отклонения значений папря-.1 нности поля сепараторов, входящих в группу.
Размагничивающие аппараты. При магнитном обогащении тонкие сильномагнитные зерна магнетита крупностью 20 мк и мспыпе, обладающие высокой коэрцитивной силой, способны к коагуляции. Это явление усложняет регулировку классификатора при получении слива и песков необходимого состава. Для устранения коагуляции магнитный материал пропускается через переменное магнитное поле, вследствие чего частицы материала размагничиваются.
Размагничивающий аппарат представляет собой соленоид, через обмотку которого пропускается переменный ток промышленной частоты, напряжением 380 в. Внутри этой катушки устанавливается труба или лоток, по которому движется материал. Напряженность поля устанавливается (15 16) 108 а/м.
Размагничивающие аппараты работают в длительном режиме. Управление ими может быть местным и централизованным. Для защиты от токов короткого замыкания в обмотке аппарата перед магнитным пускателем устанавливается автоматический выключатель с комбинированными расцепителями.
На рис. 7-3 изображена схема управления размагничивающим аппаратом ДУ-150.
Управление аппаратом задается ключом ВЗ. При местном управлении включение производится кнопкой КнП, а при диета пциоппом — замыканием контакта А при команде на включение с диспетчерского пульта управления.
Схемой предусмотрен контроль целости катушки РА аппарата посредством реле РЗ, которое при протекании по нему тока замыкает свой контакт в цепи промежуточного реле Р4. Реле Р4 своим
221
замыкающим контактом разрывает цепь катушки контактора К1. Отключение можно произвести кнопкой КнС или аварийно выключателем В2.
Металлоискатели и железоотделители. Металлоискатели и железоотделители предназначены для обнаружения металлических предметов в потоке материала и предотвращения попадания их в дробильные или другие машины. В настоящее время известно большое количество разнообразных металлоискателей и же-лезоотделителей, отличающихся между собой принципом действия, схемами и конструктивным выполнением.
Металлоискатели по характеру изменения магнитного потока, применяемого в них, разделяются на аппараты с постоянным и пере-
менным магнитным потоком.

В металлоискателях, основанных на применении постоянного магнитного потока, используется явление изменения потока магнитной индукции при прохождении ферромагнитных предметов в воздушном зазоре магнитной системы прибора.
Несущая ветвь конвейерной ленты 1 (рис. 7-4) окружена ярмом магнитной системы 2, изготовленной из пластин, обладающих способностью намагничиваться. При помощи полюсных наколенников 3 и 4, изготовленных из магнитного материала, по всей ширине ленты создается магнитный поток, пронизывающий ее и транспортируемый материал.
На верхнем полюсе магнитной системы помещается индукционная катушка 5. которая включается па вход милливольтметра 6, снабженного позиционным регулирующим устройством, например МРЩ Пр-54. На выход прибора включается реле с ртутными контактами, которые вводятся в цепь управления магнитным пускателем И электродвигателя М конвейера и сигнальных устройств.
Прибор МРЩ-Пр-54 обладает достаточной чувствительностью, что позволяет использовать его без дополнительного усилителя.
Регулировка чувствительности металлоискателя производится изменением добавочного сопротивления, подключенного параллельно вводным зажимам милливольтметра. Во время транспортировки немагнитных материалов магнитный поток металлоискателя не изменяется и на зажимах индукционной катушки э. д. с. не возникает.
222
При прохождении иод полюсными наконечниками ферромагнитных предметов происходит изменение потока магнитной индукции, вследствие чего в катуптко возникает э. д. с., которая вводится в прибор М РЩ-Пр-54. Контактная система прибора включает сигнализацию и, разрывая цепь катушки контактора мускателя, отключает от сети двигатель конвейера.
Рассмотренный металлоискатель имеет недостаток, заключающийся в том, что могут возникнуть ложные срабатывания при транспортировке руд, обладающих некоторой магнитной восприимчивостью. Кроме того, реле сложно отстраивать, потому что толщина слоя руды меняется.
При работе на слабомагпитных рудах используется металлоискатель, в котором кроме индукционной катушки, охватывающей конвейерную лепту, устанавливается дополнительный электромагнит.
Металлоискатели с перемеппым магнитным потоком способны обнаруживать металлические предметы, потому что эти предметы изменяют величину напряженности магнитного поля катушек аппарата. Прохождение металлического предмета в переменном магнитном поле, с одной стороны, вызывает увеличение магнитного потока под влиянием магнитной проницаемости, а с другой, — уменьшение магнитного потока вследствие действия вихревых токов. Оба эти противоречивых явления, возникающих при прохождении через магнитное поле ферромагнитного материала, могут по-разному влиять на работу прибора, в зависимости от того, какова частота колебаний магнитного потока.
Известно, что вихревые токи находятся в квадратичной зависимости от частоты колебаний магнитного потока, поэтому в аппаратах, работающих па промышленной частоте, вихревые токи незначительны, но они возрастают при работе па звуковой частоте. При сверхзвуковых или радиочастотах влияние вихревых токов становится настолько преобладающим, что все металлы независимо от их магнитной характеристики обнаруживаются прибором.
Принципиальная схема металлоискателя с переменным магнитным потоком изображена на рис. 7-5. Две катушки 1, включенные в плечи индуктивно-активного моста 2, который получает энергию звуковой частоты от генератора 3. устанавливаются на расстоянии I —2 м одна от другой. Катушками создается рабочий магнитный поток звуковой частоты. При отсутствии металла на конвейере мост находится в уравновешенном состоянии и напряжение на его выходе практически равно нулю. Если в зону магпитного поля попадает металл, то самоиндукция катушек изменится. В результате этого нарушится равновесное состояние моста и на его выходе возникнет напряжение, подаваемое в усилитель низкой частоты 4. Усиленный импульс поступает в релейный 5 и сигнальный 6 блоки при срабатывании реле магнитный пускатель 7 отключает двигатель конвейера.
На рис. 7-6 приведена схема электронного металлоискателя ЭМИ-64П, предназначенного для обнаружения металлических предметов в потоке неметаллических материалов и руд.
223
Принцип работы прибора основан на изменении добротности колебательного контура автогенератора при прохождении в его чувствительной зоне металлических предметов. Прибор состоит из авто-генераторного датчика металла, детектора, усилителя импульсов, выпрямители, электронного и феррорезона ясного стабилизаторов напряжения.
Колебательный контур автогенератора состоит из катушки L датчика и емкости С4. Параметры ялементов схемы автогенератора, выполненного на триоде Т1, согласуются с помощью трансформатора Тр1 и дросселя Др. Выходное напряжение автогенератора снимается с части дросселя Др и через конденсатор С6 подается на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах Д1 и ДЗ. Для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения включен конденсатор С7.
Сигналы низкой частоты снимаются с нагрузочного сопротивления Я.9 и через конденсатор С12 подаются на вход усилителя импульсов, собранного па триодах ТЗ, Т4, Т5 н Тб. Первые два каскада усилителя охвачены частотно-зависимыми цепочками обратной связи С8, R16 и С9, R17. Триоды Т5 и Тб включены в схему триггера. В коллекторную цепь триода Тб включено исполнительное реле Р.
В исходном режиме амплитуда колебаний автогенератора автоматически поддерживается на заданном уровне регулирующим действием термистора R5.
При прохождении через поле датчика металлического предмета добротность контура L — С4 понижается вследствие возникновелия в толще металла вихревых токов. Это приводит к уменьшению выходного напряжения автогенератора и на выходе детектора возникает отрицательный перепад напряжения.
Вследствие инерционности термистера R5 амплитуда колебаний автогенератора (после выхода металла из ноля датчика) восстанавливаясь, некоторое время превышает первоначальное значение, что вызывает соответственное изменение напряжения па выходе детектора.
Сигналы, возникающие в процессе детектирования, представляют собой двухполярпые низкочастотные импульсы напряжения, которые, через емкость С12 поступают на базу триода ТЗ усилителя импульсов. С сопротивления R13 через емкость СП усиленный импульс на переднем фронте закрывает по базе триод Тб триггера. При этом триод Тб открывается в реле Р. включенное в цепь коллектора Тб, срабатывает. Своими замыкающими и размыкающими контактами оно производит переключения в цепях сигнализации, а также управления конвейером или желеаоотделителем.
Триод Т2 и диоды Д7 и Д8 представляют собой электронный ста билизатор напряжения коллекторного питапия триодов Т1, ТЗ, Т4, Т5. Переключатель В1 предназначен для включения прибора на работу или настройку. Переключатель В2 служит для включения прибора в сеть.
15 Запад 2112 225
Металлоискатели любой системы имеют общий недостаток, заключающийся в том, что при их срабатывании происходит остановка конвейеров, а в большинстве случаев и всей технологической линии. Для удаления недробимых предметов без остановки конвейера применяются устройства, состоящие из металлоискателя и железоотде-лителя. Конструктивно ;келезоотделители представляют собой мощные подвесные электромагнитные шкивные или барабанные сепараторы.
Подвесные железоотделители удаляют из потока материала стальные предметы, находящиеся на поверхности, а шкивные или барабанные железоотделители удаляют предметы, расположенные под материалом.
Шкивные и барабанные железоотделители саморазгружаются от притянутых металлических предметов, а подвсспыс требуют специальных устройств.
Подвесной железоотделитель с разгрузочной лентой, например, 187-СЭ имеет непрерывно движущуюся конвейерную ленту для транспортирования обнаруженных железных предметов в сторону.
Привод ленты осуществляется от двигателя мощностью 4.5 квт. напряжением 380/220 и.
Катушки работают при номинальном токе 100 а, а при форсированном режиме — при 145 а. Форсировка осуществляется кратковременно в период прохода металлического предмета для увеличения тягового усилия катушек.
228
Схема питания и управления железоотделителем 187 СЭ приведена па рис. 7-7. R качестве источника пптанпя используется трех-машиппый агрегат, состоящий из асинхронного двигателя мощностью 40 квт, генератора постоянного тока мощностью 30 квт и возбудителя мощностью 1,2 квт.
Схемой управлении предусматривается местное или дистанционное сблокированное и местное деблокированное управление. Для пуска установки необходимо включить автоматические выключатели Bl, В2, и, кроме того, подать напряжение в цепи управления выключателем ВЗ. Затем включается универсальный переключатель выбора режима управления В4. После замыкания контакта А (из схемы управления предыдущего по очередности пуска механизма) кнопкой КнП включаются двигатель конвейерной ленты, предназначенной для разгрузки в сторону обнаруженных предметов, и двигатель генератора.
При обнаружении на ленте металлического предмета срабатывает реле металлоискателя. Его размыкающий и замыкающий контакты переключаются, в результате чего будет обтекаться током катушка реле Р8, которое одпим замыкающим контактом эашунтирует сопротивление 1(2, а вторым — самоблокмрустся. Таким образом происходит форсировка возбуждения генератора, что приводи! к повышению напряжения на его зажимах до 160 в.
После прекращения действия металлоискателя контакты его реле возвратятся в исходное положение. При этом реле Р7, обте-каясь током, сработает и разомкнет контакт в цепи реле Р8. Реле Р8. отключившись, разомкнет контакт Р8, шунтировавший замыкающий контакт металлоискателя, и оба реле (Р7, Р8) отключаются. Форсировка намагничивающего тока обмотки железоотделители прекратится.
Аппаратура железоотделители монтируется на отдельной панели и устанавливается в изолированном помещении.
7‘Я.ГЛОБЕЗВОЖНЧАЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Сгустите л и. Для привода гребков сгустителя используются асинхронные двигатели. Сгустители с чатпей диаметром до 15 м оборудуются центральным приводом, а с чашей диаметром более 15 м — периферическим приводом.
Скорость движения гребковой ракш в среднем 6 м/мин, поэтому скорость вращения гребков в зависимости от размера сгустителей колеблется от 1 1,5 до 0,074 рад/сек.
У сгустителей с периферическим приводом, например, П-30 двй-। а гель мощностью от 4,5 до 7 квт соединяется с ходовым колесом ременной или зубчатой передачей. Сгустители с центральным приводом изготовляются одно- и двухъярусные с приводом гребков от асинхронных двигателей мощностью от 0,5 до 4,5 квт. При работе сгустителей недопустима его остановка под загрузкой, так как при прекращении вращения фермы сгустителя происходит осаждение
,5* 227
пульпы. Повторное включение установки можно произнести только после его разгрузки. В связи с этим нагрузка двигателя сгустителя
контролируется непрерывно.
У сгустителей с центральным приводом контроль осуществляется максимальным токовым реле, включенным п одну из фаз двигателя. В пусковом режиме предусмотрена выдержка времени 8—10 сек, обеспечиваемая реле времени. Для защиты от перегрузки сгустителей с периферическим приводом применяются индукционные реле
скорости, механические сигнализаторы и т. п.
Резкое снижение скорости фермы сгустителя при перегрузке фиксируется специальными датчиками и передается на щит сигнали-
зации и регулирования. Принципиальная схема управления сгустителем приведена на рпс. 7-8. Схемой предусматривается местное управление приводом вала радиального сгустителя.
Пуск установки производится кнопкой КнП, после чего подключается к сети двигатель привода пращейиясгустителя, с которым сблокирован привод подъема гребков (блок-копта к-т К1 в цепи питания катушек контакторов К 2 и КЗ). Кнопка КнП
Риг. 7-8. Ciena yapaiueaiui сгустителе*
шунтируется контактом реле Р1. При нормальной работе (гребкине перегружены) вал находится в крайнем нижнем положении. Контакты конечных выключателей В2 и В4 разомкнуты, а коптакт ВЗ замкнут. При перегрузи' разомкнется контакт конечного выключателя ВЗ и замкнутся контакты конечных выключателей В2 и В4. в результате чего включится контактор К2 управления электродвигателем подъема вала гребков и они начнут подниматься. Одновременно с включением контактора К2 включается лампа и звонит звонок. При снижении нагрузки на гребки (вследствие подъема их) копта кт конечного выключателя В2 разор вет цепь катушки контактора КЗ. Одновременно с этим замыкается контакт ВЗ, включающий привод опускания гребков. При опускании вала до крайнего нижнего положспия размыкаются контакты конечного выключателя В4, катушка контактора КЗ обес-
точивается и двигатель останавливается.
Для защиты от иереподъема установлен коночный выключатель В1, который разрывает цепь питания катушки контактора К1 п сгуститель отключается от сети. Кнопки КчВ и КнПпредназначены для ручного опускания и подъема гребков.
228
Центрифуги. Центрифуги по технологическому назначению делятся на фильтрующие и осадительные. Фильтрующие центрифуги применяются только для разделения двухкомшшецтпых систем, состоящих из жидкой и твердой фаз, осадительные — могут использоваться для осветления, сгущения, классификации, обогащения, обезноисинання и подобных операции.
Наибольшее применение нашли непрерывно действующие горизонтальные фильтрующие центрифуги с пульсирующей выгрузкой осадка (табл. 7-2).
Технические данные цсптрифуг
Таблица 7-2
Тин центрифуги
показатели НОГШ-1350 ПВШ-iOOO ВГ-1
Производительность, т/ч 50 80-100 120
Скорость вращения ротора, об/млп ООО; 700; 800 594 440
Мощность двигателя, квт 100 40 20
Режим работы центрифуг длительный с постоянной нагрузкой без резких пиков. Пуск, как правило, осуществляется вхолостую, но может возникнуть необходимость запуска загруженной машины после подачи электроэнергии в случае ее внезапного отключения.
Для привода центрифуг применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым или фазным ротором.
На рис. 7-9 приведена принципиальная схема управления центрифугой. На центрифуге установлен электродвигатель МА36-61/6Ф мощностью 160 квг на напряжение 380 в.
Центрифугу можно запустить, если работает конвейер обезвоженного продукта, а также подано напряжение к двигателям и цепи управления.
При пуске вначале включается двигатель насоса системы смазки. Для этого нажатием кнопки КнП! создается цепь контактора К1, который подключает к сети двигатель насоса М2, одним блок-кон-тактом шунтирует кнопку КнП1. а другим подготавливает цепь контактора КЗ. Когда давление в системе смазки достигнет необходимой величины, замкнется контакт роле давления в цепи контактора КЗ и разомкнется и цепи сигнальной лампы Л4.
Теперь нажатием кнопки КиП2 включается двигатель ротора центрифуги: контактор КЗ замыкает главные контакты в цепи двигателя Ml, однопрсмепно замыкаются блок-контакты КЗ в цепи контактора К2, включающего электромагнит Эм и в цепи моторного реле времени Р1. Реле Р1, получив питание, начнет с выдержкой времени замыкать своп контакты в цепях катушек контакторов ускорения У1, У2, УЗ. Двигатель разгоняется и выходит на естественную характеристику. Кроме того, контактор УЗ замыкающим
329
блок-контактом шунтирует контакт реле PI в цели контактора УЗ и размыкающим блок-контактом (на схеме контакт К7) отключает реле Р1 и контакторы У1 и У2. Одновременно замыкающий контакт УЗ включает контактор К2 электромагнита Эм, открывающего трехходовой кран трубы, по которой поступает исходный продукт в центрифугу.
Схемой предусмотрена следующая Сигнализация: включение конвейера обезвоживающего продукта (лампа Л2), включение двигателя
маслонасоса (лампа Л1), окончание пуска двигателя центрифуги (лампа ЛЗ), нарушение в системе смазки (лампы Л4 и .15). срез предохранительного штифта (сирена С).
Кроме того, предусматривается отключение двигатели центрифуги и электромагнита Эм при остановке конвейера обезвоженного продукта, увеличении нагрузки па ротор выше допустимой или при срезе предохранительного штифта.
В зависимости от конструкции центрифуг удельный расход электроэнергии при эксплуатации этих машин различный. Наименьший
230
удельный расход (около 0,20—0,41 квт-ч/т) у вибрационных и шнековых центрифуг. У центрифуг УВ-1 при производительности 40— 50 т/ч удельный расход электроэнергии составляет примерно 1 квт лч/т. Наиболее экономичными являются горизонтальные вибрационные центрифуги, у которых удельный расход электроэнергии снижен до 0,15 квт-ч/т.
Если учесть, что от 45 до 80% псох эксплуатационных затрат составляет стоимость расходуемой электроэнергии и сит, то становится ясным значение мероприятий по экономии электрической энергии, потребляемой на обезвоживание этими машинами.
Ю. СЕПАРАТОРЫ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ
Для углей легкой и средней обогатимости крутостью менее 50 мм наибольшее распространение получили пневматические сепараторы УШ-3, СПБ-100 и СПК-40, для углей крупностью от 13 до 6 мм используются отсадочные машины ПОМ.
II сепараторах разделение угля происходит на наклонных качающихся деках с поверхностью из сит с отверстиями различной формы, через которые подается воздух от вентиляторной установки. Па некоторых сепараторах (СПК-40, СНЕ-100) устанавливается пульсатор, при помощи которого достигается более эффективное разрыхление угольной постели, благодаря чему снижается расход воздуха.
Основные технические данные наиболее распространенных пневматических сепараторов приведены в табл. 7-3.
Для достижения оптимального режима работы пневматического сепаратора требуется регулирование частоты качаний деки и частоты пульсации воздуха. В том случае, когда и качестве приводных двигателей используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, регулирование скорости привода и, следовательно, частоты качаний деки производится с помощью вариаторов скоростей. Вариаторы позволяют осуществить плавное регулирование при работе механизма, но в них часто возникают неисправности.
Наиболее совершенным является привод с регулируемыми электрическими двигателями. Для этой цели используются асинхронные
2М>
I
двигатели с фазным ротором, сопротивление в. цепи ротора которых изменяется посредством плоского контроллера. Такая система (рис. 7-10) применена па сепараторе ОСП-100, у которого сопротивление в цепи ротора двигателя изменяется плоским контроллером, приводимым в действие однофазным коллекторным двигателем.
Подключение к сети двигателя сепаратора производится магнитным пускателем при обтекании током его катушки К1. Это возможно при пажатии кнопки КкП1 после включения линейного автомата В1 при включенном вентиляторе и введенном сопротивлении. Для изменения частоты качания деки изменяется сопротивление в цепи ротора двигателя М1. Для этого кратковременно включается двигатель контроллера кнопкой Кп1 или Kit2.
Для увеличения частоты качаний деки нажимается кнопка Кн2. При этом срабатывает контактор КЗ, который своим замыкающим контактом создает цепь тока катушки контактора К8. Контактор К8, срабатывая, переключает свои силовые контакты в цепи управления двигателем контроллера. Подвижные контакты в сопротивлении цепи двигателя сепаратора будут перемещаться, уменьшая его величину. Скорость вращения двигателя, а следовательно, и частота колебаний деки будут возрастать. По достижении необходимой частоты кнопка освобождается от нажатия, и двигатель контроллера останавливается. Для снижения частоты качаний деки нажимается кнопка Ки/. Скорость вращения двигателя может регулироваться от 335 до 725 об/мин и контролируется вольтметром, шкала которого гра-
Наклон деки можно изменять при помощи двигателя, управляемого посредством контакторов К4 и К5. Для обеспечения цепи тока контактора большего К 5 или меньшего К4 наклона имеются соответствующие кнопки. Цепи управления наклоном деки сблокированы с цепью управления приводом сепаратора через промежуточное реле /'/. Подъем п.111 опускание деки происходит в течение времени па-жития кнопки в соответствующей цепи. Защита от превышения допустимого предела наклона обеспечивается конечными выключателями
Привод пульсаторов осуществляется от специального двигателя через червячный редуктор. Изменение скорости вращения валов пульсаторов производится вариатором скоростей. Для включения и отключения двигателя пульсатора предназначен контактор Кб, катушка которого обтекается током при пажатии кнопки КиП2, шунтируемой замыкающим блок-контактом контактора Кб.
Вся аппаратура управления электродвигателями монтируется ни панели, образуя станцию, которая помещается в шкаф защищенного исполнения. Плоский контроллер и ящики сопротивлений ограждаются от случайного прикосновения к ним. Станция управления. Контроллер и сопротивления устанавливаются в отдельном помещении. На пульте, устанавливаемом вблизи сепаратора, располагают кнопки управления.
283
ФЛОТАЦИОННЫЕ МАШИНЫ
Флотационные машины и зависимости от способа перемешивания пульпы и насыщения ее пузырьками воздуха делятся на два вида: механические и пневматические (аэролифтные). Механические машины оборудуются электрическими двигателями для вращения импеллера и пеногона. Режим работы привода этих механизмов длительный с равномерной нагрузкой и постоянной скоростью.
Мощность двигателя вращения одного импеллера можно определить но формуле
Р~ 1000г квт« С7'1)
где у — удельный вес пульпы, п/м3;
Q — общий секундный поток на импеллер, подаваемый через питательную трубу и отверстия в диске и в надимпелверном стакане, м3/сек;
Qm — поток пульпы, проходящий через щели между диском и верхними кромками лопаток импеллера, м*/сек;
v — окружная скорость импеллера, м/сек;
g — ускорение свободного падения, м/сек2;
— потери мощности в подшипниках, сальниках, а также на преодоление трения диска импеллера и вращение поды в камере, квт.
Привод импеллеров осуществляется от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, предназначенных для работы в вертикальном положении. Соединение двигателя с импеллером осуществляется посредством различного типа редукторов пли клиноременной передачи.
Двигатели работают в тяжелых условиях, так как влажность воздуха, где установлены флотационные машины, очень высокая. Кроме того, пе исключена возможность попадания на обмотки брызг пульпы или воды. В связи с этим для привода флотационных машин принимают двигатели в закрытом обдуваемом исполнении (обычно типов КО или АО). На машинах небольшой производительности устанавливается один двигатель па два импеллера, а на крупных — для каждого импеллера отдельный двигатель.
Для привода пеногопа используются двигатели типа АО мощностью 0,3—1,7 квт. Устанавливаются они горизонтально и соединяются с палом пеногона через редуктор и втулочно роликовые цепные передачи. Основные данные механических флотационных машин приведены в табл. 7-4.
При работе эжекторпых флотациоппых машин ФЭ-4 и ФЭ-б пульпа к эжектору подается под давлением до 4-10 5 н/м*. Достигается это применением центробежного насоса ШН-270 производите.! ь-ностыо 230 м’/ч с приводом от электродвигателя мощностью 50 квт.
Во флотационной машине ФУ-10 используется насос 8ГР-8Т с двигателем мощностью 100 квт. В эжекторной флотационной ма-234
Основные характеристики механических флотационных машин
Тип машшш о®*»» Мощность электродвигателя, кат
для привода для привода пепогопа

ФР М-2 0.14 1.7 0.6
ФМР-4 ... 0.38 1.7 0.6
ФМР-10 1.35 45 1.0
•ИМ Р-25 1.26 10 1.0
ФМР-63 6.25 20 1.0
«Гииропоис-52» ... 4.3 10 1.7
ФЛ-7 7.0 20
ФМУ-63 6.3 28
ФПР-40 3.26 7.5-10
ФПР-63 6,3 12 22
шине 3—4 камеры. Таким образом, установленная мощность насосных установок машины ФЭ-10 составляет 400 квт.
Общая установленная мощность двигателей механических флотационных машин на фабриках достигает значительной величины в связи с тем, что число импеллеров иногда доходит до тысячи и более.
Флотация — дорогой процесс, так как на ное расходуется 30 — 40% общего расхода электроэнергии на обогащение руды.
Удельный расход электрической энергии зависит от типа машины и характера процесса (3,5—5,5 квт-ч/т). Наименьшая величина отмечена при работе машины ФМУ-63 (2,5—2,6 квт-ч/т).
7-5. ФИЛЬТРУЮЩИЕ УСТАНОВКИ
Для фильтрации концентратов на обогатительных фабриках применяются фильтры непрерывного действия, в которых пульпа обезвоживаете» с помощью вакуума.
По способу создания разности давлений различают:
а) дренажные фильтры (чаны-сгустители), где жидкость проходит через фильтрующую ткань под действием собственной силы тяжести;
б) вакуум фильтры, у которых нросасыпапие влаги сквозь фильтрующую ткань происходит под действием разрежения, создаваемого вакуум насосами;
в) фильтр-прсссы, работающие под высоким давлением, которое создается специальными насосами или компрессорами.
Режим работы фильтров длительный с равномерной нагрузкой в течение всей смены. Пуск легкий. Наибольшее распространение получили вакуум-фильтры непрерывного действия: барабаппые, дисковые и ленточные.
235
Мощность электродвигателей камерных автоматических филг.тр-прессов
Показатели

5-30 10-30 ".. 25-30 50 30
Мощность электродвигателей, квт: привода маслостапций станции смазка водлпой станции 1,8 0,6 0,25 2,8 0,6 а 0,25 4,5 0,6 а 0,25 ю „ 0,6 4.5 0.6 0,25 28 °-* 4,5 0,6 0,25 28 °-6
конвейера иля вибратора . . .
насоса, воздуходувки, вакуум-ресивера,
~31И
Вакуум-фильтр как установка состоит из самого фильтра, вакуум-ловушки и насоса для откачки отфильтрованной
Барабан или диски вакуум-фильтра приводятся но вращение от отдельного двигателя, соединенного с аппаратом при помощи редуктора, зубчатой или клиноременной передачи. Двигатели большей частью используются асинхронные с короткозамкнутым ротором мощностью от 1 до 4,5 квт
с, двумя-тремя парами полюсов в закрытом исполнении. При необходимости регулирования скорости вращения фильтра (иногда это требуется при изменении качества фильтруемого продукта) применяются многоскоростпые асинхронные двигатели. Скорость вращения барабана составляет 5—15 об/ч, дисков 3—60 об/ч.
Ленточные вакуум-фильтры используются при обезвоживании крупнозернистых концентратов. Для привода ленты применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, соединенным с приводным барабаном посредством зубчатого редуктора.
Работа фильтр-пресса носит циклический характер. Для перемещения фильтрующей перегородки применяются асинхронные двигатели (табл. 7-5). Кроме питания главного двигателя, установка в целом нуждается в электроэнергии для двигателей маслостапций, насосной станции, конвейера или вибратора. Таким образом, общая установленная мощность может быть в пределах 6—34,5 квт.
На рис. 7-11 приведена схема управления вакуум-фильтром с приводом от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Для включения, отключения и защиты двигателя применяются стап-
23В
ции (блоки) управления. Защита от токов короткого замыкания осуществляется реле максимального тока автомата, а от перегрузки — тепловыми реле Р1 и Р2.
7-6. ОТСАДОЧНЫЕ МАШИНЫ
Отсадочные машины широко применяются при обогащении руд черных, цветных и редких металлов, а также при обогащении углей. Принцип обогащении основан на равделении смеси зерен различного удельного веса под действием пульсирующей вертикальной струи воды. Отсадочные машины изготовляются с подвижным и неподвижным ситом.
По конструктивному исполнению отсадочные машины делятся иа поршневые, диафрагмовые, с подвижным конусным днищем и бес-поршневые.
В беспоршневых машинах восходящий и нисходящий потоки воды создаются действием сжатого воздуха. Такие машины применяются для обогащения углей.
В поршневой отсадочной машине с неподвижным решетом скорость вращения приводного вала постоянна. Двигатели используются асинхронные с короткозамкнутым ротором в закрытом обдуваемом исполнении типа КО или АО. Режим работы длительный. Нагрузка в течение работы колеблется около некоторой средней величины в связи с неравномерностью ее за один оборот вала.
Для разрыхления руды в машине изменяют величину амплитуды качаний или количество подаваемой снизу воды. Величину ходов поршней обычно уменьшают от первой к последней камере.
Диафрагмовые машины отличаются от поршневых тем, что поршень у ппх заменен диафрагмой, а над неподвижным решетом установлен грохот. Мощности двигателей для приведения в действие диафрагмы почти такие же, как у порпшевых машин аналогичной производительности (табл. 7-6).
Мощность двигателей отсадочных машин
Тип машины
20ВМ-1...........................
МО-0.6; ОБМ-5; ОМСД-2............
47Б-ОТ (МОД-2) ..................
48Б-ОТ (МОД-3) ..................
ОМ-8.............................
ОМ-12; ОМ-18; 0М-12К; 0М-18К;
БОМС-10........................
МОБМ-4; МОБМ-6; МОБМ-8; МОБМ-Ю
МОБМ-12; МОБК-6; МОНК я..........
пульоатороп Раагруэочпых устройств задвижки
0,6
2.8 — —•
1 >7 — —
2X1.7
2.8 2X1.6 0.6
2.8 3X1,6 0.6
28 4X1.4 3
237
Следует отметить, что для работы диафрагмовой машины необходимо поддерживать постоянство давления подрешетной воды.
Диафрагмовые конусные машины имеют подвижные конусы, которые поднимаются и опускаются приводом от электродвигателя. Амплитуда качаний может плавно регулироваться универсальным кривошипом.
Отсадочные машины с подвижным решетом отличаются тем, что приводной механизм у них находится вверху — над решетом. Он состоит из двух пар коленчатых рычагов, на концах которых подвешено решето. Число качаний решета 100—240 в минуту при вертикальной амплитуде подвижной рамы от 60 до 18 мм. Амплитуда качаний регулируется положением кривошипа (эксцентриситетом) и изменением длины шатуна. Мощность двигателя находится в пределах 7—15 квт.
ЭЛЕКТРООБОРУДОВА НИ Е МЕХА НИЗМОВ ПОДО- И НОВ ДУХОСНАБЖЕН И Я
8-1. НАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ
На обогатительных фабриках применяются насосы производственного водоснабжения, песковые пас.осы и землесосы.
Основными параметрами, характеризующими работу насоса, являются производительность, напор, мощность на валу, скорость вращения рабочих колес и коэффициент полезного действия.
Производительностью насоса Q называют количество жидкости, подаваемой им в единицу времени. Производительность насоса зависит от его геометрических размеров, скорости вращения колес и гидравлических свойств сети, в которую насос подает жидкость или газ.
Под напором, создаваемым насосом, подразумевают анергию, сообщаемую среде, подаваемой насосом. С геометрической стороны напор можно рассматривать как высоту, на которую может быть поднят 1 н жидкости за счет содержащейся в нем энергии. В этом случае напор измеряется в метрах.
Графическая зависимость напора Н от производительности Q при постоянной скорости вращения вала насоса называется характеристикой центробежного насоса (кривая Q — fl на рис. 8-1, а). Форма кривой зависит от конструктивных особенностей насоса.
По характеристике насоса для какой-либо одной скорости вращении его вала ио закону пропорциональности строят характеристика для различных значений скоростей.
Полученные графики (рис. 8-1, 6) называют универсальной характеристикой насоса.
При постоянной скорости рабочих колес насоса количество воды (>, подаваемой насосом в трубопровод, зависит от гидравлические сопротивлений трубопровода.
Потери напора в трубопроводе зависят от скорости движения поды в трубопроводе vT.
239
При постоянном диаметре трубопровода d потери напора можно определить по формуле

(8-1)
где у s — сумма гидравлических сопротивлений трубопровода.
Величина а зависит от диаметра, длины, материала и схемы трубопровода. Для каждого трубопровода эта величина постоянна.
Для перемещения в трубопроводе поды необходим напор
H — Hf • -ДЛТ Нг~аф, (8-2)
где Яг — напор, необходимый для подъема -жидкости на данную ВЫСОТ)’.
Графическое изображение уравнении (8 2) называется характеристикой трубопровода (кривая Н па рис. 8-1).
При определении рабочего режима насоса, работающего па заданный трубопровод, необходимо характеристику пасоса наложить на характеристику трубопровода (см. рис. 8-1). Точка пересечения этих характеристик определяет режим работы пасоса производительностью Qi и напором — Иг ; Эта точка должна находиться в пределах наиболее экономичной п устойчивой области работы
Полезная мощность нас<и-.а представляет собой полезную энергию, отнесенную к единице времени. Полезная энергия определяется пак разность энергий потока на входном и выходном патрубках насоса.
Полный к. п. д. насоса — есть отношение полезной мощности к мощности на валу насоса. Этот параметр зависит от типа и производительности насоса. Величина полного к. и. д. насоса изменяется х-в зависимости ог режима его работы.
Режим работы привода водонасосных установок длительный 1 с равномерной нагрузкой. Пуск может осуществляться без нагрузки 1 или под нагрузкой (в зависимости от положения задвпжки перед пуском). Иногда задвижки на напорном и всасывающем труботтро-, воде не устанавливают, поэтому при достижении номинальной ско-• рости двигателю приходится преодолевать полный напор.
240
При непосредственном сочленении насоса с двигателем мощность привода центробежного насоса для номинальных значений расхода и напора можно определить но формуле
(8-3)
где ка = 1,1-4 1,15 — коэффициент запаса;
11 — полный папор, создаваемый насосом, м;
Q производительность насоса, м3/сек;
у — удельпый вес перекачиваемой жидкости, н/м3;
•1 — к. п. д. насоса.
Для песковых насосов и землесосоп характеристики Q - Н даются при работе с водой.
Мощность приводного двигателя определяется по формуле (8-3) дли производительности, соответствующей фактическому содержанию твердых частиц в жидкости.
При работе песковых насосов интенсивно изнашивается импеллер, в связи с чем снижаются производительность п потребляемая мощность, а поэтому при определении мощности двигателя расчетным путем коэффициент запаса принимают равным единице.
Песковые насосы обладают невысоким к. и. д., например насосы производительностью 20—40 м’/ч имеют ц =0,15 — 0,25, а производительностью 70— 340 м*/ч имеют ц = 0,3 — 0,4.
Характерной особенностью насосов, как и всех машин центро-бежпого типа, является то, что момент сопротивления на валу машины примерно пропорционален квадрату скорости вращения. Значение начального момента сопротивления, отнесенного к номинальному моменту приводного двигателя, как правило, не превышает 0,05-0,1.
Для насосов, устанавливаемых в производственных помещениях фабрик, как правило, применяют асинхронные двигатели в защищенном или закрытом исполнении.
Для насосных агрегатов мощностью па валу до 150—200 квт применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором напряжением 380/220 в. Для более мощных агрегатов применяют асинхронные или синхронные электродвигатели напряжением 6—10 кв. Так как электродвигатели па 3000 об/мин с фазным ротором в настоящее время не изготовляются, то для насосов со скоростью вращения вала 3000 об/мин применяются двигатели с короткозамкнутым ротором.
При использовании синхронных двигателей для привода насосов с автоматическим повторным включенном или при пуске с открытой задвижкой для обеспечения падежного втягивания и синхронизм желательно, чтобы начальный момент двигателя был не выше 0,5— 0,6 поминального момепта, а при s — 0.05 - пп ниже 1,1 —1,2 номинального момента двигателя. Однако синхронные двигатели дороже и системы управления ими сложное. В то же время, обладая более высокими к. п. д., коэффициентом мощности и способностью
16 Зхкяя 2112
241
(при определенном режиме работы) генерировать реактивную энергию в сеть, они в ряде случаев вытсспягот асинхронный привод.
Управление насосными установками может производиться вручную, автоматически или дистанционно. Широкое распространение получило автоматическое управление. Схема автоматического управления пасосной установкой и регулирование напора или производительности зависят от режима потребления воды (графика нагрузки) и технологического параметра, который необходимо выдерживать при работе фабрики (давление, расход и др.). В большинстве случаев график работы насосов производственного водоснабжения носит равномерный характер.
При равномерном графике нагрузки применяется схема с постоянно работающими насосами и автоматическим включением резервного насоса. Когда график нагрузки неравномерный, применяют

рис. 8-2. Схсмн управления резервируемыми
плавное или ступенчатое регулирование производительности насосной станции. Ступенчатое регулирование в основном осуществляется изменением числа параллельно работающих насосов. Плавное регулирование можно осуществить дросселированием па стороне напорного или всасывающего трубопровода, а также изменением скорости вращения насоса. Наиболее экономичным является второй способ. Изменить скорость вращения насоса можно изменением скорости вращения двигателя, применением электромагнитной муфты скольжения, гидромуфты или различного вида каскадных соединений асинхронных двигателей, работающих с рекуперацией энергии скольжения в есть. Последним способ наиболее экономичен, так как имеет больший к. п. д.
Принципиальная схема управления двигателем напряжением до 1000 в одного из двух насосов приведена на рис. 8-2. Нормально работает один насос, например первый, а второй находится в резерве. Включен ио резервного насоса происходит автоматически при отключении рабочего. Ключ ВЗ предназначен для выбора режима работы насосов. Способ управления выбирается ключом В2. При установке ключа в положение автоматического управления работой 242
li
первого насоса он включится, если второй насос отключен (верхний блок-контакт К2 пускателя второго насоса замкнут). При достижении в нагревательном трубопроводе нормального давления реле Р2 закроет свой контакт в цепи лампы Л в она будет гореть. Когда работающий насос отключится, автоматически включится резервный насос, так как в цепи управления его двигателем сработает пусковое реле, аналогичное реле Р1, показанному па рис. 8-2. Аварийное отключение производится кнопкой КнС1.
На рис, 8-3 представлена схема управлении центробежным насосом с применением асинхронного вентильного каскада.
Двигатель с помощью сопротивлений разгоняется до скорости, большей, чем минимальная при каскадном управлении. По окончании пуска происходит переключение на схему каскада, после чего отключаются пусковые сопротивления. Скорость двигатели снижается до минимальной скорости для схемы каскада. Дальнейшее регулирование скорости достигается изменением напряжения инвертора, которое зависит от напряжения управления, снимаемого с сельсина задатчика ЗС. Чем больше напряжение управления, тем больше напряжение
16*
243
инвертора и меньше скорость двигателя. Исходное положение задатчика скорости соответствует минимальной скорости привода, при которой возможность пуска разрешается конечным выключателем В5.
8-2. ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ
На обогатительпых фабриках вентиляторы применяются при работе пневматических столов, пневматических и беспоршневых отсадочных машин, для отсасывания дымовых газов и паров из сушильных барабанов, а также для проветривания помещения.
Характеристика центробежного вентилятора по внешнему виду похожа па характеристику центробежного насоса. Характеристика воздухопроводной сети в отличие от водопроводной проходит через начало координат. Точка пересечения характеристик вентилятора и воздухопроводной сети должна находиться в области оптимальных параметров работы вентилятора.
Режим работы вентиляторов характеризуется равномерной и длительной нагрузкой при редких пусках. Начальный момент сопротивления, определяемый в основном треписм, находится в пределах 0,2 -0,3 М„.
Мощность приводного двигателя вентилятора можно определить по формуле
где Q — производительность установки, м3/сек;
Н — статический напор машины, н/м3;
т]в — к. п. д. вентилятора;
Т|п — к. п. д. передачи;
7с, = 1,05 Ч- 1,2 — коэффициент запаса.
Для привода вентиляторов при мощности до 100 квт применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
При оборудовании вентиляторной установки двигателями низкого напряжения в качестве пусковой аппаратуры применяют контакторы или магнитные пускатели. Для защиты сети и двигателя от токов короткого замыкания используются автоматические фидерные вы-кл ючатсли.
На рис. 8-4 приведена схема управления вентилятором с двигателем ЛКЭ-13-52-8 мощностью 500 кит, напряжением 6000 в. Двигатель охлаждается продуваемым воздухом, который нагнетается специальным вентилятором с приподрм от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Пуск двигателя вентиляторной установки возможен только после включения системы охлаждения, когда закроется замыкающий контакт реле в цепи включающего электромагнита Эм2.
Включение масляного выключателя и роторной станции производится ключом управления ВЗ. Вначале подается напряжение к роторной станции, расположенной на панели БНЛ-6702-59-А2. О под
ключении станции к сети сигнализирует лампа Л2. При этом включатся реле времени в цепи роторной станции (РЛ и РБ), которые своими контактами замкнут цепь катушки включающего электромагнита Эм2. Масляный выключатель включится.
После включения выключателя закроется его замыкающий контакт BJ в цепи отключающего электромагнита Эм1. О целости цепи сигнализирует
лампа Л1. Катушка Эм1 обтекается током, по его
величина меньше тока включения. Одновременно размыкающими
блок контактами 131 и контактом пружинного привода Впр разрывается цепь катушки Эм2. Другими контактами пружинного привода Влр замыкается цепь двигателя завода пружины привода выключи геля. .Замыкающим контактом 131 создаются цепи реле уско-
рения роторной станции, и двигатель начинает разгоняться.
Схемой предусмотрены защиты двигателя от следующих неисправ
ностей: а) короткого зашигапия
с помощью токовых максимальных
реле, встроенных в привод масляного выключателя; б) однофазного
замыкания на корпус — с помощью токового реле; в) снижения напряжения — с помощью реле с выдержкой времени, встроенного в привод масляного выключателя; г) перегрузки — с помощью реле с зависимой характеристикой: д) прекрапцшии охлаждения — с помощью реле, контролирующего движение охлаждающего воздуха; е) перегрев подшипников вентилятора — с помощью температурных реле.
S-.V. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК И ВАКУУМ-НАСОСОВ
Г' К о м п р о с с о р ы применяются на фабриках для получения । сжатого воздуха. За производительность компрессора в единицу вре-j мени принимается объем воздуха при барометрическом давлении j 760 мм рт. ст. и температуре воздуха 293° К (так называемый свобод-I ный воздух).
• По принципу действия компрессоры подразделяются на поршневые, ротационные, винтовые, центробежные, осевые и гидрокомпрессоры. На фабриках получили распространение поршневые компрессоры.
Поршневые компрессоры выпускаются производительностью до 100 м3/мин. По числу ступеней сжатия они делится на одноступенчатые и многоступенчатые. В зависимости от величины конечного давления различают компрессоры низкого давления (до Райс — -= 98,1 н/см2), среднего (Райс = 98,1 — 981 н/см2) и высокого (Райс — 081 п/см2). При скорости вращения вала компрессора до 200 об/мин его считают тихоходным, при 200—500 об/мин — средней быстроходности и при 500—1000 об/мин — быстроходным.
. *х_г Режим работы компрессоров длительный с постоянной нагрузкой.
Теоретическая мощность поршневого компрессора производительностью И (м8/мин) при его удельной изотермической работе сжатия Т.Я1 и отнесенная к 1 ма свободного воздуха
где £н, — работа изотермического сжатия на 1 м3 воздуха;
ZaS = 2,303Р11g -р- , дж/м3; (8-6)
Р, и Р2 — соответственно начальное и конечное давление воздуха, п/м2;
П, = 0,62—0,66 — индикаторный к. п. д. компрессора, учитывающий потерн энергии на преодоление вредных сопротивлений в клапанах, всасывающем трубопроводе и др.
Мощность на валу компрессора и, следовательно, двигателя при
непосредственном их сочленении
•VPm 1000 • 6()т)(Цм ’ КВТ’
(8-7)
246
где т]и = 0,85 4- 0,95 — механический к. п. д. компрессора, учитывающий потери энергии от поршня до пала включительно.
При наличии передачи между валом компрессора и двигателем мощность двигателя
Рд = — . кит, (8-8)
Дп
где г]п — к. и. д. передачи.
С учетом конкретных режимов работы установки, и частности условия пуска, выбирается мощность двигателя и его другие параметры.
При пуске с закрытой задвижкой начальный момент двигателя может составлять 20—30% номинального статического момента. Если пуск осуществляется с открытой задвижкой, то начальный момент двигателя должен быть на 30—40% выше поминального статического момента компрессора. Компрессоры небольшой производительности (до 0,15 мя/сек) приводятся в действие асинхронными короткозамкнутыми двигателями. Пуск двигателя осуществляется прямым включением в сеть на полное напряжение при помощи магнитного пускателя или станции управления. Компрессоры средней производительности (до 0,2 м’/сек) приводятся в действие асинхронными двигателями с фазным ротором. Для компрессоров большой производительности (более 0,2 м3/сек) в качестве привода примени иггся тихоходные синхронные двигатели, ротор которых может непосредственно устанавливаться на валу компрессора или соединяется с ним клиноременной передачей.
Промышленностью изготовляются синхронные двигатели типа ДСК (двигатель синхронный компрессорный), рассчитанные на асинхронный пуск при прямом включении па полное напряжение сети. Двигатели можно эксплуатировать на напряжение 3 или 6 кв с опережающим коэффициентом мощности.
В связи с тем что нагрузка на валу компрессора изменяется в зависимости от положения кривошипного механизма, ее стремятся выравнять либо применяя маховики, либо используя маховую массу ротора двигателя.
Полного устранения пульсации достичь не удается, поэтому двигатель, выбранный но каталогу [па основании расчетов по формуле (8-8)1, проверяется на динамическую устойчивость.
Управление компрессорными установками можно осуществлять вручную, полуавтоматически и автоматически. Существующие в настоящее время схемы автоматического управления не рассчитаны па работу без машиниста. Это вызвано тем, что некоторые виды возможных неполадок компрессоров трудно поддаются автоматическому контролю. Автоматизация дает возможность облегчить труд машиниста, а также повысить надежность и безопасность работы установки.
На рис. 8-5 представлена схема управлении синхронным электродвигателем ДСК-170/16-16, предназначенным для привода в действие
247
компрессора ВП-50/3. Двигатель подключается к сети 6 кп через масляный выключатель. Для асинхронного пуска принята станция БНЛ-7302. Пуск двигателя прямой от полного напряжения сети. Управление масляными выключателями дистанционное с постя местного управления, установленного около двигателей.
При пуске вначале включаются автоматические выключатели а цепях управления (В2) и соленоида (В4). При этом горят лампы
.7-У и 315 в цепи управления и сигнализации. Затем ключ управления 133 переводится в положение, разрешающее запуск. В результате этого сработает контактор К1, который замкнет спои контакты в цепи электромагнита включения Эм2. Масляный выключатель включается и своими блок-коптакторами разорвет цепь ламп Л4 и 315, а замкнет цепь лампы Л6 и электромагнита отключения 1)м1.
В схеме предусмотрены защиты: от короткого замыкания, от перегрузки, от замыкания па Землю (корпус) и нулевая. На рис. 8-5 эти защиты не показаны, так как подобные им рассматривались ранее.
Вакуум-насосы применяются для создания разряжения в дисковых, барабанных, ленточных и других конструкциях накуум-
248
фильтров. Обычно применяются вакуум-насосы, создающие вакуум порядка 90—95%. Производительность вакуум-насосов определяется по объему засасываемого разрешенного воздуха при давлении 1 н/см1 и Т — 273,15' К. Но принципу действия вакуум-насосы бывают поршневые, ротационные и водокольцевые,
Поршневые вакуум-насосы комплектуются асинхронными двигателями с фазным ротором. Соединение двигателя с компрессором осуществляется клиноременной передачей.
Ротационные вакуум-насосы ио принципу действия похожи иа ротационные компрессоры. Всасывающий патрубок у ротационного вакуум-насоса соединен с сосудом, где создается разрежение, а нагнетательный — с атмосферой. С электрическим двигателем насос соединяется муфтой.
Водокольцевые вакуум-насосы устроены проще поршневых, так как не имеют клапанов. Надежно работают па влажном воздухе, поэтому применяются для создания разрежении в вакуум-фильтрах.
Н~4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
При выборе насосов необходимо учитывать, чтобы насос и приводной двигатель были дешевыми и работали с наивысшим к. п. д.
Годовой расход электроэнергии можно определить по графику расхода воды и размерной характеристике принятого типа насоса.
Наиболее точно расход электроэнергии определяется по показаниям счетчика.
Годовая стоимость электроэнергии получается умножением годового расхода ее на стоимость 1 квт-ч.
Компрессорные установки потребляют значительное количество электрической энергии. От их правильной эксплуатации зависит себестоимость продукции фабрики. Основным показателем, определяющим техппко-экономические показатели компрессорной станции, является ее коэффициент полезного действия. Полный к. п. д. пневматической установки находится в пределах 0,4—0,5. При больших утечках воздуха, пониженной производительности и к. п. д. компрессора общий к. п. д. установки может снижаться до 1,5—2%. Основными мероприятиями по улучшению к. п. д. компрессорных установок является уменьшение величины утечек воздуха из сети и повышение производительности.
Расход энергии компрессором обычно относят на 100 нм3 газа, подаваемого машиной. Если компрессор всасывает в минуту (м3) газа при нормальных условиях, то удельный расход энергии
” iSr 11/100
При степени сжатия е = 7 н водяном охлаждении удельный расход электроэнергии составляет 10—12 квт-ч/100 №.
249
ЭЛЕК ТРООБОРУДОВА НИЕ
А ГЛОМЕРА Ц ИОННЫХ
И ОКОМ КОВА ТЕЛЬНЫХ ЦЕХОВ
.9-7. ОБЩИЕ С БК ДЕН И Я
Агломерационные (спекательные) и обжиговые конвейерные машины являются основной производственной машиной при агломерации руд и получении окатышей.
Конвейерная машина представляет собой непрерывную замкнутую ленту из чугунных или стальных тележек с решетчатым дном, движущихся при помощи двух ведущих колес (звездочек) вокруг рамы.
В свою очередь, ведущие колеса приводятся во вращение двигателем, с которым они соединены через редуктор.
В качестве всломогатольпых машин и механизмов применяются питатели, окомкователи, челноковые распределители, дымососы, эксгаустеры, вентиляторы и другие машины.
Эксгаустеры, дымососы и вентиляторы приводятся в действие двигателями большой мощности, поэтому агломерационные и оком кователг.пые цехи относятся к энергоемким объектам.
Механизмы обжиговых и агломерационных комплексов располагаются в помещениях с различными условиями среды. Помещения хранения, дробления, грохочения, транспортирования руды, концентрата, окатышей и агломерата относятся к помещениям с токопроводящей пылью. Помещения для хранения кокса, подготовки шихты и ее транспортирования относятся к пожароопасным помещениям класса П-П с токопроводящей пылью, а в некоторых случаях (применение угля для шихты) — к взрывоопасным помещениям класса В-ТТ. Помещения для храпения, подготовки и транспортирования известняка относятся к пыльным помещениям с негокоирово-дящей пылью. Помещения мокрого измельчения, сгущения, фильтрации, а также насосных станций относятся к сырым помещениям. Помещения, где осуществляются агломерация и обжиг, относятся к помещениям с токопроводящей пылью и агрессивной средой (газами).
250
В помещениях пыльных, но не взрывоопасных устанавливаются двигатели в закрытом или обдуваемом исполнении. Крупные двигатели (мощностью более 100 квт) применяются или в закрытом, обдуваемом исполнении, или в защищенном исполнении с самовентиля-цией.
При повышенной запыленности (дробильное отделение) и наличии агрессивной среды для охлаждения двигателей с самовентиля-цией подается очищенный наружный воздух.
В помещениях со взрывоопасной атмосферой используются двигатели взрывозащищенного и рудничного исполнения.
Аппараты, применяемые для местного управления одиночными двигателями и устанавливаемые в непосредственной близости к ним, выбираются в исполнении, защищенной от проникновения пыли, газов или влаги.
При необходимости установки в цехе (кроме пускового аппарата) приборов защиты, измерения и сигнализации или при объединении аппаратуры управления несколькими двигателями применяются металлические шкафы с уплотнением. Если такие шкафы устанавливаются в пыльных помещениях, то необходимо обеспечить избыточное давление внутри шкафа.
При комплектовании блоков управления, аппаратов защиты и приборов п паполи (щиты) их устанавливают в помещениях, изолированных от цеха.
9-2. РЕЖИМ РАБОТЫ АГЛОМЕРАЦИОННЫХ И ОБЖИГОВЫХ МАШИН
Режим работы агломерационных машин (табл. 9-1) длительный с постоянной нагрузкой на валу приводного барабана.
Пуск в ход может осуществляться как вхолостую, так и под нагрузкой, когда на тележках имеется аглошихта: кроме того, необходимость пуска может возникнуть при любом положении командо-аппарата задания скорости.
Таблица 9-1
Технические данные агломерационных машин конвейерного типа
Тип патины Скорость движения тележек, М/МИН Производительность ио сотовому агломерату, т.'ч Установленная мощность э-тевтро-двигате.тей привода, квт
АКМ1-50 <1 4 50- 100 11
АКМ1-75 1,5-4,5 75-150 13
ARM1-100 1,5-6,0 100—200 19
А КМ 1-125 1,5-6.0 125 250 19
A КМ| 160 1.5-6.0 160 320 22
АКМ1-200 3,0 6.0 200—400 26
АКМ1-250 А К MI-312 4 Q 7 г, 250—500 310—625 2X67+1X46
АКМ1-400 — 400-800
251
При спуске спекательпых тележек с верхней ветви ленты на нижнюю в зоне разгрузки возникают резкие нагрузки, которые могут вызвать разрыв между тележками или неправильное зацепление их С разгрузочной звездочкой.
В процессе работы агломерационной машины п зависимости от факторов, связанных с ходом технологического процесса, может возникнуть необходимость плавного изменения скорости движения спекательных тележек.
Остановка машины нс вызывает резких изменений нагрузки привода, но при этом может нарушиться фиксация тележки на звездочках.
Основные требования, предъявляемые к приводу агломерационной машины, заключаются в следующем:
1) привод должен обеспечивать регулирование скорости движения ленты в диапазоне 1: 5;
2) пуск машины должен осуществляться при любом положении командоаппарата задания скорости;
3) выбор зазора в верхней ветви ленты перед пуском во избежание неправильного зацепления спекательных тележек с разгрузочной звездочкой;
4) автоматическое поддержание тормозного момента для обеспечения безударпого спуска и предотвращения разрыва между тележками;
5) фиксация спекательных тележек на звездочках но время остановки машины.
Перечисленным требованиям наиболее полпо отвечает регулируемый привод постоянного тока.
9-3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДНИ ГАТИЛ Я А Г ЛОМ А ШИНЫ
В связи с тем, что режим работы агломашины длительный, мощность приводного двигателя с достаточной точностью можно определить по статическому моменту сопротивления движению без учета динамического момента [110].
Суммарная статическая сила сопротивления движению складывается из грех составляющих: 1) усилия F необходимого для подъема и перемещения тележек на участке полуокружности звездочек коренного вала машины; 2) усилия F2, необходимого для продвижения тележек по верхнему пути; 3) усилия Fa, действующего при скатывании тележек, находящихся па пижпем участке пути, т. е.
F-^ + Л + Л- (9-1)
Усилие от тележек, находящихся на участке полуокружности пижпих звездочек, направлено в противоположную сторону, в связи с чем его можно не учитывать.
Для определения усилия на ведущей звездочке (рис. 9-1) при подъеме тележек вертикальную силу от веса каждой порожней 252
где L\i ~ Q sin api — радиальное усилие от подъема тележек;
Hi — приведенный коэффициент трения в подшипниках качения ходовых роликов;
fi8 — коэффициент трения роликов по направляющим;
к — 1,5 ~ 2,5 — коэффициент, учитывающий трение рекорд роликов о направляющие и другие потери; Dud — диаметр ролика тележки и цапфы оси ролика, см.
Усилие, необходимое для передеижспия тележек по верхнему пути, определяется как сумма усилий на участках пути, примыкающих к звездочкам, и па основном отрезке нац вакуум-камерами Л=-^-[<2о»1 1 (<? + Л)п2 + С«з](М+2ра), (9-4)
где Qa — пес порожней тележки, н;
Q — вес груженой тележки, н:
2ба
/', — pS - нагрузка от разряжения воздуха под вакуум-камерами, н;
р — 10 — разряжение под вакуум-камерами, кн/м*;
5 — площадь тележки, см2;
вх, п.г и ns — число тележек па отдельных участках пути.
Усилие от тележек, необходимое для преодоления трепня между пластинами тележек и пластинами уплотнения верхней части газо-отвода
н, (9-5)
где /'’„р — 5000 -т- 6000 — усилие прижатия пластин, н;
|1Я 0,15 — коэффициент трения скольжения по чу-
гуну.
Усилие от тележек, находящихся на наклонном пути, определяется как разность суммы касательных усилий и суммы сил сопротивления всех тележек (рис. 9-1, в)
r,-»A(sina.», (М)
где а„ — угол наклона нижнего пути;
п4 — количество тележек на нижнем пути.
Выражение в скобках в данном случае можно рассматривать как усилие, приходящееся на 1 кг массы тележек на наклонном нижнем пути.
Момент на валу двигателя
Af — —---------—-----—— , нм, (9-7)
где Я] — радиус звездочки, м;
I — передаточное число от двигателя к звездообразной шестерне;
т) — общий к. и. д. передачи.
Мощность приводного двигателя
Рв — к3Ма> 10"э, квт, (9-8)
где к3 = 1,1 — коэффициент запаса;
со — угловая скорость вращения двигателя, рад/сек.
9-4. УПРАВЛЕНИЕ АГЛОМЕРАЦИОННЫМИ МАШИНАМИ
Плавное регулирование скорости движения лен гы машины с приводом на постоянном токе осуществляется изменением напряжения, подводимого к двигателю.
В качестве источников энергии используются генераторы постоянного тока, а в последнее время нашли применение управляемые тиристор...в преобразователи и системы магнитный усилитель —
двигатель. Наиболее перспективной считается система тиристорный 254
преобразователь — двигатель, которая но сравнению с системой генератор — двигатель и магнитный усилитель двигатель имеет более высокий к. п. д., обладает лучшим быстродействием и надежностью.
На рис. 9-2 представлена схема управления агломерационной машиной ЛКМ-312 по системе тиристорный преобразователь — дви гатель.
Электропривод ленты агломашипы (рис. 9-2, в) состоит из главного привода (двигатели М3) п вспомогательного привода (тормозного электрического двигателя М4).
Источником питания двигателя агломерационной машины М3 и барабатшых питателей Ml и М2 является управляемый тиристорный преобразовательный агрегат па напряжение 460 в и ток 320 а.
Тиристорный преобразователь (рис. 9-2, а) состоит из следующих блоков: питания БП, преобразовательною моста БТ1, БТ2 и БТЗ, защиты от перенапряжений БЗП, сеточной защиты БСЗ, токовой защиты, контроля быстродействующих предохранителей БКБП. Кроме того, имеются системы фазоимпульсного управления ФИН, синхронизации БС, преобразователя частоты ПЧ, суммирующего магнитного усилителя СМУ. посредством которого осуществляется управление преобразователем.
Перед включением двигателя ленты, машины производится выбор зазора между спекателыгыми тележками в верхней ветви разгрузочной части ленты. Операция выполняется тормозным двигателем, который при этом работает в двигательном режиме с направлением вращения, обратным движению ленты, получая энергию от магнитного усилителя МУ2. Как только зазор между тележками будет выбран, вращение тормозного двигателя прекращается, в связи с этим реле Р11 обесточивается и своим контактом разрывает цепь катушки контактора (на рис. 9-2 не показан), который разомкнет свой контакт КВЗ. После выбора зазора производится включение главного привода ленты (замыкается контакт КЛ1) и барабанных питателей (замыкается контакт КЛЗ).
При движении лепты тормозной двигатель работает в режиме генераторного торможения, генерируя ток на зажимы двигателя ленты.
Требуемая величина движущего момента тормозного двигателя достигается ослаблением отрицательной обратной связи магнитного усилителя по току тормозного двигателя.
Тормозной момент, развиваемый двигателем, должен быть больше, чем движущий момент, возникающий на валу от всех тележек, находящихся на звездочках разгрузочной части агломерационной машины. Тормозной момент должен поддерживаться постоянным несмотря на изменение .нагрузки или скорости движения ленты.
Стабильность момента достигается за счет постоянного значения тока в цепи якоря тормозного двигателя. Для этой пели при колебании скорости лепты машины используется жесткая обратная связь по току тормозного двигателя и гибкие обратные связи по току и скорости тормозного двигателя, воздействующие на двухкаскадный магнитный усилитель МУЛ, МУ2 (рис. 9-2, б).
В схеме предусмотрены различного вида защиты.
Тиристорный преобразователь имеет защиты: 1) от снижения давления воздуха в системе охлаждения (отключается автоматический выключатель В4); 2) от обрыва одной из фаз или при полном исчезновении напряжения переменного тока в силовой цепи, а также в цепи управления (срабатывают реле Р1 и РЗ и с выдержкой времени отключается выключатель В4)-, 3) при перегорании двух и более быстродействующих предохранителей в одном плече блока тиристоров срабатывает реле (расположено в блоке ВКБП). которое отключит выключатель В4; 4) от коммутационных перенапряжений (реле Р4. при срабатывании которого отключаются выключатели ВЗ и В4).
Электродвигатели лепты, барабанных питателей и тормозного двигателя имеют следующие защиты:
1) максимальную токовую (реле Р6, Р7, Р8, Р9), действующую па отключение двигателей;
2) от потери возбуждения (реле ла рис. 9-2 не показаны), действующие на отключение двигателей;
3) нулевую тормозного двигателя (реле Р9), действующую на отключение тиристорного преобразователя;
256
4) привода от «прыгания», возможного при срабатывании защит двигателя во время действия пускового комплекса системы автоматизированного управления поточным производством (реле, расположены на панели управления и на рис. 9-2 нс показаны).
9-5. ОБЖИГОВЫЕ МАШИНЫ
Обжиговые машины конвейерного типа имеют много общего с'коп-вейерными агломерационными машинами. Обжиг окатышей производится в тележках (палетах), составляющих бесконечную ленту. Мощность главного привода можно определять по методике, рассмотренной применительно к агломерационной машине.
В настоящее время для привода обжиговых машин (табл. 9-2) применяется система магнитный усилитель — двигатель и тиристорный преобразователь — двигатель.
Таблица 9-2
Технические данные некоторых обжиговых машин
Показатели Тип обжиговой машины
ОК-4-108 OK-1-306 ОК-1-520
Главный двигатель: мощность, квт 20 32X2 29X2
напряжение, в 220 220 220
скорость вращения, об/мин . . . 580 730 980
Тормозной двигатель: мощность, квт 20
напряжение, в 220 220 >fa—
скорость вращения, об/мин . . . 670 570 —
Диапазон регулирования 1 : 6 1:6 1:3,5
Как уже отмечалось рапсе, эти системы имеют болео высокие экс
плуатационные качества.
На обжиговых машипах примепяется плавное регулирование скорости, например 1 : 3,5 (машина ОК-1-520) и 1 : 6 (машина ОК-4-108). Регулирование скорости ленты осуществляется изменением подводимого напряжения к зажимам главного двигателя.
Мощность главного двигателя обжиговой машины по сравнению с другими агрегатами комплекса обжига незначительна.
,9-6. ЭКСГАУСТЕРЫ И ДЫМОСОСЫ
Эксгаустер ом называется турбомашина, предназначенная для создания разрежения в газоотсосной системе агломерационной установки. При создании под колосниками машины вакуума происходит непрерывная подача воздуха в зону горения топлива, которое находится в шихте.
Режим работы эксгаустера длительный с равномерной нагрузкой па палу, зависящей от его производительности. Перед пуском
257
17 Заказ 2112
эксгаустера задвижка, установленная на гаяопроводе между эксгаустером и дымовой трубой, закрыта. Задвижку открывают после того, как ротор эксгаустера будет вращаться с номинальной скоростью.
Работу эксгаустера характеризуют следующие основные параметры: производительность, напор, мощность п коэффициент полезного действия.
Производительность Q эксгаустера представляет собой количество газа, засасываемое эксгаустером н единицу времени.
Напором Н эксгаустера называется приращение механической энергии, получаемое объемом газа, проходящим через эксгаустер,
Мощность двигателя, необходимого для привода эксгаустера
коэффициент запаса;
к. п. д. передачи от двигателя к эксгаустеру.
Графические зависимости напора Н, мощности и коэффициента полезного действия i] от производительности эксгаустера Q при постоянной скорости его вращения (рис. 9-3) называются рабочими характеристиками эксгаустера. По этим характеристикам определяют параметры выбираемого эксгаустера.
Для большинства отечественных эксгаустеров зависимость мощности от производительности дается при температуре отсасываемого газа Тр = 425° К. При отклонении температуры от Тр мощность, потребляемая эксгаустером, подсчитывается по формуле
где Гф — фактическая температура отсасываемого газа, “К;
Рр — мощность, потребляемая эксгаустером при расчетной температуре.
258
В связи с тем что нагрузка на валу эксгаустера постоянная, режим длительный и регулирование скорости вращения в процессе работы пс производится, для привода могут использоваться асинхронные и синхронные двигатели (табл. 9-3).
Для крупных эксгаустеров целесообразно применять синхронные двигатели ДСП. У этих двигателей пег пусковой обмотки, вследствие чего повышается надежность их эксплуатации. Пуск двигателей асинхронный при полном напряжении сети или при пониженном до 85% поминального с помощью реактора. Двигатели ДСП изготовляются в закрытом исполнении с симметричной радиальной вентиляцией. Для питания обмотки возбуждения имеется возбудитель, соединенный с двигателем посредством аластичпой муфты.
Таблица 93
Технические данные эксгаустеров и дымососов
Тип эксгаустера Объемная производительность при уг_-<с>виих всасыва- Скорость вращении ротора, Номинальная мощность при-
Д-3500-14-1 4000 1500 1300
Ч С.иЮ-Ц-3 7000 1500 2000
1-С500-12-1 4 2СО 1475 1500
1-7500-11-1 7 500 1500 2500
1 '.'ОСО-11-2 9 ОСО ИЗО 2500
Д-ПООО-Ц-3 12 000 1260 3300
На рис. 9-4 изображена схема управления двигателем ДСП-140/84-4 мощностью 2500 квт на напряжение 6 кв, ток статора 280 а. В качестве возбудителя используется генератор постоянного тока ПН-400. Перспективным является применение в качестве возбудителей управляемых тиристорных возбудителей.
При замкнутых контактах ключа В4 и работающей системе смазки включение эксгаустера производится поворотом ключа В5 в положение «Включено». Контактор 1(1 срабатывает и замыкает цепь включающего электромагнита выключателя В2. Масляный выключатель В2 включается, вследствие чего двигатель присоединяется к шинам 6 кв через реактор. Одновременно закроются контакты В2 в цепи реле РЮ, которое замыкает’свои контакты в цепи катушки контактора К2 включения выключателя В1. При этом включение выключателя В1 не произойдет, так как контакт Р реле, связанного с цепями контроля пускового тока, будет разомкнут. При снижении пускового тока до заданного значения контакт Р замкнется. Выключатель В1 включится и одним своим блок-контактом замкнет цепь роле Р7, которое размыкающим контактом разорвет цепь реле Р8, в результате чего отключится контактор К1. Другим контактом В1 замыкает цепь отключающего электромагнита Эм2 (отключается масляный выключатель В2). Размыканием контакта 1В отключается контактор К2.
17’ 259
Отключение двигателя можно произвести вручную ключом В4 пли оно может произойти от действии защит дифференциальной, минимального напряжения, от замыкания на землю, от перегрузки, нри прекращении смазки и водоснабжения.
Для охлаждения двигателя предусмотрен замкнутый цикл вентиляции. Воздух проходит чорез два воздухоохладителя, к которым
Рио. 9-4. Схема упраолснпя эксгаустером
подается охлаждающая вода в количестве 70 м®/ч при напоре у входа в охладитель около 15—20 кп/мя.
Вал ротора эксгаустера вращается в подшипниках скольжения. Для снижения трения в них и отвода тепла применяется циркуляционная система смазки. Двигатели маслонасосов АО2-42-6 мощностью 1,7 квт включаются магнитным пускателем П-221 (рис. 9-5). Вид управления (ручной или автоматический) выбирается ключом В2 (рис. 9-5, в). При установке ключа в положение А, соответствующее автоматическому управлению, создастся цепь катушки контактора К1. Контактор включается, одновременно закрывается блок-контакт К1 в цепи реле Р1, которое закроет контакты в цепи реле Р4,
260
имеющего спои замыкающие контакты в цепи управления двигателем эксгаустера, а также в цепи сигнальной лампы разрешения его пуска. Кроме того, реле И произведет переключение в цепях сигнальных ламп: потухнет лампа Л2 и загорится JI1. Это значит, что маслоиасос включен.
Рис. 0-5. Схема управления двигателями насосов рабочей системы вмазки:
а — схема ynj
ов; б — схема блокировок и сигнализации
При включении резервного маслонасоса разомкнется контакт Р5 (рис. 9-5, б) в цепи сигнализации. Лампа Л4 потухнет, аЛЗ загорится сигнализируя о включении резервного маслонасоса. Двигатели насосов, как отмечалось выше, переменного тока, а поэтому па случай аварийного отключения энергосистемой предусматривается сооружение резервной маслостанции с приводом насосов от двигателей постоянного тока (рис. 9-6). Питание двигателей П-41 мощностью 1,5 квт на напряжение НО в осуществляется от аккумуляторных батарей СК-4 емкостью 74 а-ч.
261
Для управления двигателями насосов (автоматически или вручную) применяются станции управления.
При ручном управлении ключ В1 (УП5314-С-127) устанавливается в положение Р, после чего при нажатии кнопки КнП включается контактор К1 и своими силовыми контактами подключает двигатель к шинам постоянного тока через сопротивление R. Одновременно произойдет переключение блок-контактов контактора К1. Вследствие этого зашунтируется кнопка КнП, подастся сигпал в схему управления основными маслонасосами и обесточится реле времени Р2, которое разорвет своими контактами цепь лампы Л2 и замк
с выдержкой времени замкнется контакт в цепи реле РЗ, которое своим замы кающим контактом зашунтирует пусковое сопротивление.
Автоматическое управление осуществляется при, переводе ключа/?/ в положение А, после чего ири закрывании контакта Р (реле находящегося в схеме диета н । що1 гпого управления) произойдет пуск двигателя аналогично рассмотренному. Максимальная токовая защита двигателя осуществляется посредством рсло Р1.
Д ы м о с о с представляет собой турбомашину, предназначенную для отсасывания газов из зоны обжига окатышей. Тем-
нет цепь лампы Л1. Кроме того,
ирг
Рие. S-6. Схема управлении двигателем ре- пература ГЭЗОВ редко бывает нервной системы еманки ниже 873 —973° К, ПОЭТОМУ ДЫ-
МОСОС работает в тяжелых условиях. Режим работы дымососов длительный с постоянном нагрузкой на валу привода. Регулирование скорости в процессе обжига, как правило, по производится. В связи с этими особенностями работы
дымососов, для их привода могут использоваться асинхронные и синхронные двигатели. Последние предпочтмтсльпсс, так как позволяют повысить энергетические показатели обжигового комплекса за счет возможности использования синхронных двигателей в качестве генераторов реактивной энергии.
Так же как эксгаустеры, дымососы характеризуются производительностью, напором, полезной мощностью и к. п. д. Рабочие характеристики даются заводом-изготовителем в виде графиков, по которым производится выбор дымососа. Методики определения мощности дымососа и эксгаустера аналогичны.
262
9*7. ДОЗАТОРЫ И ПИТАТЕЛИ
На агломерационных и окомковательпых фабриках широкое применение получили ленточные дозаторы.
Производительность дозатора можно изменять количеством дозируемого материала на ленте транспортера и споростью ее движения. Обычно регулирование количества дозируемого материала осуществляется изменением производительности питателя, подающего материал па лепту.
На рис. 9-7 представлена схема управления дозатором с вибрационным питателем. Производительность питателя может изменяться вручную с помощью сельсина задатчика ЗС и автоматически от выходного сигнала системы автоматического регулирования. В обоих случаях управляющее воздействие подается па обмотки 211—2К и 311—ЗК магнитного усилителя, вследствие чего изменяется производительность вибропитателя. Обмотка III — 1К служит в качестве обмотки смещения.
Питатели дисковые применяются с регулированием их производительности в пределах 1:3. В качестве принодпого двигателя используются электродвигатели постоянного тока. Схема управления дисковым питателем приведена в 5-2.
263
9-8. СМЕСИТЕЛИ И ОКОМКОВАТЕЛИ
Барабанные смесители предназначены для придания шихте свойств, необходимых при спекании на агломерационной машине, или для приготовления окатышей.
Барабан п шнек смесителя имеют независимые приводы с регулированием скорости вращения. Это обеспечивает подбор оптимальных режимов смешивания шихты различного состава. Приводы для барабана и шнека установлены со стороны разгрузочной части. Для управления двигателями применяются различного типа станции управления. Если применяются станции управления в открытом исполнении, то их устанавливают в отдельном закрытом помещении.
Гас. 0-8. Схема ynj
Процесс окомкования и качество окатышей зависят не только от состава шихты, но и от скорости вращения барабана или чаши. Поатому' на оком копателях применяется привод на достоянном токе, позволяющий изменять скорость в диапазоне 3 : 1 или 2:1.
Регулирование скорости двигателя может осуществляться двумя способами: изменением напряжения, подводимого к двигателю, и снижением тока в его обмотке возбуждения. При первом способе используется система тиристорный преобразователь — двигатель, при втором — система статический преобразователь — двигатель.
Система тиристорный преобразователь — двигатель применяется при регулировании скорости окомкователей в диапазоне 3 : 1. а система статический преобразователь — двигатель при диапазоне 2 : 1.
Система статический преобразователь — двигатель дешевле и проще, но при этом для опомкователя требуется двигатель несколько большей мощности, чем при применении системы с тиристорпым преобразователем.
На рис. 9-8 приведена схема включения двигателя чашевого окомкователя. Двигатель смешанного возбуждения мощностью 120 квт получает энергию напряжением 220 в. Выключение сопротивлений в цени двигателя осуществляется тремя контакторами ускорения (1У, 2У, ЗУ). Плавное регулирование скорости вращения чаши достигается изменением тока в обмотке возбуждения двигателя, которая включена на выход магнитного усилителя.
264
Кроме главного двигателя, па окомковатслях устанавливается вспомогательный для привода скребков чистителей. Регулирования скорости вращения скребков не требуется, поэтому для их привода используются асинхронные двигатели мощностью 1,5—2 квт.
9*9. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
При пуске и отключении, а также регулировании производительности отдельных агрегатов па фабриках, в том числе и агломерационных, устанавливаются задвижки, шибера, вентили и подобные им устройства. Эти устройства приводятся в действие обычно асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Клапаны, краны,
вентили и прочес включаются в большинстве случаев при помощи электромагнитов, но иногда используются электродвигатели. Для
дистанционного управления этими механизмами применяются элек-
тродвигательные, электромагнитные и гидравлические приводы. Схемы управления рассматриваемыми аппаратами различны, но
всем им присущи общие признаки: привод двигателей реверсивный, защита двигателей от перегрузки, отключение двигателей при край
них положениях исполнительного органа, осуществляемая конеч-
ными выключателями, возможность дистанционного и ручного управления.
На рис. 9-9 приведена схема управления задвижкой. Открывание задвижки начнется поело того, как нажатием кнопки КнП1 будет создана цепь тока контактора К1 и оп подключит двигатель к сети. После открывания задвижки на установленную величину конечный выключатель В2 разомкнет цепь катушки контактора К1 и двигатель отключится. Для закрывания задвижки нажимается хлопка Кн112. При полностью закрытой задвижке разомкнутся контакты выключателя ВЗ в цепи катушки контактора 1(2, а замкнутся контакты выключателя В2 в цепи катушки К1, чем будет подготовлена цепь для очередного открывания задвижки.
Аварийная остановка осуществляется кнопкой КнС. Электрическая блокировка от одновременного включения па открывание и
265
закрывание осуществляется блок-контактами контакторов 1(1 и 1(2. Ограничение момента двигателя при перегрузках достигается включением в одну из фаз добавочного сопротивления R3.
«•10. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Технико-экономические показатели агломерационных^и оком-ковательных цехов зависят от многих факторов, например от качества шихты, производительности, режима работы и т. д.
Удельный расход электроэнергии при ручном регулировании процесса агломерирования магнетитовых руд составляет около 12 квт-ч/т. При спекании окисленных руд эта величина достигает
Изготовление окатышей также энергоемкий процесс. Расход электроэнергии составляет около 20—25 квт-ч/т.
Для снижения расхода электрической энергии в каждом конкретном случае необходимо тщательно анализировать условия работы обжиговых машин и тягодутьевой системы.
Особое внимание следует уделить возможности увеличения площади спекапия (обжига), дросселированию вакуум-камер, охлаждению газа перед эксгаустерами и другим мероприятиям, способствующим снижению расхода топлива и электрической энергии.
Повысить энергетические показатели установок и улучшить качество продукции можно применением автоматизации процесса производства.
Глани 10
ЭЛЕКТРООБОРУДОИЛ Н НЕ
БАРАБАННЫХ СУШИЛОК
10-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Барабанные сушилки применяются для сушки продуктов обогащения различной крупности и влажности. По способу передачи тепла от сушильного агента к сушильному материалу барабанные сушилки делятся па два типа: с непосредственным контактом материала и газов и без непосредственного их соприкосновения. В качестве сушильного агента обычно используют дымовые газы.
В зависимости от направления движения дымовых газов и материала сушилки с непосредственным контактом делятся на два типа: с противотоком и с параллельным потоком материала и газа.
В противоточных сушилках вынос продуктов газами меньше, но частицы материала, увлекаемые потоком газа, длительное время пребывают в сушилке, что может вызвать перегрев, например, частиц угля и привести к его воспламенению. В пожарном отношении такие сушилки более опасны, чем с параллельным потоком.
В сушилках с параллельным потоком материала и газов унос мелочи отходящими газами больше. Температура газов в таких сушилках может поддерживаться более высокая, достигая в некоторых случаях 1273—1373° К. Техническая характеристика выпускаемых отечественных барабанных сушилок приведена в табл. 10-1.
Барабанная сушильная установка с непосредственным контактом материала и газов состоит из сушильного барабана, топки, систем газоочистки^и тягодутьевой. Основным элементом является барабан, который вращается с различной скоростью.
Для барабанных сушилок с барабаном диаметром до 2,5 м принимаются угловые скорости до 0,8 рад/сск (7,64 об/мин), диаметром больше 2,5 м — до 0,63 рад/сек (6,01 об/мин).
Двигатель и барабан соединяются между собой редуктором.
267
Таблица 10-1
Техническая характеристика барабанных сушилок
Диаметр, мы Длина, мм Скорость вращения барабана, об/мин Мощность электродвигателя, квт
1000 4000 3,15—4—6,3 2.5-3—3,5
6000 4-5 8
1200 6000 1.6 -2—3,15 3,5—4,5—5,0
8000 3,15—4—6,3 Г,0-«.5-!Я
10 000 4—5—8 7,0—9,0—10,0
1600 8000 1,6-2,0-3,15 7,0—9,0—10,0
10 000 3,15-4,0-6,3 14—18—20
•12000
2000 8000 1,6—2,0—3,15 10—12,5—14
10000
12 000 3,15-4-6,3 20—25—28
14 000 2800 20 000 4,7 55
3500 | 27 000 2-3-4-6 200
3200 | 22000 5 160
10-2. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БАРАБАННЫХ СУШИЛОК
Режим работы привода барабанных сушилок длительный с мало
изменяющейся нагрузкой. Нагрузка в процессе работы зависит от
заполнения барабана сушимым
материалом. Она колеблется незна-
чительно, и в установившемся режиме двигатель загружен на 60— 70%. Наибольшая нагрузка возникает и период пуска.
268
На основе анализа режима работы барабанных сушилок можно установить, что электрический привод должен обладать жесткой механической характеристикой. Двигатель по условиям пуска необходим со значительным пусковым моментом.
В качестве привода барабана сушилки применяются электродвигатели переменного тока — асинхронные с короткозамкнутым или фазным ротором и синхронные. Для сушильных установок до 100 квт применяются асинхронные двигатели, а при больших мощностях — синхронные. Мощность двигателя привода барабана определяется но формуле
Р = 125- lo-^zm©, квт, (10-1)
где у — насыпной вес материала барабана, п/мя;
D — диаметр барабана, м;
к — коэффициент, зависящий от коэффициента заполнения барабана (табл. 10-2);
L — длина барабана, м;
о — скорость вращения барабана, рад/сек.
Таблица 10-2
Зависимость ковффициента к от коэффициента заполнения барабана
Система внутренней насадки Значение k при коэффициенте оаполпопия барабана, %
10 15 20 25 .
Подъемно-лопастная Распределительная Секторная Порспалочпая 1111 0,053 0,026 0,018 0.008 0,063 0,038 0.020 0,010 0,071 0,0-И 0,022 0.011
10-3. ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ
И СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ СУШИЛЬНЫМ КОМПЛЕКСОМ
Все основные агрегаты сушильного комплекса, включающего в себя сушильный барабан, дымосос, вентилятор и систему питания, имеют индивидуальные приводы. Двигатели применяются в большинстве случаев с короткозамкнутым ротором. Для управления ими применяются блоки или станции управления с максимальной, пулевой и тепловой защитами. В связи с тем что все агрегаты объединены единым технологическим процессом, схемы управления сблокиро-вапы между собой.
Принципиальная схема уцравления двигателем мощностью 75 квт сушильного барабана диаметром 2200 мм и длиной 14 м приведена на рис. 10-1. Схемой предусмотрено местное управление кнопками и дистанционное автоматизированное с помощью прибора КЭП.
269
Контакты прибора КЭП замыкаются кратковременно для созда
ния цени питания катушки контактора К1. После включения двпга-JS08
теля контакты КЭП шунтируются блок-контактамн контактора.
Способ управления определяется положением переключателя В2.
Для защиты установки от токов короткого замыкапия установлен автоматический выключатель.
270
Блокировка с последующей установкой (конвейером) осуществляется блок-коптактом Р.
На рис. 10-2 приведена схема управления сушильным комплексом, состоящим из питателя, сушильного барабана и дымососа.
Цепи управления этими аппаратами между собой сблокированы, что позволяет осуществить пуск и установку их в определенной последовательности. Ив всех агрегатов барабанной сушилки наиболее энергоемким является привод барабана. На его вращение приходится около 60% общего расхода электроэнергии на сушку. Эта величина находится в прямолинейной зависимости от заполнения барабана сушимым материалом.
Удельный расход электроэнергии на вращение барабана и работу дымососа на 1 т испаренной влаги приведен в табл. 10-3.
Таблица 10-3
Энергетические показатели работы барабанных сушилок
Показатели Типорааиер сушильного барабана
2.8X14 .3,25X20 3,5X27
Г а сход электроанергии на вращение барабана л дымососа, кит-ч 255 346 520
Удельный расход электроэнергии ла 1 т испаренной влаги, нвт-ч/т 48,1 33 17
Как видно из таблицы удельный расход электроэнергии в зависимости от размеров барабана изменяется в широких пределах.
В ряде случаев на сушильных устаповках угольной промышленности удельный расход электроэнергии может изменяться от 20 до 75 квт-ч на 1 т испаренной влаги.
ЭЛЕКТРООБОРУ ДОНА НИЕ ПЕРВИЧНЫХ СКЛАДОВ РУДЫ
11-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Механизации складского Хозяйства определяется типом склада, его назначением, свойствами хранимого материала, климатическими условиями и другими факторами.
На открытых складах применяются различного типа экскаваторы и скрепорпые установки. Полубункерные, бункерные и закрытые склады оборудуются стационарными и передвижпьши питателями, ленточными конвейерами и специальными погрузочными машинами.
11-2. ЭЛЕКТРОПРИВОД И ЭЛЕКТРООБОРУДОВА ПИВ ЭКСКА В А ТОРОВ
На складах могут применяться одноковшовые и многоковшовые экскаваторы. Согласно ГОСТ 9693—61 и ГОСТ 11555—65 одноковшовые экскаваторы по назначению делятся на четыре типа: С — строительные, гусеничные и пневмоколесные с ковшами емкостью 0,25—4 м3, К — карьерные и гусеничные с ковшами емкостью 3— 20 м3; В — вскрышные и гусеничные с ковшами емкостью 4—100 м8; Ш — экскаваторы-драглайны и шагающие с ковшом емкостью 4—100 м3. На фабриках могут пайти применение экскаваторы любого из перечисленных типов, но с ковшами емкостью обычно не превышающей 5—6 м8.
Современный экскаватор представляет собой сложную землеройную машину, в составе которой имеются различные по мощности приводы.
Работа экскаватора заключается в заполнении (черпании) ковша горной массой и извлечении его под действием механизма напора, подъеме загруженного ковша механизмом подъема, транспортировании груженого ковша к месту разгрузки при повороте экскаватора посредством механизма поворота.
272
Время, затрачиваемое на заполнение ковша, подъем его на уровень разгрузки, поворот экскаватора к месту разгрузки и обратно к месту черпания, опускание ковша в забой до начала очередного заполнения ковша называют циклом.
Нагрузки главных механизмов (напор, подъем, поворот) сопровождаются значительными колебаниями в зависимости от качества горной массы и организации работы экскаватора.
При работе экскаваторов на складах обогатительных фабрик нагрузка приводов более равномерная (рис. 11-1). Это объясняется тем, что при черпании нс приходится преодолевать сопротивление плохо взорванного скального грунта или крупногабаритных кус-
ков руды.
При заполнении ковша горной массой может наступить резкое возрастание нагрузки и даже стопорение ковша при встрече его с препятствием. В этом случае рри моменте, близком к максимально допустимому из условий прочности механического оборудования, должна резко снизиться скорость и двигатель остановится. Затем прп уменьшении нагрузки двигатель должен разогнаться. Такой режим работы достигается яри особой форме характеристики привода, называемой экскаваторной
(рис. 11-2).
Частые изменения направления вращения приводов, форсиро-
ванные разгопы и резкие остановки их определяют непостоянство нагрузки двигателей в процессе работы. На скальных грунтах количество включений достигает 200—300 в час в системе подъемного механизма и 600—700 — л системе напорного и поворотного механизмов.
Климатические условия, в которых приходится работать экскаваторам, весьма разнообразны. Возможны колебания температуры
18 Заиаз 2112
273
от 213 до 333° К. Иногда отклонение рабочей температуры от расчетной достигает 70—80%.
С учетом указанных условий работы требования к электроприводу экскаваторов сводятся, к следующему:
1) автоматическое ограничение нагрузок в механизмах как при статических, так и при динамических режимах;
2) минимальная длительность протекания переходных процессов;
3) минимальные потери электроэнергии при различных режимах работы экскаватора;
4) повышенная электрическая и механическая прочность двигателей:
5) управление приводами автоматическое с применением простых и надежных устройств;
6) надежное действие аппаратуры управления.
Для экскаваторов изготовляются специальные двигатели постоянного тока экскаваторного типа, которые от обычных крановых отличаются электрической и механической прочностью.
11-3. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРОВ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ
Электрический привод на леромоппом токе (характеристика I, рис. 11-2) может быть однодвнгательным и многодвигательным. Многодвигательный привод в настоящее время не применяется.
При одаод питательном приводе все основные операции (подъем, напор и поворот) осуществляются от общего двигателя. Отбор мощности к механизмам производится при помощи фрикционных или кулачковых муфт.
Двигатели применяются трехфазпого тока промышленной частоты с короткозамкнутым или фазным ротором напряжением 380/220 в. Привод обладает механической характеристикой, свойственной асинхронному двигателю.
Известно, что естественная характеристика асинхронного двигателя жесткая, а поэтому для получения мягкой характеристики используют двигатель с фазным ротором. Величина пепыключаемого сопротивления в цепи ротора может достигать 15- 20% номинального сопротивлении ротора.
Система привода на переменном токе проста, но не лишена целого ряда недостатков. К основным недостаткам привода экскаваторов па переменном токе следует отнести:
1) смягчение механической характеристики двигателя введением сопротивления в цепь ротора, приводящее к уменьшению скорости привода при любых нагрузках, что резко отражается на производительности экскаватора;
2) применяемая для управления релейно-контакторная аппаратура громоздка, ненадежна и даст ступенчатое регулирование скорости вращения двигателя;
3) осуществление электрического торможопия в период замедления приводит к значительному усложнению и удорожанию схемы 274
Характеристики двигателей экскаваторов переменного тока
Тип окскаоатора
Показатели Э-604 8-1261. Э-100, Э-2001
Тип двигателя Мощность, кит Напряжение, п Скорость вращения, о5/млн Коэффициент мощности К. и. д 7 S No АМ6-115-8 60 380/220 725 0,86 0,90 МА-206-1/4 85 380/220 1170 0,90 0.91 АМТ-128-6 140 380 1СХХ)
управления, так как торможение противовключением сопровождается большими бросками тока, а динамическое требует источника постоян-
ного тока;
4) значительные непроиз-водительпые потери энергии, возникающие при постоянно включен 11 ом сопротивлении в цени ротора.
Отмеченные выше недостатки н осионпом и определили область применения однодвпгательного привода на переменном токе, ограниченную экскаваторами с ковшами емкостью от 0,5 до 2 м3. В настоящее время с приводом на переменном токе выпускаются экскаваторы 3-751, 3-1251 и Э-2001. Характеристики двигателей, применяемых на одноковшовых экскаваторах с приводом па переменном токе, приведены и табл. 11-1.
Способ иодачи электрической энергии к экскаваторам, а также аппараты управления
Рис. 11-3. Электрическая сксма акскоиаторо Э-1251
и защиты этих машин имеют
много общего. Электроэнергия напряжением 380/220 в к экскаваторам подается по гибкому шланговому кабелю, который присоединяется
к вводном коробке, расположенной па задпей степке ходовой рамы. От вводной коробки через токоподводящее устройство энергия поступает в распределительный ящик. В распределительном ящике уста-
навливаются контактор и
автоматические выключатели.
275
На рис. 11-3 приведена электрическая схема экскаватора Э-1251. Приводной двигатель (асинхронный с фазным ротором ЛМ-146-2/4 мощностью 85 кит со скоростью вращения 1470 об/мин на напряжение 380/220 в) включается вручную автоматом В6. Выключение автомата можно произвести дистанционно кнопкой Кн2, размещенной на посту управления, а также кнопкой КнЗ, установленной на автомате.
Пусковое сопротивление в цепи ротора шунтируется контактами контактора Л7 после того, как двигатель достигнет номинальной скорости. Включение контактора производится кнопкой ШнД, расположенной ла автомате.
Система сигнализации и освещения питается от трансформатора 380/24 в. Включение освещения кузова и кабины, а также наружного (прожекторами) осуществляется выключателями ВЗ и В4. Сирена С включается кнопкой Кн1.
Защита двигателя от коротких замыканий и кратковременных, по больших перегрузок достигается реле максимального тока автомата В6. Пулевая защита осуществляется реле напряжения Р1 автомата. Для защиты трансформатора со стороны высшего напряжения, а также сетей управления, освещения и сигнализации применены плавкие предохранители. Контроль тока в сети двигателя осуществляется амперметром, включаемым через трансформатор тока, а напряжения - вольтметром прямого включения. Приборы установлены на передней крышке автомата.
11-4. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРОВ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
Па экскаваторах с ковшом емкостью 2 м3 и больше (табл. 11-2) применяются различные системы многодвигательного привода на постоянном токе: 1) привод но системе генератор — двигатель с трсх-обмоточпт.тм генератором; 2) привод ио системе генератор — двигатель с силовым магнитным усилителем; 3) привод по системе генератор — двигатель с электромашиппым усилителем; 4) привод по системе генератор — двигатель с электромашинным усилителем и про-
Характсрпетики сетевых двигателей экскаваторов
Тип экскаватора двигатели Номинальные величины
мощность. напряжение, • ток, а
ЭКГ-4 ЭКГ-8 ЭШ-6/80 ЭШ-14/75 АЭ-Н314 МС-321-8/6 МС-321-8/6 МС-322-10/6 6000/3000 бооо/зооо 6000 6000 32,5/65 67,5/135 91,5 202
270
межуточным магнитным усилителем; 5) привод по системе гепорд-тор — двигатель с силовым магнитным усилителем и промежуточным магнитным усилителем.
Электропривод по системе генератор — двигатель (ТГ — Д). В этой системе (рис. 11-4) для питания двигателей исполнительных механизмов применяются генераторы постоянного тока с тремя обмотками возбуждения: 1) обмотка независимого возбуждения 7, изменение тока в которой осуществляется командой оптроллером;
'~ « к ад
*»ект|юир|шода
2) обмотка параллельного возбуждения 2, ток в которой определяется напряжением генератора, чем создается положительная обратная связь по напряжению; 3) обмотка последовательного возбуждения 3, осуществляющая отрицательную обратную связь по току нагрузки привода. Обмотка 4 — обмотка возбуждения двигателя.
Характеристика привода изображена на рис. 11-2 (кривая 2).
Электропривод ио системе ТГ — Д имеет ряд преимуществ по сравнению с приводом переменного тока:
характеристика привода больше соответствует условиям работы экскаватора;
при разгоне привода достигается плавное возрастание скорости;
отпадает необходимость в защите главной цепи;
проще схема управления;
меньший расход электроэнергии.
Наряду с хорошими эксплуатационными качествами электропривод имеет ряд недостатков:
плохо используется модельная мощность генератора;
плохая управляемость в тормозных режимах без применения специальных схем;
медленное протекание переходных процессов; низкий коэффициент заполнения характеристики.
В настоящее время система ТГ — Д нс применяется.
Электропривод экскаваторов по системе Г — Д с СМ У. Система Г — Д с СМУ отличается от системы ТГ — Д способом изменения
напряжения генератора, а следовательно, способом формирования характеристики привода (кривая 3 па рис. 11-2). Генератор (рис. 11-5) имеет обмотку независимого возбуждения Г,,,., питающуюся от силового магнитного усилителя, и обмотку параллельного возбуждения Гшг, посредством которой осуществляется положительная обратная связь но напряжению генератора.
Управление приводом осуществляется изменением тока в задающей обмотке усилителя 03. Результирующая м. д. с. усилителя зависит от м. д. с. всех трех его обмоток. Обмотка ОН создает отрицательную обратную связь ио напряжению генератора. В период пуска, когда напряжение генератора мало, действие этой обмотки незначительно. Напряжение на
выходе усилителя определяется только м. д. с. задающей обмотки, вследствие чего через обмотку независимого возбуждения генератора будет протекать наибольший ток. Напряжение генератора и, следовательно, скорость двигателя начинают быстро возрастать. Но но мерс увеличения напряжения больше сказывается размагничивающее действие обмотки ОН, в результате чего снижается общая м. д. с. СМУ. Уменьшаются ток возбуждения генератора, напряжение па его зажимах и, как следствие, скорость двигателя. Таким образом, форсировка возбуждения генератора, снижающая время разгона двигателя, способствует повышению производительности привода. Отрицательная обратная связь по напряжению генератора способствует повышению жесткости механической характеристики привода.
Обмотка ОТ усилителя создает отрицательную обратную связь ио току. Ее действие наступает только при достижении нагрузкой определенной величины. Осуществляется это введением в цепь обмотки особого узла — токовой отсечки.
Обмотка ОТ включена па разность напряжений участка главной цепи Н1 и напряжения сравнения СГср. Если напряжение участка главной цепи будет меньше напряжения сравнения, то обмотка током обтекаться не будет, так как -ему навстречу включен полупроводниковый выпрямитель. При возрастании тока и главной цепи увеличивается падение напряжения на сопротивлении R1. и, когда ток превысит установленное значение [обычно (1,7 4-2)7ц1, падение налря-
278
жения на сопротивлении Ш будет больше напряжения сравнения. При. этом обмотка ОТ будет обтекаться током. М. д. с. обмотки ОТ, направленная навстречу м. д. с. задающей обмотки усилителя, размагничивает его. Напряженно па выходе усилителя резко сни-
жается, что приводит в конечном итоге к снижению скорости двигателя. Наибольший (стопорный) ток в главной цепи будет тогда, Когда двигатель остановится под нагрузкой.
Система обладает следующими преимуществами перед приводом с ТГ — Д: 1) высокое быстродействие; 2) плавность регулирования; 3) высокий (до 90—95%) коэффициент заполнения механической характеристики; 4) незначительная мощность в цепи управления и высокая надежность.
Система Г-Д с СМУ применяется для управления главными приводами экскаваторов Э-2503, ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8.
Экскаватор 3 2503 получает электрическую энергию напряжением 380 в ио двум кабелям марки КРПТ (сечением 50 мм2 каждый). Мощность трансформатора питающей сети должна быть не менее 360 к на.
Кабель подключается к вводной коробке на экскаваторе, откуда энергия через токоподводящее устройство поступает на силовые зажимы станции управления. Затем через главный автоматический выключатель энергия подается на магнитную станцию и пульт управления.
Передача электрическом энергии к сетевому двигателю экскаваторов ЭКГ-4 и ЭКГ-8 осуществляется напряжением 3—6 кв.
Для питания двигателей основных рабочих механизмов на экскаваторе устанавливаются генераторы постоянного тока, приводимые в действие сетевым двигателем. Генераторы и двигатели объединяются в агрегат.
На экскаваторах Э-2503 и ЭКГ-8 два преобразовательных агрегата главный и вспомогательный, а па экскаваторе ЭКГ-4,6 —
один.
Сетевой двигатель экскаватора Э-2503 (см. табл. 11-2) имеет одноступенчатый контакторный пуск, а сетевые двигатели экскаваторов ЭКГ-4,6 и ЭКГ-8 (у первого асинхронный, у второго — синхронный) рассчитаны на непосредственное питание от сети.
Вспомогательные агрегаты (у ЭКГ-4,6 — возбудитель на одном валу с главным агрегатом) предназначены для питания обмоток независимого возбуждения электрических двигателей постояппого тока, обмоток усилителей и других элементов сети управления.
Принцип работы системы Г — Д с СМУ рассмотрим на примере привода подъемного механизма экскаватора ЭКГ-4,6 как наиболее распространенного. Генератор подъема (рис. 11-6) имеет две обмотки возбуждения: независимую Говн и шунтовую Лишь Обмотка независимого возбуждения состоит из двух одинаковых полуобмоток Говн—/ и Говн—л, расположенных на одноименных полюсах генератора. Обе полуобмотки и сопротивления R11 и R12 соединены в мост. В диагональ моста подастся выпрямленный ток от двух трехфазных
279
магнитных усилителей УМС-I и УМС-11, входящих в реверсивный блок ПДД-1.5В.
Задающая обмотка УМС-2 питается постоянным током от возбудителя. Пуск, регулирование скорости, измснопие направления вращения и торможение привода осувщствляются изменепием вели-
леипя электроприводам подъема экскаватора ЭКГ-4,в
чины и направления тока в этой обмотке. В нулевом положении командоконтроллера КК все его контакты разомкнуты. При этом цепь задающей обмотки УМ С-2 разомкнута. Перемещением рукоятки командоконтроллера в первое положение подъема замыкается его контакт 1 и создается цепь обмотки УМС-2. Ток в обмотке УМС-2 зависит от величины сопротивления R10.
280
При дальнейшем перемещении рукоятки командоконтроллера в положения 7Z, 111 и IV происходит иимепепис тока в обмотке УМС-2. Контактами 5, 4 ъ 3 обеспечиваются вторая, третья и четвертая скорости.
При спуске ковша в положение IV назад командоконтроллера КК обесточивается катушка контактора К2, который своим замыкающим контактом отключит параллельную ветвь сопротивления R6 в цепи обмотки возбуждения двигателя.
Ток возбуждения снизится, снизится и поток возбуждения двигателя (произойдет ослабление поля), а скорость двигателя возрастет.
Обмотка УМС-5 предназначена для получения жесткой отрицательной обратной связи по напряжению генератора. При переводе командоконтроллера из нулевого положения в любое другое в первоначальный период разгона напряжение на зажимах генератора мало, поэтому и поток, создаваемый обмоткой УМС-5, идет па создание магнитного потока генератора, вследствие чего происходит /быстрое возрастание напряжения на его зажимах, а следовательно, ' и скорости двигателя. По мере увеличения напряжения магнитный поток обмотки УМС-5, направленный навстречу потоку задающей обмотки, снимает форсировку результирующего потока.
Во время торможения, когда комапдокоптроллер устанавливается в нулевое положение, напряжение на генераторе падает до пуля, двигатель переходит в генераторный режим, а по обмотке УМС-5 начинает протекать ток, создающий поток, при котором на генераторе возникает напряжение, совпадающее по направлению с напряжением на двигателе. Тормозной ток возрастает и привод тормозится. В переходных режимах в обмотке УМС-5 возникает м. д. с., направленная в сторону снижения интенсивности изменения э. д. с. генератора, благодаря чему повышается устойчивость системы.
Обмотка У М С-1 создает жесткую отрицательную обратную связь по току главной цепи с отсечкой. Опа включена па разность падения напряжения в дополнительных полюсах генератора и двигателя и напряжения сравнения, снимаемого с потенциометра R8.
Узел токовой отсечки состоит из двух германиевых выпрямителей Д1 и Д2 и потенциометра R8, которым задается величина напряжения сравнения. Узел предназначен для получения экскаваторной характеристики (см. рис. 11-2, кривая 3), которая имеет жесткую часть до значения тока отсечки /„<. — (1,8 4- 2) 7П, после чего следует крутоспадающая часть до стопорного тока 1„ — (2,5 4- 2,9) /н.
При наложении механического тормоза в момент отключения вручную переключателя В1 (см. рис. 11-6) или контактора К2 (при срабатывании защиты) в цепь обмотки УМС-1 включается сопротивление R7. Этим обеспечивается быстрое снижение тока в главной цепи от остаточного напряжения на якоре генератора.
В системе привода предусмотрена максимальная токовая защита при помощи реле Р1, которое срабатывает при токе в якорной цепи,
281
большем в 1,2—1,3 раза стопорного тока. Роле Р1 отключает контактор Л'2, который, в свою очередь, отключает цепь управления.
Обмотка УМС-4 создает гибкую отрицательную обратную связь по току якорной цени. Эта обмотка включена на зажимы вторичной обмотки стабилизирующего трансформатора Тр, первичная обмотка которого включена па падение напряжения в обмотках дополнительных полюсов генератора. Назначение токовой стабилизации — обеспечение плавного пуска и торможения двигателя. Достигается это том, что во время переходного процесса при изменении тока в главной цепи во вторичной обмотке стабилизирующего трансформатора наводится о. д. с., в результате чего по обмотке УМС-4 будет протекать ток. Естественно, чем больше скорость изменения тока в главной цепи, тем больше магнитный поток обмотки УМС-4, направленный против основного потока усилителя. В результате этого уменьшаются толчки тока, возникающие при резких изменениях нагрузки, а это приводит к повышению устойчивости работы привода при динамических режимах.
Привод механизма поворота состоит из одного генератора и двух двигателей. В отличие от схемы управления приводом подъема здесь нет узла ослабления поля двигателя, а для гашении поля генератора имеется реле контроля папряжения, включенное на падение напряжения в главной цепи.
От генератора поворота питается двигатель хода. Переключение на поворот пли ход осуществляется при помощи универсального переключателя, включающего контакторы, которые создают цепи якорей двигателей поворота или хода.
Для питания цепей управления и обмоток возбуждения постоянным током на экскаваторе установлен возбудитель (шунтовой генератор).
Система управления главными электроприводами экскаватора ЭКГ-8 отличается от рассмотренной тем, что в ней применяется непрерывная отрицательная обратная связь по току и нет гибких отрицательных обратных связей.
Электропривод по системе генератор — двигатели с электрома-ишиным усилителем (Г — Д с ЭМУ). В системах с олентромашин-ным управлением применяются в основном ЭМУ с поперечным полом. Обмотка независимого возбуждения генератора получает питание от ЭМУ, который вращается отдельным асинхронным двигателем.
Схема имеет недостатки, заключающиеся в том, что за счет петли гистерезиса ЭМУ возникает остаточная э. д. с. на ого зажимах, а ото вызывает появление «ползучих» скоростей, т. е. ухудшение управляемости привода. Стабильность работы привода часто нарушается, а наладка сложна и требует много времени.
По рассмотренной системе осуществлено управление приводами на экскаваторах ЭШ-14/75 и ЭГЛ-15. На вновь строящихся мощных экскаваторах эта система не применяется.
Электропривод по системе генератор — двигатели с электрома-шииным усилителем и промежуточным магнитным усилителем
Г — Дс ЭМУ и ПМУ). Применение двух усилителей обусловлено стремлением уменьшить остаточные а. д. с. генераторов и входную мощность цепи управления. Наличие двухкаскадного усиления в системе управления позволяет повысить общий коэффициент усиления системы.
Обмотка независимого возбуждения генератора Гвг (рис. 11-7) включается на выход элсктромашинного усилителя поперечного поля. Задающая обмотка ЭМУ получает питание от промежуточного магнитного усилителя ПМУ.
Управление приводом н целом осуществляется изменением тока в падающей обмотке ПМУ, принцип действия которого аналогичен принципу действия усилителя, изображенного на рис. 11-5. Механическая характеристика привода аналогична механической характеристике системы Г - Д с СМУ. Система обла дает большим быстродействием, но имеет существенный недо статок — наличие вращающейся машины в системе управления.
Но описанной схеме работают такие мощные экскаваторы. как ЭКГ-8. ЭШ-6/fiO, ЭПТ-14/75, ЭПТ-15/9О, ЭШ-25/100 и др.
Управление приводом, например, подъема (рис. 11-8), осуществляется командокон-троллером ПК, которым производится изменение величины и направления тока в задающей обмотке управления ПМУ-6 промежуточного магнитного усилителя. С выхода магнитного усилителя управляющий сигнал поступает в ЭМУ. Три обмотки усилителя У'2, УЗ и У 4 соединены между собой последовательно. Для компенсации действия электромагнитной инерции этих обмоток параллельно им включен фильтр Ф-4. Обмотка У1 усилителя ЭМУ используется для создания жесткой отрицательной обратной связи по его напряжению. Эта связь дает возможность создать форсировку ЭМУ и повысить устойчивость его работы. Отрицательным свойством такой стабилизации является снижение коэффициента усиления системы. Отрицательная обратная связь по току главной цепи с отсечкой выполняется обмоткой ПМУ-7. Жесткая отрицательная обратная связь по напряжению генератора осуществляется обмоткой 11МУ-5. Магнитодвижущая сила этой обмотки в период реверсирования привода действует согласно с м. д. с. обмотки ПМУ-6, в которой направление тока изменяется переключением контроллера. Действие этих двух обмоток приводит к быстрому снижению напряжения генератора, что вызывает' резкое торможение привода.
283
Pwc/tl-8. Схема управления электроприводом механизма подъема нтягнавс!*-аатора ЭШ-14/75
Имея в виду большие маховые массы механизмов экскаваторов, стремятся получить плавное торможение при реверсировании. Для этого используется обмотка ПМУ-9, м. д. с. которой с начала реверсирования и до спнжепип напряжения генератора до пуля полностью компенсирует м. д. с. обмотки ПМУ-5. Периодичность работы обмотки ПМУ-9 достигается включением ее в цепь вентилей ДЗ, Д4 и контактами 1(2, КЗ, которыми опа подключается па напряжение гепоратора (через потенциометр Р12). При подъеме ковша, когда контакт КЗ замкнут, а контакт К2 разомкнут, через обмотку ПМУ-9 ток не протекает, так как этому препятствует вептиль Д4. Когда производится реверсирование, то л начальный момент полярность генератора остается прожпой, а поэтому через выпрямитель ДЗ, контакт 1(2 и сопротивление R12 будет протекать ток. Обтекается током и обмотка ПМУ-9, ослабляя,, действие обмотки ПМУ-5. Действие обмотки ПМУ-9 будет продолжаться до тех пор, пока напряжение гепоратора, снижаясь, не достигнет нуля. При возрастании напряжения обратной полярности выпрямитель ДЗ окажется включенным встречно, и ток через сопротивление R12, а следовательно, и через обмотку 11 МУ-9 протекать не будет. Действие ее автоматически прекратится.
Гибкая обратная связь по напряжению ЭМУ и гибкая связь но току главпой цепи осуществляются обмоткой ПМУ-8, включенной через фильтры Ф-8 и Ф 9.
Ослабление поля двигатели наступает при напряжении генератора 90% поминального, так как при этом срабатывает реле Р1 и разрывает цепь катушки контактора К5. Контактор К5 своим замыкающим контактом создаст цень обмоток возбуждения двигателей с полностью включенным сопротивлением R2.
В системе имеются следующие защиты:
а) максимальная токовая (реле Р2), срабатывающая при токе в главной цепи 1„ — 1,15/,,; срабатьтиапио защиты приводит к отключению контактора 1(1, а затем задающем обмотки ПМУ-6 и обмоток возбуждения двигателей; одновременно накладываются тормоза;
б) нулевая (реле Р4), которая.при исчезновении питания усилителя ПМУ размыкающим контактом 1'4 разрывает цепь контактора Л7; в дальнейшем отключение произойдет, как и при срабатывании максимальной токовой защиты;
в) от обрыва цепей возбуждения двигателей при помощи реле РЗ, которое также воздействует на цепь коптактора КГ,
г) уцравление тормозами может быть произведено вручную выключателем 132, аварийное включение достигается элоктронневма-тическим вентилем ЭВ.
Электропривод по системе генератор — двигатель с силоеым магнитным усилителем и промежуточным магнитным усилителем (Г-Д г. СМУ и ПМУ). Стремление получить наиболее надежную систему с большим коэффициентом усиления и быстродействием привело к отказу от олектромашинных усилителей. Для мощных экскаваторов разрабатывается система с силовым и промежуточным
283
магнитными усилителями (рис. 11-9). В этой системе обмотка независимого возбуждения генератора питается от силового магнитного усилителя. Обмотка управления СМУ включается на выход промежуточного магнитного усилителя. Работа силового и промежуточного магнитного усилителя аналогична их работе в системе. Г — Д с СМУ и ПМУ.
Применение магнитных усилителей и увеличение общего коэффициента усиления позволило повысить точность действия приводов
мощных экскаваторов при меньших мощностях в системе управления.
Многоковшовые экскаваторы применяются па закрытых складах руд или других материалов. Режим работы привода ковшовой цепи
или ротора при погрузке материалов на складах равномерный, без резких пиковых нагрузок. Кроме прппода ковшовой цепи или ротора экскаваторы могут иметь отдельные приводы для ходового и поворотного механизмов. На мощных экскаваторах применяется электропривод по системе генератор— двигатель, а на малых и средних машинах наибольшее распространение получили асинхронные двигатели.
Транспортирование погружаемого материала производится ленточными конвейерами, в качестве привода которых
используются двигатели мощностью до СО квт обычно с короткозамкнутым ротором, а свыше 60 квт — с фазным ротором.
Для привода вспомогательных механизмов (лебедки, компрессоры. насосы и т. п.) применяются асинхронные двигатели с коротко-
замкнутым ротором.
Подвод электрической энергии к экскаваторам осуществляется по гибкому кабелю напряжением 6 или 3 кв для мощных экскаваторов или 380 в для маломощных экскаваторов.
//-5. ПУТИ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЭКСКАВА ТОРОВ
За последние годы заводы СССР освоили выпуск новых моделей средних, мощных и сверхмощных экскаваторов, отвечающих высоким требованиям мировых стандартов. В разрабатываемых экскаваторах внедряется все лучшее, передовое и прогрессивное в отечественной и зарубежной технике. Э.токтромашишые усилители и силовые магнитные усилители в цепях возбуждения заменяются управля
емыми тиристорными возбудителями. Это повышает надежность, экономичность и быстродействие приводов экскаваторов.
Находят внедрение системы температурной компенсации параметров системы управления, что повышает стабильность ее работы.
Применение синхронных двигателей даст возможность осуществлять компспсациго реактивной энергии, способствуя снижению
потерь энергии в сетях.
11-Н. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЭКСКАВАТОРОВ
Сечение проводов или жил кабелей, по которым передается энергия на экскаватор, определяется из условия допустимого пагрона.
Для'экскаватор о в с одподвигатемьным приводом на переменном токе нагрузочный ток можно определить по формуле
Рн 0,75 • 1000
/з ГнЦдС03фд ’
(11-1)
где Рг — номинальная мощность сетевого двигателя, квт.
На экскаваторах с приводом по системе итератор — двигатель кроме сетевого двигателя устанавливается трансформатор для питания вспомогательных потребителей. У экскаваторов средней величины мощность трансформатора составляет 5—8% мощности сетевого двигателя. Учитывая незначительное влияние загрузки трансформатора, кабель можно выбирать по току сетевого двигателя, по уже без учета загрузки, по упрощенной формуле
Рп•1000 1^3 Г7нт]д cos д?д ’
(11-2)
Средняя мощность, потребляемая многоковшовым экскаватором,
(11-3)
где — суммарная установленная мощность двигателей,
установленных на экскаваторе;
/<, = 0,65 4- 0,75 — общий коэффициент загрузки;
Цз = 0,8 - 0,85 — средний к. п. д. двигателей при данной загрузке.
Удельный расход электроэнергии зависит от грунта, подготовки забоя, типа экскаватора, квалификации машиниста и организации работы на карьере. Все перечисленные факторы при определении удельных норм учесть очень трудно, поэтому теоретические формулы получаются громоздкими, хотя и ле сложными.
Важным показателем работы экскаватора является коэффициент мощности. Оп зависитУот тина сетевого двигателя и его загрузки, а также загрузки трансформаторов, от которых получают питание вспомогательные приводы. При максимальной загрузке приводов cos <р достигает 0,8—0,85. В связи с тем что коэффициент загрузки
экскаватора зависит от условии его работы и обычпо находится в пределах 0,6—0,85, средневзвешенный коэффициент мощности значительно отличается от максимального.
Учитывая работу экскаватора на фабрике по перелопачиванию и погрузке уже значительно разрыхленной массы, следует принимать cos гр —0,65 — 0,75. Синхронные сетевые двигатели экскаваторов в зависимости от их загрузки могут работать с опережающим коэффициентом мощности.
11-7. ЭЛЕКТРО»ПОРУДОВЛНИЕ СКРЕПЕРНЫХ УСТАНОВОК
Скреперные установки на обогатительных фабриках примоия-
производительности, числа штабелей и организации работы. Лебедки могут устанавливаться стационарно или на передпилшых платформах.
Стационарные лебедки устанавливают в здании па фундаменте, а концевые блоки монтируют на хвостовой тележке, передвигающейся по рельсовому пути. Хвостовые тележки изготовляют или с ручным приводом механизма передвижения, или с электроприводом и дистанционным управлением. В качестве двигателя хода используется асинхронный двигатель мощностью от 5,8 до 11 квт (в зависимости от типоразмера тележки) на напряжение 380 в. В передвижных скреперных установках лебедку устанавливают в кабине самоходной тележки, а блоки располагают на головном пилоне.
Для привода лебедок могут использоваться один или два двигателя, связанные с барабанами через редуктор. Пуск двигателя осуществляется вхолостую, поэтому от него не требуется создания большого пускового момента. Двигатель вращается”в одном направлении с постоянной скоростью, а включение и выключение рабочего барабана, а также реверсирование осуществляются при помощи фрикционных муфт, управляемых электромагнитами.
288
Режим работы двигателя скреперной установки длительный с переменной нагрузкой. Кратковременные пиковые нагрузки возникают в связи с тем, что при движении скреперу приходится преодолевать резко изменяющиеся сопротивления перемещению материала. Радиус скреперования принимается 100—120 м. На рис. 11-10 приведена диаграмма нагрузки каната, снятая самозаписывающим динамометром 1271. В процессе скреперования тяговое усилие в канате возрастает по мере заполнения скрепера, достигая в конце пути максимальной величины. Кроме того, имеются отдельные кратковременные возрастания нагрузки, возникающие за счет резкого увеличения сопротивления движению скрепера.
Как видно из нагрузочной диаграммы, двигатель лебедки должен обладать высокой механической прочностью и большой перегрузочной способностью. Этим требованиям удовлетворяют трехфазпыс асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Наибольшее распространение получили двигатели ЛО2 и Л2. Мощность, необходимая для перемещения скрепера при рабочем и холостом ходе, различна.
Мощность двигателя лебедки при рабочем ходе скрепера
КЮОЦм' 1!ВТ’
(11-4)
где
(11-5)
— тяговое усилие в канате при перемещении скрепера с грузом, н;
v? = 1,2 1,6 — скорость рабочего хода скрепера, м/сек; т]ы = 0,8-5-0,85 — к. и. д. передаточного механизма.
Мощность двигателя при холостом ходе скрепера
р _ AW+w;)px кв... ЮООдм ’ КВ1’
где И'о — сопротивление перемещению скрепера и каната,
Wq — сопротивление от подтормаживания барабана, с которого сматывается канат (для скрепера емкостью 1 м3 W» = = 500 н, а для емкости 4 м3 W" — 2000 н);
vx — скорость холостого хода (от 1,6—2 до 3 м/сек).
Методы определения сопротивлений перемещению скрепера подробно рассматриваются в специальной литературе [26].
Техническая характеристика скреперных лебедок, применяемых на фабриках, приведена в табл. 11-3. Из таблицы видно, что мощность двигателя лебедки может достигать 200 квт.
Управление скреперными лебедками типа ПСЛ может быть местным и дистанционным. На рис. 11-11 приведена схема управления скреперной лебедкой 1ICJ1-4. Электрическая энергия к лебедке подается по гибкому кабелю. После вводного автоматического выключателя А3134 с комбинированным расцепителем энергия распределяется между потребителями установки на напряжении 380 в. Главный двигатель подключается к сети контактором К1 типа КТ-6033,
19 Заказ 2112
289
а защита осуществляется автоматическим выключателем А3144
с комбинированным расцепителем па ток 400 а.
В целях управления установкой принято папряжепие 127 в, для чего имеется специальный трансформатор Тр типа ТБС2-1.6 мощностью 1,6 ква. Защита первичной п вторичной обмоток транс-
форматора осуществляется автоматическими выключателями В2
и ИЗ типа А1150-2МТ. Питание цепей управления источника тока способствует поддержанию изоляции на более высоком уровне.
от отдельного силовых сетей
скреперной «бедкой ПСЛ-4
Рис. 11-11. С1
Т абли на 11-3 Техническая характеристика передпнжных скреперных установок
Показатели Тип лебедки
НСЛ-2 ПСЛ-4
Электродвигатель привода лебедки: А2-92-1 А2-102-4
напряжение, п 380 380
мощность, квт 100 200
Электродвигатель привода хода вагона: А2-62-8 А2-72-8
напряжение, в 380 380
МОЩНОСТЬ, КВТ 13
2ЭД
Управление лебедкой может быть дистанционным с пульта управления и местным со станции, смонтированной на тележке. Способ управления задается универсальным переключателем В7, расположенным на станции. Для включения двигателя хода тележки установлены универсальные переключатели: В12 — на станции управления и В13 — на пульте. Для включения электромагнитов фрикционов управления барабанами служат переключатели В9 и В8 с установкой первого на станции управления, а второго — па пульте.
Переключатели дают возможность реверсировать ход скрепера и тележки. Управление двигателем лебедки также дублировано, для чего установлены дпа комплекта кнопок. Один комплект КнС1, КнП1 расположен па станции, а второй КкС2, КнП2 — иа пульте.
Включение двигателя скрепера возможно только при нулевом положении переключателей В13 и В9. При работе контакты этих переключателей шунтируются блою-конт актами контактора К1, включающего двигатель скрепера.
Передача электрической энергии к стационарным лебедкам осуществляется по постоянным кабельным и воздушным ЛЭП. При значительном удалении лебедки от источника питания, когда из-за значительной потери напряжения возникает необходимость прокладки кабелей большого сечения, трансформатор устанавливают вблизи лебедки. В этом случае применяют комплектные подстанции наружной установки или помещение подстанции пристраивают к зданию лебедки.
Передача электрической энергии на передвижную лебедку от стационарной ЛЭП, проложенной вдоль рельсового пути, осуществляется через гибкий кабель и приключатсльпые пункты, расположенные па опорах ЛЭН на расстоянии 20 м один от другого. Здесь же устанавливаются приключатсльпые пункты цепи управления, от которых па установку прокладывается отдельный кабель. При-ключательныс пункты цепей управления соединяются кабелем, проложенным в земле, с отдельно стоящим основным ящиком (клеммной сборкой), от которого до пульта управления лебедкой прокладывается кабель в земляной траншее. Для того чтобы не было разрыва кабелей при перемещении тележки, устанавливаются переносные концевые упоры. Для ограничения хода тележки в конечных пунктах рельсовых путей устанавливаются ограничительные упоры, воздействующие на конечные выключатели В14 и В15. Ход скрепера ограничивается конечными выключателями В1О и ВИ.
11-8. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ БУНКЕРНОЙ 11 БЕЗБУПКЕРНОЙ ПОГРУЗКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
На бункерных и безбункерных складах применяются различного типа стационарные и передвижные механизмы. Полубупксрный склад загружается реверсивным лепточпым конвейером, передвигающимся ио мере заполнения штабеля, или же для этой цели используется конвейер с разгрузочной тележкой.
Разгрузка, например, одноячеечного бункера производится самотеком на питатель, затем па конвейер, расположенный в наклонной галерее, или в ковшовый элеватор.
На некоторых полубункерных угольных складах со щелевой разгрузкой уголь лопастным питателем, совершающим возвратно-поступательное движение вдоль щели бункера, подается на погрузочный конвейер.
Для складирования руд применяются полубункерные склады с разгрузкой через челюстные затворы на самоходную разгрузочную воронку, а затем на ленточный конвейер.
Рас. 11-12. Расположения оборудпннния иод бункером:
1 — штабель; S — конечные выключатели челюстных «атворов: .? — челюстные затворы; 4 — самоходная разгрувочная воронка; ,5 — ленточный ноннсйср; в -
При работе разгрузочных устройств выделяются пыль и различные газы, что может привести к образованию взрывчатой атмосферы и возникновению повышенной опасности при эксплуатации электроустановок. 13 связи с этим электрооборудование, устанавливаемое непосредственно у механизмов, принимается в закрытом, пыленепроницаемом, взрывозащищсниом или рудии.*шом исполнении.
Схемами управлении механизмами складов предусматриваются два основных режима управления: местное сблокированное управление и диспетчерское (централизованное) управление. В первом случае*; подготовка к пуску и пуск каждого механизма выполняется с места установки, а во втором — с пульта диспетчера. В обоих случаях последовательность пуска отдельных механизмов одинакова.
На рис. 11-12 показано расположение электрооборудования на одном пз складов руды класса 30—15 мм фабрики по обогащению асбеста. Для привода передвижной воронки, челюстных затворов, лоткового питателя, вентилятора и встряхивателя приняты асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью от 1—1,7 квт (затворы, встряхиватель) до 7 квт (поропка и питатель). Для управления двигателями и их защиты используются блоки
292
БУ8201-ВА или БУ5428-ВД2. состоящие из автоматических выключателей А3163 и магпитных пускателей П-212М или Г1-314М.
Часть электрооборудования (пускатели двигателей затворов, конечные выключатели, избиратель управления и кнопки местного управления) располагается у механизмов в галерее. Остальное электрооборудование размещено па щитах, находящихся в электро-помсщишях.
Режим работы механизмов зависит от положения ключа избирателя управления.
При ручггом управлении включение хода тележки, затворов, шпателя и вентилятора осуществляется кнопками с места установки механизмов.
При диспетчерском управлении механизмы выполняют свои функции автоматически, без участия обслуживающего персонала.
Принцип работы системы погрузки заключается в следующем. Например, поело того как из затвора № 8 руда не будет поступать на конвейер, сработает датчик контроля загрузки и своим замыкающим контактом создаст цепь катушки контактора, включающего двигатель затвора па закрывание. Одновременно включится двигатель хода разгрузочной воронки и опа будет двигаться вперед.
Когда воронка будет под затвором № 9, сработает конечный выключатель 9 — КВВ и тележка остановится. Одновременно включится реле времени и с выдержкой времени закроет свой контакт в цепи управления двигателем затвора № 9. Затвор откроется и руда будет поступать на конвейер. Когда поступление руды прекратится, затвор закроется, а тележка перейдет под затвор № 1.
Когда воронка будет под затвором № 1, сработает конечный выключатель 1 — КВВ, тележка остановится, а затвор № 1 начнет открываться. В дальнейшем установка работает по аналогии с опи-саппым.
На складах закрытого типа для загрузки обычно применяются ленточные конвейеры с двухбарабанной сбрасывающей тележкой.
Из штабеля материал может транспортироваться грейферными кранами в передвижные самоходные бункера с питателями, подающими руду на конвейеры, или роторными экскаваторами, перегружающими материал в приемную воронку передаточного конвейера.
Для работы на складах перспективным является применение роторных экскаваторов с черпаками емкостью от 25 до 100 л. Электрическая энергия на экскаваторы передается от стационарной сети через гибкий кабель.
Глава 12
.ЭЛЕКТРОСИЛ БЖЕНИЕ
ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ФАБРИК
12-1. РОД ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
В схемах внутреннего электроснабжения обогатительных фабрик применяется напряжение переменного тока от 12 до 10 000 в и постоянного тока — 110 и 220 в.
Переменный ток. Напряжение 12 в нашло применение в сетях местного освещения в установках или цехах с особо неблагоприятными условиями эксплуатации, например трубных сушилок, котлов и т. п. Напряжение 36 в используется в сетях местного стандартного освещения, установок, расположенных в помещениях фабрик с повышенной опасностью поражения электрическим током, в ручных переносных лампах. Напряжение 48—60 в применяется в цепях сигнализации.
Для питания силовых потребителей на фабриках рекомендуются напряжения 380, 220 и 660 в. Напряжение 380 и 220 в является самым распространенным. Это объясняется тем, что ого применение даст возможность объединять питание силовой и осветительной нагрузки, в результате чего отпадает необходимость в установке отдельного трансформатора для освещения. Электродвигатели на напряжение 380 в в ряде случаев более экономичны, чем двигатели на напряжение более 1000 в. Удельная стоимость асинхронных и сиихроппых двигателей на 380 в мощностью до 500 квт на 30 —50% ниже, чем таких же двигателей на напряжение 6000 в. Кроме того, стоимость пусковой аппаратуры па напряжения до 1000 в в 2— 3 раза меньше, чем на 6000 или 10 000 в.
Установки напряжением до 1000 в надежнее в эксплуатации потому, что изоляция двигателей более устойчива, а пускорегулирующая аппаратура, помещенная в специальные шкафы или оболочки, может устанавливаться непосредственно в цехе.
В настоящее время промышленностью осваивается серийное производство электрических двигателей и пускорегулирующей аппа-294
ратуры на напряжение 660 в. Верхний предел мощностей двигателей на 660 в достигает 700—800 квт. Применение напряжения 6G0 в по сравнению с 380 в дает возможность не только снизить потери в сетях и расход цветных металлов, по в ряде случаев отказаться от электродвигателей и аппаратуры высокого напряжения, а в сетях внутреннего электроснабжения применять напряжение 10— 35 кв вместо б кв.
При электроснабжении фабрик с мощными электроприемниками следует сравнивать варианты электроснабжения напряжения 10 кв и 660 в с вариантом 6 кв и 380 в.
Напряжение выше 1000 в (3, 6 и 10 кв) применяется па фабриках в основном для питающих и распределительных сетей. Наибольшее распространение получило напряжение 6 кв, так как при этом мощные двигатели (200 квт и более) могут получить электрическую энергию без трансформации, непосредственно от высоковольтной распределительной сети.
Сети напряжением 10 кв применяются главным образом как распределительные. Это объясняется тем, что при мощности до 1500 квт и средней скорости вращения 750 об/мин стоимость двигателя напряжением 3/6 кв на 30—40% ниже, а к. п. д. па 1—1,5% выше по сравнению с аналогичными двигателями на напряжение 10 кв 137).
Двигатели на напряжение 10 кв вследствие понижения электрической прочности изоляции по сравнению с двигателями на напряжение 6 кв менее надежны. Ремонт их значительно дороже, так как требуется большое количество дорогостоящих изоляционных материалов, а в ряде случаев возникает необходимость привлечения к ремонту высококвалифицированных специалистов заводов-изготовителей.
В некоторых случаях напряжение 10 кв используется для питания двигателей мощностью 900—2000 квт (мельницы, эксгаустеры и т. п.). При напряжении в распределительных сетях 10 кв, когда для привода машины не представляется возможным установить двигатели на 380 или 10 000 в, может возникнуть необходимость использования напряжения 3 и.ш 6 кв.
Стоимость двигателей на 6 кв несколько выше стоимости двигателей на 3 кв (примерно ла 10—15%), но на вновь строящихся фабриках следует принимать напряжение 6 кв. На фабриках, где ранее использовалось напряжение 3 кв, переход па напряженно 6 кв следует обосновывать технико-экономическими расчетами.
Постоянный ток. Наиболее широкое распространение получило напряжение 110 и 220 в. Эти напряжения применяются для питания электромагнитных сепараторов, электромагнитных барабанов и шкивов. Для получения постоянного тока на фабриках применяются двигатель-генераторпые установки или различного типа выпрямители. Наиболее перспективными являются установки на кристаллических вентилях (германиевых или кремниевых).
295
12-2. НА ТЕГОРИИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ
В соответствии с Правилами устройства электроустановок все потребители электроэнергии делятся на три категории.
КI категории относятся электроприемникп, нарушение в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство технологического процесса.
Для обеспечения надежности электроснабжения потребители I категории должны получать электроэнергию от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении их может быть допущеп только па время автоматического ввода резервного питания.
На углеобогатительных, рудообогатительных и агломерационных фабриках к I категории относится сравнительно небольшое число электроприемников, такие, как сгустители, вращающиеся печи, насосы смазки аглоэксгаустеров, противопожарные насосы, насосы для перекачки хвостов, если не предусмотрен аварийный сброс их, а перерыв в электроснабжении может вызвать затопление фабрики.
Ко II категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может вызвать недоотпуск продукции, простой рабочих и механизмов.
Для потребителей II категории допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом. На фабриках к этой категории относятся все основные электроприемнпки — дробилки, мельницы, сепараторы, вентиляторы, осадочные машины и т. и.
К III категории относятся потребители, не относящиеся к I и II категориям.
При эксплуатации злектроприемников III категории допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта или замены попреждеппого элемента схемы электроснабжения, по пе более одних суток.
К этой категории относится большинство электроприемников вспомогательных цехов обогатительных и агломерационных фабрик, таких, как склады, механические мастерские, проборазделочные отделения, химическая лаборатория, адмбыткомбинат и другие помещения.
12-3. ВНУТРЕННЕЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
ОБОРА ТИГЕЛЬНЫХ ФАБРИК
На промплощадке фабрики для приема электрической энергии от сети энергосистемы и распределения ее между цехами сооружается одна или несколько главных понизительных подстанций (ГПП).
От шин ГПП электрическую энергию напряжением 6 (10) кв могут получать двигатели крупных механизмов (дробилок, шаровых
296
и стержневых мельниц, аглоэксгаустеров и т. п.), а также трансформаторы цеховых подстанций. Аппаратура управления таких электроустановок может помещаться на ГПП или в распределительных пунктах, а и цехе у механизмов устанавливаются только командные аппараты.
0 На ГПП устанавливаются трансформаторы 6—10/0,4—0,23 кв для удовлетворения собственных пужд. К пим можно подключать потребителей напряжением до 1000 в, расположенных вблизи ГПП.
Комплекс сооружений, состоящий из цеховых подстанций, распределительных пунктов 0 —10 кв, воздушных и кабельных линий,
предназначенный для распределения электрической энергии па промплощадке фабрики, относится к внутренней системе электроснабжения.
Выбор системы распределения электроэнергии на нромплощадке фабрики зависит от потребляемой мощности, особенностей технологического процесса, напряжения источника питания, необходимости и способа резервирования отдельных потребителей, расположения электропотребителей и других факторов.
Цеховые подстанции (ТП) и распределительные устройства (РУ) 6—10 кв, как правило, пристраиваются к корпусу или встраиваются в него. Отдельно стоящие подстанции применяются сравнительно редко. Питание РУ 6—10 кв производится по кабельным линиям или шинопроводам, а подстанции, как правило, по кабелям.
При питании подстанций по радиальным кабельным линиям применяется схема лилия — цеховой трансформатор ТП1 (рис. 12-1). В таких схемах осуществляется непосредственное, т. е. без отключающих аппаратов, присоединение питающего кабеля 6—10 кв к трансформатору. При передаче электроэнергии па подстанцию
.297
ТП7 по воздушной линии электропередачи (ВЛ) установка отключающего аппарата обязательна по условиям защиты подстанции. Подстанции ТП1 предназначены для питания потребителей III категории.
Из условия резервирования потребителей I и II категорий применяются двухтрансформаторные подстанции, энергия к которым подается по двум или более линиям (ТП2) напряжением 6 кв, прокладываемым на подстанцию от различных секций шин ГПП и рассчитанным каждая на максимальную мощность подстанции. Шины распределительного щита напряжением 380 в секционируют и при наличии потребителей I категории с целью обеспечения бесперебойного электроснабжения предусматривается устройство автоматического включения резерва (АВР). Потребители II категории, а также часть потребителей I категории могут получать электроэнергию по более простой схеме (ТПЗ и ТП4). Обычно такие подстанции сооружаются в непосредственной близости от потребителей.
В том случае, если нагрузка составляет 70—80% номинальной мощности трансформатора, обеспечение электроэнергией отдельных приемников, для которых недопустим перерыв питания, осуществляется соединением соседних подстанций между собой линиями напряжением до 1000 в. Эти линии рассчитывают па пропускную способность, равную 15—20% мощности трансформатора.
Машины и механизмы отдельных технологических линий получают питание от разных трансформаторов или секции шип. Мощность каждого из трансформаторов принимается такой, чтобы при нормальном режиме работы загрузка его была в продолах 70—80% номинальной. При такой загрузке трансформатор работает с высоким энергетическим к. п. д. Кроме того, при выходе из строя одного из них представляется возможность часть общих потребителей (крапы, насосы) переключать на исправный трансформатор с учетом допустимой перегрузки.
Для передачи электроэнергии в сетях внутреннего электроснабжения фабрик, наряду с кабелями, широкое распространение получили шинопроводы. На рис. 12-2 приведена схема электроснабжения дробильно-обогатительной фабрики [4|, когда электрическая энергия от ГПП к цеховым подстанциям передается по шинопроводах!. Применение шинопроводов G кв вместо кабелей при больших токах (более 1000 а) дает существенную экономию средств. Отпадает потребность в дорогостоящих кабелях п необходимость прокладки их ио территории промплощадки, а также внутри корпусов.
Вместе с том следует заметить, что первоначальные затраты на сооружение шинных тудпелей или надземных галерей могут быть значительными. Поэтому при выборе рациональной схемы распределения электроэнергии па промплощадке фабрики следует учитывать это обстоятельство.
Для распределения электрической энергии внутри производственных корпусов и между соседними корпусами, получающими электроэнергию от одной подстанции, сооружаются распределительные
298

линии. Распределение электрической энергии может производиться но радиальным, магистральным и комбинированным схемам (рис. 12-3).
При радиальной схеме снабжения каждый потребитель получает электроэнергию по отдельной линии (рис. 12-3, а).
Положительным качеством схемы является то, что магнитные пускатели, автоматические выключатели и рубильники устанавливаются в РП. Схема отличается простотой устройства, управления и надежностью защиты потребителей п участков сети.
Вместо с тем схема не лишена недостатков. Основным недостатком является наличие большого количества кабелей в цехах. Это усложняет их прокладку, обслуживание и, естественно, значительно увеличивает затраты на сооружение такой сети.
Схема может быть рекомендована в следующих случаях: 1) при питании объектов с централизованным управлением; 2) при необходимости установки пускорегулирующей аппаратуры ппс цеха (большая запыленность, влажность, наличие паров и т. п.)- 3) при расположения отдельных приемников в различных точках цеха, когда подключить их к магистрали невозможно.
Магистральная схема снабжения (рис. 12-3, б) характеризуется тем, что отдельные токоприемники или группа их, расположенные в одном направлении, подключаются к общей линии — магистрали. Пусковая и защитная аппаратура при этом размещаются у электроприемников. При такой схеме значительно сокращаются количество и длина кабелей в цехах, по магистральный кабель часто приходится прокладывать большого сечения, а пусковую аппаратуру устанавливать непосредственно у машин и механизмов.
В последние годы получили распространение схемы магистрального электроснабжения с шинными магистралями (рис. 12-3, о).
Магистральные шинопроводы часто выполняются по схеме блок трансформатор — магистраль. При такой схеме отпадает необходимость устанавливать на подстанции распределительный щит. Упрощается схема коммутации сетей и их эксплуатация, а также увеличивается надежность электроснабжения. При выполнении маги-
страли шинами экономятся цветные металлы.
Магистральные схемы экономически выгодное радиальных, по при этом усложняется защита потребителей и отдельных участков сети. Магистральные схемы рекомендуется применять в корпусах обогатительных фабрик, где магнипы расположены в определенной последовательности, позволяющей объединить их в группы, связанные технологической зависимостью. Магистрали можно применять и для питания одной машины с мпогодвигательным приводом, например флотационные машины.
Комбинированные схемы питания (рис. 12-3, г) находят более широкое применение. Обычно крупные потребители питаются по
радиальной схеме, а средние и мелкие группируются и получают энергию от магистрального кабеля или шинопровода. Такая схема электроснабжения будет обладать наилучптими техпико-экопомичс-скими показателями. Естественно, что комбинированная схема электроснабжения обладает достоинствами и недостатками, свой-
ственными радиальной и магистральной схемам.
Одной из разновидностей комбинированной схемы электроснабжения является кольцевая (рис. 12-3, д). При кольцевой схеме обеспечивается резервирование питания. Особеппо повышается надеж-
ность, если магистрали, образующие кольцо, присоединены к раз-
ным секциям шин.
Эта схема наиболее рациональна при питании
отдельных двигателей, расположенных в перегрузочных узлах, скла-
дах и т. и., когда потребители находятся на значительном расстоя-
нии от подстанции и друг от друга.
12-4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Определение электрических нагрузок необходимо при выборе трансформаторов и сечений токоведущих частей сети. Наибольшее распространение получили методы определения расчетных нагрузок: 1) по установленной мощности и коэффициенту спроса; 2) по средней мощности и коэффициенту максимума; 3) ио удельному расходу и.'юктроэнергии па единицу продукции при заданном объеме производства за определенный период; 4) по удельной нагрузке на единицу производственной площади.
Последние дна способа позволяют определять ориентировочное значение нагрузки.
Определение расчетной н аг р у вк и по установленной мощности и коэффициенту спроса. Все электроприемники, однородные по режиму работы, объединяются н группы. Для каждой группы определяется общая уставонлеппая
301
и рабочая мощности. Общая установленная мощность группы Ру,г определяется суммированием поминальных мощностей отдельных электроустановок, входящих в группу (с учетом установок резервных и находящихся в ремонте). Общая рабочая мощность группы Рр. г определяется по общей установленной мощности за вычетом мощности резервных электроприемников и находящихся в ремонте.
Для небольших объектов (склад промпродуктов, химическая лаборатория, механическая мастерская) в расчетах принимают суммарную установленную рабочую мощность всего объекта, для которых в руководящих указаниях Центрогипрошахта даются значения коэффициента спроса и коэффициента мощности.
Для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы (краны,* вагоноопрокидыватели и т. п.) паспортную мощность приводят к номинальной длительном мощности по формуле
А. = Лисп УПВ
гдо ПВ — паспортная продолжительность включения, доли единицы.
Найденные значения мощностей вносят в расчетную таблицу (табл. 12-1).
Т а б л и ц а 12-1
Устаиовлспппя и рабочая мощность группы потребителей
Наиченовапис потребителей Мощность потреби- Количество потребителей, находящихся Установлен ими мощность, квт Рабочая мощность, КИТ

|1т<,го S'...
Суммарная максимальная расчетная активная нагрузка группы определяется по формуле
(12-1)
где Ае*— коэффициент спроса группы, определяемый по табл. 12-2.
Суммарная максимальная реактивная расчетная мощность группы
Qv. м ~ м ts фр. г, Квар, (12-2)
где tg<FP,r — тангенс угла сдвига фаз, определяемый по коэффициенту мощности (см. табл. 12-2).
802
Значении расчетных коэффициент ап для определения электрических нагрузок
Наименование групп »лект|ЮПГ1яемников Коэффициент
спроса * пспользова-
*е ния кц ПОВ <Р
1 2 3 4
Углеобогатительные фабрики Нии привозных углей, перегрузочные пункты и т. п 0,6 0.6 0.7
Корпус дробления Главный корпус — 0,7
0.65 —— 0.75
Сушильный корпус 0.65 0,75
Радиальные сгустителя 0.65 — 0,75
Котельная 0.7 — 0,75
Погрузка угля 0.4 — 0.75
Шламовое хозяйство 0.7 0,75
Маневровое ж. д. хозяйство 0.5 0.7
Склад цромпродукта 0,5 .—• 0.7
Склад реагентов 0,7 0,75
Механическая мастерская 0,2 0,65
Проборазде.ючпая 0.5 —- 0,75
Химическая лаборатория 05 — 0.75
Адмбыткомбнна г . - 0.6 0,7
Прочие мелкие установки 0.7 — 0,7
Наружное освещение 1.0 1,0
Внутреннее освещение 1: для конгорско-уытоных и лабораторных помещений 0.8 1.0
для производственных зданий, состоящих пз Отдельных помещений 0.85 0.95
Жилой поселок 0.75 —- 0.95
Обогатительные, агломерационные и окомковатсльпыс фабрики » оз- оз 0,7—0,8 0.8—0.85
Насосы песковые 0,85-1.0 03—0,9 0,87—0.9
Вакуум-насосы 0,95 035
Вентиляторы 0.6—03 0,75—0-8.’-
Вентиляторы высокого давления для аг лофабрик 0,75 035
Вентиляторы к дробилкам (с асинхронным двигателем) 04—0,5 0.7—0.75
Аглоэксгаустеры (газодувки) 1.0 0.8 0,!»
Воздуходувки 0.8 0,5—0,6 О fi—о t
Дробилки конусные — 0.6—0.7 0.6-0.75
1 Для линий, питающих щптки, а также л.
са пряяимат-, равным 1. • Приведенный в таблице коэффициенты спроса Для углеобогатительных
вте ины ц.1Я иил.че-.а i.ih средних, т.н. и хыкепмат ni.i< нагрузок.
’ Из уиазопив по определению электричес
строительства РСФСР, Лё 11—12, 1959.
303
Продолжение т«бл. 12-2
Коэффициент
Паямсиопаиие групп влектроцпиеииико»
0.75—0,9
0.5-0.0
Дробилки четырехвалковые Мельницы шаровые . Мельницы стержневые Грохоты ...........
Конвейеры л енточпыс: до 10 квт .... свыше 10 квт . .
Питатели пластинчатые, тарельчатые барабанные и дисковые
Элеваторы, гпнекп . . , Конвейеры пластинчатые Барабаны смесительные Чатпевые охладители . . Электрофильтры .... Вакуум фильтры (лепта — В а гоноопроки дыв ате ли Грейферные краны . . Крапы раэпыо ....
1 Приведенные в таблице коэффициенты спроса для углеобогатительных фабрик
действительны для подсчета как средних, так и максимальных пагруэ.-ь.
* Дазпыс отсутствуют, допускается пользоваться конвейеров. коэффициентами для неточных
Однофазные электроприемиики, неравномерно распределенные по фазам, с суммарной мощностью, пе превышающей 15% обшей номинальной мощности группы приемников трехфазного тока, присоединенные к тому же узлу, учитываются в расчетах как трох-фазные приемники эквивалентной мощности.
Если это условие не выдержано, эквивалентная трехфазпая поминальная мощность определяется в зависимости от количества и схемы включения однофазных приемников.
Если число однофазных электроприемников, распределенных неравномерно между фазами, не более четырех, условная трехфазная мощность Рп у определяется упрощенным способом.
При включении электроприемников на фазпое напряжение (сеть 380/220 и) Ря у определяется по формуле [31]
Р„ У = ЗРВ „ ф^З^пвКПВсовфпч (12-3)
где Рп.м. ф —поминальная мощность максимально загруженной фазы, квт;
Sub — паспортная мощность потребителя, ква;
804
JIB — относительная продолжительность включения, доли единицы;
соз фпв — коэффициент мощности потребителя.
Пример 12-1. Сварочный трансформатор, включенный на фазное напряжение, имеет паспортные данные: $пв = 32 ква; ПВ = 0,65; cos <р11В = 0,54; I ф 220 в. Определить Гн. у-
Решение.
5ПВ сов Фпв = 32 ’ °’54~ 13-° кпт
11 ри атом
Ри.у =ЗР-ЗР„ = 3-13,9=41,7 квт.
Если электроприемники включены на линейное напряжение, то условная трехфазная мощность определяется по формуле:
при одном потребителе
(12-4)
при двух — четырех алсктроприемпиках, включенных по возможности равномерно в разные плечи трехфазпой системы
(12-5)
где 2РН,М.Л — суммарная номинальная мощность илектропрпемни-ков наиболее нагруженной линейной пары проводов, квт.
Пример 12-2. Три сварочных трансформатора имеют данные: первый— 8’ив = = 80 ква; ПВ — 0,5; cos <р11в =0,5; второй — 5ПВ — 30 квп; ПВ = 0,65; cos Фпв — О»53; третий — 5ПВ = 32 ква; ПВ — 0,65; cos фпв = 0,54. Опреде-
лить полную расчетную трехфазпую нагрузку.
Решение. Определяем номинальпые мощности трансформаторов, прн-всдспные к 11В -= 1,
An~'nii /ПВсойфпв —80 /0Л-О,5-=28 квт;
^и»=^пв КПВсояфд!, =30 кО,65-О,53- 13 квт;
1’нз—^пв cos фдВ = 32 К0,65 • 0,54 — 14 квт.
Определяем наиболее загруженную фпзу при Рв» = 28 квт; Рьс~ 13 квт и —14 квт.
D 28+14 ...
Ра = —— = 21 квт;
„ 28 + 13 .
^б-= —5— = 20,5 квт;
Р4= “±11=13.5 квт.
Принимав за наиболее загруженную фазу а, получим
/'1. у = 3₽0 — 3 21 — 63 квт.
20 Закия 2Ц2
Прп смешанной системе включения двух однофазных электро-приемников (одного на фазное, другого па линейное напряжение мощностью соответственно Рп1 и Р112) определяем условную трехфазную номинальную мощность для каждого из них
jPh. у. ф ’’Рbi и Рц. у. л ~ Рns- (12-6)
Вблыпую мощность учитываем в расчете.
Когда число электроприемников больше четырех, их распределяют по возможности равномерно по фазам. Общая расчетная нагрузка по отдельным фазам определяется суммированием нагрузок данной фазы, включенных на фазное напряжение сети (фаза — нуль) и присоединенных па линейное напряжение. Эти нагрузки приводятся к нагрузкам одной фазы и фазному напряжению с помощью коэффициентов приведения (табл. 12-3).
Таблица 12-3 Коэффициенты прппсдепня однофазной нагрузки,
включенной па линейное напряжение, к нагрузке, отнесенной к одной фазе трехфазного тока и фазному напряжению ести
приведения 0,1 0,3 0,« 0,65 0,7 0,8 0.0 1,0
^(ОЬ)а 1,17 1,0 0,89 0,84 0.8 0.72 0,64 0,5
1 tbc) Ь 1.17 1.0 0.89 0,81 0.8 0,72 0 64 0,5
"ual с 1.17 1.0 0.89 0,84 0,16 0,8 0,72 0.64 0.5
г ' ffbt Ь —0,17 0 0,11 П.9 0,28 0,36 0,36 0,5
с —0.17 0 0,11 046 0.2 0.28 05
Ptcai а —0,17 0 0.11 0,16 0.2 0,28 056 05
hab) а 0,86 0,58 0,38 0,3 0,22 0.09 —0,05 —0,29
ЧщЯ 4 0.86 0.58 0,38 0,3 0422 0Ю9 —0,05 -0,29
7 IM) с 0.86 0,58 038 0.3 0.22 0,09 —0,05 —0,29
Ч tab) b 1.44 1.16 0,96 0.88 0.8 0,67 0 67 0.53 0,29
4tbc> с 1.44 1.16 0,96 0.88 0,8 0 53 0,29
4lca> а 1,44 1,16 0,96 0,88 0.8 0,67 0,53 0,29
Для фазы а, например, формулы приведения запишутся так 1311s Ра = РаъРщ,! а + а ! ’ Рив, КВТ; 1
Qa=Pab4(ab)a+ Рейеса) о Ь <?в0. КВЭр, ( ' '
где РаЬ— нагрузка, присоединенная па линей-
ное напряжение между фазами а и б;
Рса — то жо, па линейное напряжение между фазами с и а;
Рм и Quo нагрузки, присоединенные на напряжение фазы а (фаза — пуль);
Р{«ь) а, Р{са) a, <l(ab) а и ?(са) а — коэффициенты приведения нагрузок к фазе а, включенных на линейные напряжения ab и са.
зоъ
Приведение мощности однофазных приемников к фазам Лис производится по аналогии с использованием соответствующих коэффициентов приведения (см. табл. 12-3).
Приведенная трехфазтгая мощность определяется путем утроения средней мощности наиболее загруженной фазы
Рч.э = ЗРстах.
Коэффициенты мощности однофазных электроприемников принимаются по их техническим данным.
Методика определения максимальной активной мощности осветительных установок приведена в главе 3.
После того как будут определены суммарные максимальные активные мощности по группам силовых электроириемников, однофазным и осветительным нагрузкам, необходимо определить места расположения цеховых подстанций.
Расчетный максимум полной мощности по подстанции определится из соотношения
где S-Pfflax — „ с — соответственно суммарные величи-
ны активных расчетных мощностей трехфалпых и однофазных установок, квт;
2@1Ш1Х — м “ о ~~ соответственно суммарные величи-
ны реактивных суммарных мощностей трехфазных и однофазных установок, к вар.
При питании от одной подстанции нескольких цехов следует учесть величину коэффициента участия в максимуме кс ,,, который рекомендуется принимать в пределах 0,8—0,9 [98].
Определение расчетной нагрузки по методу упорядоченных диаграмм [31]. При определении нагрузки по подстанции цеха выделяют группу электроприем-цикои с практически постоянным графиком нагрузки, таких, как двигатели насосов водоснабжения, вентиляторов, нерегулируемых дымососов, эксгаустеров, электрических печей и т. п. Элоктроприем-ники с длительным режимом работы и переменной нагрузкой объединяются в отдельные группы по их характерным признакам.
Агрегат, имеющий многодвигательный привод, принимается как единый электроприемник номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей всех его двигателей.
Для каждой группы но се суммарной номинальной (установленной) мощности SP„, приведенной к ПВ — 100%, и групповому коэффициенту использования кк определяют среднюю мощность
1 с. И — «И Л-
<?с.и^^с.м1Яф-
(12-9)
зо)
Получасовые максимальные нагрузки группы:
PmdX = КРе.1
Qm^ = b»Qc. и. I
(12-10)
где кк — коэффициент максимума активной мощности, принимается в зависимости от эффективного числа электроприсмпикол и группового коэффициента использования ки по графику (рис. 12-4) или ио таблицам (501.
Под эффективным числом электроприемпиков понимается такое число однородных но режиму работы приемников одинаковой мощности, которое дает ту же величину' расчетного максимума Рпях, что и фактическая группа элсктроприемников с различными режимами работы и мощностями.
При числе электроприемников в группе четыре и более допускается принимать эффективное число элсктроприемников равным фактическому, но при этом должно соблюдаться условие
где гаах и Рвга[л —'номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемпика в группе. Небольшие электроприомппки, суммарная мощность которых не превышает 5% номинальной мощности группы, при определении
тп могут не учитываться. При т >3 и 0,2 эффективное число электроприемников может определяться по формуле
22^
. (12-11)
Когда п., вычпсленпоо по формуле (12-11), окажется больше, чем фактическое количество электроприемппкон, следует принимать последнее.
При к„ < 0,2 эффективное число электроприемников принимают по таблице [31].
Мощность электроприем и и ков с повторно-кратковременным режимом работы приводится к ПВ =* 100%. Такие приомтгпки с одинаковым к„ объединяются в одну группу.
Нагрузки резервных элсктроприемников и электроприемпиков, работающих периодически (дренажные насосы, сварочные трансформаторы, задвижки, вентили и т. и.), при подсчете средних и максимальных нагрузок не учитываю гея. Реактивная мощность группы определяется по формуле (12-10), а номинальная реактивная мощность, отдаваемая синхронным двигателем в сеть,
где Р„ п i|K —номинальное значение соответственно мощности и к. п. д. двигателя;
tg фн — определяется по номинальному' значению cos <рн.
Реактивная нагрузка от статических конденсаторов определяется но их номинальной мощности с пересчетом ее на номинальное напряжение сети. Реактивные нагрузки с опережающим током принимаются со знаком минус, т. е. вычитаются из общей реактивной мощности. Определив максимальные активные ЗРШЯХ и реактивные нагрузки от групп и от однофазных приемников, определяем полную мощность
^’пих— И X Ртах~| X ^inex- (12-12)
Определение расчетной нагрузки по удельному потреблению энергии на единиду продукции производится в том случае, когда элсктроприемники имеют мало изменяющуюся или неизменную во времени нагрузку, совпадающую со средней.
В этом случае
где Q — годовой выпуск продукции в натуральном выражении: "’уд — удельный расход электроэнергии ла единицу продукции, квт-ч. соответствующий средневзвешенному за год значению cos <р по объекту;
Тм.» — годовое число часов использования максимума активной мопщости.
Определение расчетной мощности по удельном нагрузке на единицу производственной площади может использоваться при проектировании сетей, питающих отдельные группы однотипных электроприемников, равномерно расположенных па площади цеха или его участка.
Расчетная нагрузка определяется по формуле
где Ра — удельная расчетная нагрузка на 1 м® производственной площади, квт/м;
5 — площадь размещения приемников группы, м3.
Годовой расход акт и в пой л реактивной электроэнергии но цеху
1К — Рг. „аГг, квт ч} ]
V, 0,;„аТ,, гаирч, } (,2"13)
где 7’г — годовой фонд рабочего времени, принимаемый по даппым технологов;
а — годовой коэффициент энергоиспользовалия.
При наличии норм удельного расхода электроэнергии на единицу' продукции годовой расход энергии можно подсчитать по формулам:
активной
IV.. — ш>лС, квт • ч;
реактивной
V,.— И/г tg <рср> Di0, квар-ч, (12-14)
При сопоставлении вариантов электроснабжения годовой расход электроэнергии можно определять по максимальной расчетной нагрузке и годовому числу часов использования максимума этих нагрузок:
И'г-РиГ,,|.5 (12-15)
>zr = р, (12-16)
где 7',.,. „ и Т.,. р — годовое число часов использовании максимумов активной и реактивной нагрузок.
При этом годовой расход реактивной энергии, потребляемой из сети, определяется как разность между годовым расходом электроприемников с отстающим током и величиной реактивной энергии, выработанной компенсирующими устройствами и синхронными двигателями, работающими с опережающим током 131].
Зю
12-5. ПОВЫШЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
На обогатительных фабриках основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные двигатели и трансформаторы.
Из асинхронных двигателей самым низким коэффициентом мощности обладают двигатели во взрывопопропицаемом исполнении.
Современные двигатели этого класса типа В АО, соответствующие требованиям Международной электротехнической комиссии, имеют cos ф от 0,65 (ВАО 11-6) до 0,9 (ВАО 62-2).
Заметное влияние на коэффициент мощности двигателей оказывают конструктивные особенности двигателей. Так, например, двигатель при п = 750 об/мин и Р = 1 квт имеет cos q> — 0,65, а двигатель при том же п и Р — 50 квт имеет cos q> = 0,87. Двигатель мощностью 1 квт при п = 3000 об/мин имеет cos <р = 0,85, а при этой же мощности, но при п = 750 об/мин имеет cos ф = 0,65. Следовательно, с уменьшением мощности и скорости вращения cos ® двигателей снижается.
Реактивная мощность, потребляемая асинхронным двигателем, даже при номинальной загрузке может составлять 100% активной мощности, например у двигателя ВАО 61-4, имеющего cos фн — 0,7.
На современных углеобогатительных фабриках асинхронные двигатели потребляют 50—60% общего количества реактивной анергии. Эта величина несколько ниже па рудообогатитсльпых и агломерационных фабриках за счет синхронных двигателей, устанавливаемых па мельпицах, вентиляторах, дымососах и т. и.
Значительное количество реактивной энергии расходуют трансформаторы. На их долю приходится 25—30% общего потребления. Электрические липни и другие установки потребляют около 10— 12% реактивной энергии.
Общие вопросы повышения коэффициента мощности по фабрике рассматриваются и курсе «Остовы электроснабжения».
Ниже мы рассмотрим комплекс вопросов, связанных с повышением коэффициента мощности в цеховых сетях.
Мероприятия, которые могут применяться для повышения коэффициента мощности в цеховых сетях обогатительных фабрик, можно разделить па две группы: естественпос повышение коэффициента мощности и искусственное повышение коэффициента мощности применением специальных компенсирующих устройств.
Естественное повышение коэффициента мощности можно достичь за счет уменьшения потребления реактивной мощности приемниками электроэнергии. Мероприятия этой группы, наиболее доступные в условиях цеха и пе требующие больших капитальных затрат, следующие:
I. Выбор двигателя оптимальной мощности. При выборе двигателя необходимо учитывать по только условия и режим работы машины или механизма, но и загрузку двигателя в процессе эксплуатации. При нагрузке, близкой к номинальной, двигатель работает
311
с наилучшим коэффициентом мощности. Для повышения нагрузки производят их перегруппировку или замену недогруженных.
2. Понижение напряжения у малозагруженных двигателей. Двигатель, работая при минимально допустимой величине напряжения на его зажимах, потребляет за счет снижения тока намагничивания меттыпую реактивную мощность, чем при номинальном напряжении. При этом увеличивается коэффициент мощности, уменьшаются потери активной мощности и увеличивается к. п. д. двигателя.
Снижение напряжения на зажимах асинхронного двигателя целесообразно при определенной загрузке его. Наибольший эффект достигается при загрузке двигателя менее чем на 40%.
Напряжение можно снизить следующими способами: 1) переключением статорной обмотки двигателя с треугольника на звезду; 2) секционированием статорных обмоток; 3) понижением напряжении в сети переключением ответвлений на трансформаторе.
Переключение обмоток двигателя с треугольника на звезду затруднений не вызывает и может выполняться непосредственно на месте установки двигателя. При переключении обмоток двигателя с треугольника па звезду его максимальный момент снижается в 3 раза. Поэтому при замене необходимо производить проверку по предельному коэффициенту загрузки двигателя к3.Г1,
fc’-n=’%2L*
где Л'ы.м ~ _ кратность максимального пускового момента
н по отношению к номинальному.
Пример 12-3. Двигатель питателя мощностью 50 квт загружен до 17 квт. Проворить возможность переключения его обмотки с треугольника на звезду. Кратность максимального вращпющего момента двигателя ио отношению К помипалг.ному Км. м = 1,8.
Решение. Фактическим коэффициент загрузки
fts=x =зг=а34-
11|>едельный коэффициент загрузки
,, - - ту - м>о,м-
Переключение возможно.
Секционирование статорной обмотки двигателя возможно, если опа изготовлена с параллельными ветвями. Если обмотка выполнена одиночным проводом, то ее приходится перематывать. Разбирать двигатели, изготовленные во взрывобезопасном исполнении, в мастерских фабрик не рекомендуется, так как может быть нарушена их взрывозащита. Способ имеет ограниченное применение.
Переключение ответвлений понижающего трансформатора является нормальным эксплуатационным приемом, нона фабриках не 312
всегда возможно его выполнение в связи с тем, что осветительные установки питаются от общих трансформаторов, а для них недопустимо значительное снижение напряжения в сети.
3. Замена нагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности. Реактивная мощность, которую потребляет двигатель из сети при поминальной загрузке
= квар. (12-18)
гдет]„ и tg <р„—номинальный к. и. д. двигатели и тангенс угла сдвига фаа между током и напряжением.
Величина реактивной мощности при холостом ходе
х л» )/3 t7„Zx, х, квар, (12-19)
где Zx.x —ток холостого хода двигателя.
Потребляемая электродвигателем реактивная мощность при активной нагрузке Рф, отличной от номинальной,
(12 20)
Коэффициент мощности асинхронного двигателя при некоторой нагрузке Рф = к3Ря определится по формуле
Из формулы (12-19) видно, что коэффициент мощности зависит от мощности двигателя, которая от пего отбирается.
Заменяя малозагруженный двигатель другим меньшей мощности, необходимо проверить рентабельность этого мероприятия. Исследованиями установлено 185], что если средняя нагрузка двигателя не превышает 45% номинального значения его мощности, то замепа его менее мощным всегда целесообразна и обычно расчетами не проверяется. Если двигатель загружен более 70% номинальной мощности. считают, что замена его в общем случае нецелесообразна.
Очевидно, что при загрузке двигателя п диапазоне 45—70% его номинальной мощности целесообразность замены должна быть обоснована.
Замена двигателя мопсе мощным с использованием заменяемого двигателя на других установках целесообразна при соблюдении неравенства [851
(Api ; kQj ~(&pt |*ft)>0, (12-22)
где Хр, пб, - соответственно активные потери и реактивная мощность у заменяемого двигателя при существующей нагрузке;
313
Ар2 и Q« — соответственно активные потери и реактивная мощность у заменяющего двигателя при той же нагрузке;
к — экономический эквивалент реактивной мощности в данном пункте сети.
Пример 12-4. Проверить рентабельность замены двигателя Л 92-4 мощностью 100 квт, работающего с нагрузкой на валу Рф = 40 квт, на двигатель А 82-4 мощностью 40 квт. Экономический эквивалент fc = 0,1 квт/квар.
Дополнительные данные двигателей: двигатель А 92-4 имеет Ар, — 3,49 квт и Qt — 39,1 квар; двигатель А 82-4 имеет Др2 = 4,2 квт и Qt = «пар.
Решение. Подставляя данные в уравнение (12-22), получим
(3.49+0.1 • 39.1) -(4,2+04 • 22,7) = 0,93>0.
Как видим, замена целесообразна.
Общее снижение активных потерь в системе при таком мероприятии составит
4. Ограничение работы асинхронных двигателей на холостом ходу. Активная составляющая нагрузки при холостом ходе мала. Она определяется в основном трением в узлах машины. Потребление же реактивной мощности при этом практически не снижается. Поэтому при значительном времени работы вхолостую ограничение холостого хода двигателей способствует улучшению коэффициента мощности.
Для ограничения работы двигателей па холостом ходу в схемы управления вводятся специальные устройства. Целесообразность этого мероприятия определяется па основе технико-экономических расчетов.
5. Преимущественное применение синхронных двигателей по сравнению с асинхронными. Известно, что синхронные двигатели в зависимости от величины тока возбуждения могут работать в трех режимах: а) с отстающим коэффициентом мощности, когда синхронный двигатель потребляет часть реактивной энергии из сети; б) с коэффициентом мощности, равным единице, когда синхронный двигатель из сети реактивную энергию не потребляет; и) с опережающим коэффициентом мощности, когда синхронный двигатель используется одновременно как источник механической энергии и как генератор реактивной энергии.
Решан вопрос о целесообразности замены асинхронного двигателя синхронным (при наличии компенсации реактивной энергии конденсаторами), необходимо вначале установить величину наивыгоднейшего коэффициента мощности синхронного двигателя, после чего произвести сравнение расчетных затрат этих вариантов 1851.
6. Повышение качества ремонта двигателей. Вследствие нарушения технологических норм при ремонте двигателя может возникнуть большое отклонение его параметров от номинальных. Увеличение потребления реактивной энергии, тока холостого хода и изменение других величин приводят к ухудшению к. п. д. и коэффициента мощности двигателя. Все это ухудшает естественный коэффи-314
циепт мощности, поэтому к ремонту двигателей должны предъявляться высокие требования.
Искусственное повышение коэффициента мощности осуществляется применением устройств, генерирующих реактивную энергию в сеть. Для этой цели используются синхронные компенсаторы, статические конденсаторы и сипхроппыс двигатели.
Сипхроппыс компенсаторы на обогатительных фабриках могут использоваться только прп централизованной компенсации, да и то в редких случаях, так как они очень мощные (5000 ква и болоо).
Синхронные двигатели используются для повышения коэффициента мощности в сетях напряжением выше 1000 в.
Мы рассмотрим вопросы, связанные с применением компенсирующих устройств в виде конденсаторных батарей, применяемых в цеховых сетях напряжением до 1000 в.
Напомним, что мощность компенсирующего устройства
<?Kjy^^eP(tg<p1-t.gcp5), квар, (12-23)
где РсР = ---среднегодовая активная нагрувка фабрики, квт;
tg (pi — тангенс угла сдвига фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности за год;
tg <р2 — тангенс угла сдвига фаз, соответствующий нормативному коэффициенту мощности с учетом компенсации.
Цаивыгоднейшую мощность низковольтных конденсаторов можно определить по формуле [85]
г,(12-24)
где Qa — суммарная низковольтная реактивная нагрузка по цеховой подстанции или РГ1, квар;
_ — эквивалентное активное сопротивление трансформатора, питающего подстанцию, на которой проектируется установка конденсаторов (табл. 12-4), ом;
гэс — эквивалентное активное сопротивление низковольтной сети, ом;
X — коэффициент, .зависящий от типа подстанции и способа подвода к ней электрической энергии [85]; для внутрицеховых пристроенных или встроенных подстанций с кабельными и проводными питающими лилиями 0,4, а с шинопроводами X — 0,6, для отдельно стоящих подстанций X = 0,8;
М — U2 ( +0,5) — расчетный параметр;
Кр — разница в стоимости 1 квар низковольтных и высоковольтных конденсаторов;
31?
Активные сопротивления трансформаторов
Номинальная мощность трансформатора, Активное сопро-
тивление трансформатора, приведенное к э80 п (при-влизительнос), ом
100 0,034
180 0,018
320 0,0088
560 0,0043
750 0,0031
1000 0,0021
1800 0,00106
U — напряжение низковольтной сети, кв;
<1 — стоимость 1 квт • ч (плановая или по действующему тарифу).
При подсчетах по формуле (12-24) может получиться, что <?к.н. я равна пулю или будет иметь отрицательное значение. В этом случае вся компенсирующая мощность устанавливается па стороне высшего напряжения.
Статические конденсаторы напряжением 0,38—0,66 кв могут быть установлены у групповых распределительных щитов, н распределительных пунктах или на подстанциях. Предпочтение следует отдавать установке статических конденсаторов у групповых распределительных щитов, если окружающая среда допускает такую установку. При этом вся сеть электроснабжения от группового распределительного щита и далее до генератора электростанции разгружается от передачи потребителям части реактивной энергии, вырабатываемой компенсирующей установкой.
Централизованная установка конденсаторов на подстанциях или на головном участке шинной магистрали может быть принята
в том случае, когда их невозможно установить в цехе по условиям пожарной безопасности.
В целях спижепия расходов па отключающую аппаратуру, измерительные приборы и установочный шкаф мощность батареи у группового щита рекомендуется принимать не менее 30 квар.
Пример 12-5. Средняя активная мощность на шинах подстанции с распределением энергии по магистральному шинопроводу составляет Рср — 816 квт. Мощность трансформатора $т — 1000 ква. Действительный средневзвешенный коэффициент мощности cos <pi ср. ззо = 0,72. Рекомендуемый cos <Ргср.
= 0,95. Разница в стоимости 1 кпар низковольтных и высоковольтных конденсаторов Кр = 4,5 руб/квар. Годовое число работы компенсирующего устройства Тк = 6000 ч/г. Сопротивление участков сети (рис. 12-5): г». — 0 ом; г, = = 0,0004 ом; гм — 0,004 ом; г, = 0,0001 ом; гг = 0,001 ом; г., = 0,001 ом. Реактивные нагрузки потребителей: (Д — 300 квар; Qt = Qs — 150 квар. Реактивные нагрузки участков сети: Qol —бООнпар; Qlt = 300 квар; <?аз = 150 квар.
.316
Реактивная мощность, потребляемая трансформатором, (>т-200 квар. Стоимость 1 квт • ч по тарифу d — 0,0088 руб/квт ч.
Определить общую мощность компенсирующего устройства, наивыгоднейшую мощность низковольтных конденсаторов и распределение ее в отдельных точках сети.
Решение. Общая мощность компенсирующей установки
<?к. y=^cp(tg<p1-lg<pJ)-816(0,9/l—0,34) = 489 квар.
Суммарная реактивная пагруяка сети, включая трансформатор,
<?н ~ Qi + Q а + <?а + <?т = 300+150 -? 151 I | 200 = 800 квар.
Численное значение расчетного параметра М
„ ,„/И2лКр . \ 112 5-4 5
-+“-/'’“'!!’таагаво+М,=1Л8
12-li. КОНСТРУКЦИИ ПРОВОДОВ, ПАВЕЛЕЙ И ТОКОПРОВОДОВ
Для выполнения электрических сетей на обогатительных и агломерационных*фабриках применяются голые и изолированные провода, кабели и шинопроводы. В качестве материалов для токовсдущих частей сетей используются медь, алюминий, их сплавы и сталь.
Медь — один из лучших проводников электрического тока. Это
дает возможность при передаче одних и тех же мощностей строить
линии с медпыми проводами меньших сечений, чем с алюминиевыми
илп стальными проводами. Медь обладает большим сопротивлением па разрыв. Так, например, медь, идущая на изготовление голых проводов, имеет сопротивление на разрыв 380—400 н/мма и несколько мепыпо сопротивление (180—220 п/мм2) — идущая для изготовления кабелей и изолированных проводов. Снижение временного сопротивления объясняется тем, что для получения более гибкой проволоки медь отжигают. Модные провода на воздухе, окисляясь, покрываются тонкой пленкой окиси меди, которая хорошо
Рии. 12-6. Устройство голых проводов защищает их от воздействия
различных химических реагентов, находящихся в воздухе. Так как медь дорогой и дефицитный материал, то в настоящее время липни с медными проводами строятся сравнительно редко.
Алюминий по сравнению с мсдыо обладает большим удельным сопротивлением. Иремсппое сопротивление на разрыв твердотянутого алюминия 150—1G0 н/мма. В связи с таким относительно малым временным сопротивлением па разрыв возникает большой провес алюминиевых проводов, что вызывает необходимость увеличивать высоту опор. На воздухе алюминий покрывается топкой оксидной пленкой, которая надежно его защищает от дальнейшего окисления и разрушения. Однако, учитывая возможные разрушения от коррозии вблизи морей и соляных озер, по рекомендуется сооружать линии электропередач из алюминиевых проводов по побережьям таких водоеме и в полосе 5 км.
Стремясь получить провода с бблыпим временным сопротивлением, чем алюминиевые, применяются сплавы его с магнием и кремнием. Провода из сплава, называемого алдрей, имеют временное сопротивление на разрыв 300 —320 н/'мм2, т. е. больше чем алюминиевые в двасраза. Для изготовления изолированных проводов и жил кабелей алдрей не примепястся.
Сталь обладает большим удельным сопротивлением, чем медь или алюминий. Большое временное сопротивление разрыву (700— 1200 и/мм2) делает стальные провода наиболее приемлемыми в тех
318
случаях, когда сечение провода из цветного металла нельзя использовать полностью. Часто стальные провода применяются для устройства переходов воздушных линий через широкие реки, ущелья и т. п. Недостатком стальных проводов является их высокая коррозивность. Для уменьшения коррозии стальные провода оцинковывают. Провода для воздушных линий электропередачи изготовляются нескольких конструкций (рис. 12-6): однонрово.точные и мпого-пронолочные из одного металла, мттогопроволочные из двух металлов, биметаллические и пустотелые. Пустотелые провода па обогатительных фабриках применения пе нашли.
Одпопроволочные провода (рис. 12-6, а) выполняются из одной проволоки. Опп дешевле многопроволочных, по имеют недостатки: а) резко снижается механическая прочность при наличии каких-либо дефектов в материале провода; б) менее гибки по сравнению с многопроволочными.
В связи с отмеченными выше недостатками однопроволочные провода изготовляются малого сечения, например медные сечением до 10 мм2, стальные диаметром не более 5 мм. Алюминиевые одпопроволочные провода не изготовляют.
Многопроволочный провод свивается из отдельных круглых проволок, располагаемых вокруг одной центральной. Для более компактного их расположения первый ряд делается из шести проволок, а каждый последующий — на шесть больше. Во избежание раскручивания проводов смежные повивы делаются в различных направлениях.
Провода, изготовленные из алюминия со стальным сердечником, называются сталеалюминиевыми. Такие провода используются очень часто. Изготовляются провода сталебропзопые, но они применяются сравнительно редко.
Сердечник сталеалюминиевого провода изготовляется из одной пли нескольких стальных проволок, вокруг которого располагаются алюминиевые проволоки, являющиеся основной тоководущой частью. Электропроводность стального сердечника вследствие ее незначительности в электрических расчетах проводов не учитывается.
Правила устройств электроустановок ограничивают наименьшее допустимое сочепио проводов и тросов в зависимости от материала, конструкции проводов и места прохождения линии. По условиям механической прочности на воздушных линиях (ВЛ) должны применяться М1гогопроволочные провода сечением по мепсе: алюминиевые 35 мм2, сталеалюмииисвые и стальные 25 мм3 (допускается для ВЛ напряжением 35 кв и ниже применять сталеалюминиевые провода сечеписм 16 мм2, а алюминиевые — сечением 25 мм2).
Для того, чтобы совместить механическую прочность стали и хорошую проводимость меди, изготовляют биметаллические провода. В этом слушав стальная проволока покрывается слоем меди. Биметаллические и стальные провода на обогатительных фабриках в основном применяются для осветительных сетей.
319
Таблица 12-5
Характеристика проводов и кабелей
сг Освинцованный голый Прокладка внутри помещений при
изоляцией из пропитанной кабельной бумаги плй, а также мри отсутствии паров, газов, кислот, действующих разрушающе на свшщовую оболочку, при отсутствии опасности пзрыпо
СБ Освинцованный, бронированный дау мл ст ал ь-пыми лентами, о жильной и поясной изоляцией из пропитанной кабельной бумаги Прокладка в земле, вне зданий, но стенам при наличии возможности механических повреждений
СБГ '1о же, что СБ, по без верхнего покрова 1 о же, что СГ
АГ В алюмппиевоп оболочке голый Прокладка внутри помещений, в туннелях и т. и. при условии отсутствия вероятности механических повреждений при монтаже и эксплуатации, а также при условии отсутствия паров, газов, кислот п щелочей, действующих разрушающе па алюминиевую оболочку. Прокладка ио оштукатуренным и бстоппътм поверхностям допускается при условии покрытия поверхности слоим лака или краски, либо при наличии изолирующей прокладки или воздушного зазора
АБ В алюминиевой оболочке, бронированный двумя стальными лентами, с наружным покровом из кабельной пряжи Прокладка в земле, в траншеях, мо стенам впе зданий при наличии возможности механических повреждений при монтаже и при эксплуатации, при отсутствии в почве значительных количеств щелочей л кислот, агрессивно действующих на алюминиевую оболочку
АБГ В алюминиевой оболочке, бронированный двумя стальными лентами, без верхнего покрова из кабельной пряжи Прокладка в помещениях, каналах и туннелях
ВМБ Бронированный с бумажной изоляцией в по-лихлорвпнлловой оболочке с наружным покровом из кабельной пряжи То же, что СБ
В.МБГ То же, но без наружного покрова Го же, что СБГ
320
Продолжение табл. 12-5
ВРБ
ВРБГ
ВРГ
ПР
ПРТО АПРТО
ксг
ПСБ
КСБГ
ИСРГ
КСРБ
Бронированный с ре-ялновой изоляцией ппо-лпхлорвиниловой обо-
лочке с наружным покровом из кабельной
пряжи
То же, по без наружного покрова
В полнхдорвипиловой оболочке
С медной (ПР) или алюминиевой (АИР) жи лой с резиновой изоляцией, с пропитанной противогнилостным составом оплеткой
С резиновой МЗОЛЯ-
С бумажной п родита иной изол яцлей в свинцовой оболочке голый
То же, но бронированный с двумя стальными лентами, с наружным покровом из кабельной пряжи
То же, но’без наружного покрова из кабельной пряжи
С резиновой изоляцией, освинцованный голый
С резиновой изолинией, освинцовлппмй, бронированный двумя стальными лентами, с наружным покровом из кабельной пряжи
же, что
Прокладка внутри помещений, в туипслях и блоках при отсутствии вероятности механических повреждений. Нельзя прокладывать в условиях вибраций и перемещений при температуре ниже О' С. Не разрешается моптам: при температуре ниже —10° С
Неподвижная прокладка в сетях, где пс требуется гибкость провода. Провод ПР-200 прокладывается только на изоляторах в сухих помещениях
Прокладка в металлических трубах в сырых помещениях или с про водящей пылью, с едкими газами или парами, во взрывоопасных помещениях, где требуется падежная защита от механических воздействий при прокладке в полу, на потолке, стенах и пр.
То же, что СБГ
Прокладка как СБ
Прокладка как СБГ
Прокладка внутри помещения, в туннелях, блоках при отсутствии вероятности механических повреждений
Прокладка в земле вне зданий как СБ
21 Заказ 2112
321
Продолжение тпбд. 12-5
Мария Условия прокладки

КСРБГ То же, что и КСРБ, по отсутствует наружный покрои из кабельной пряжи Прокладка в помещениях (в том числе л пожароопасных), в туннелях,- по потолкав!, стонам, по неподвижным механизмам
КАГ В алюминиевой оболочке, голый Прокладка внутри помещений, п туннелях л т. п. при условий отсутствия вероятности механических повреждений при монтаже и эксплуатации, а также при условии отсутствия нароп, газов, кислот д щелочей, разрушающе действующих на алюминиевую оболочку. Прокладка по оштукатуренным л бетонным поверхностям допускается при условия покрытия поверхности слоем лака, краски либо при наличии изолирующей прокладки, или воздушного зазора
НАБ В алюминиевой оболочке, бронированный двумя стальными лептами, с наружным покровом из кабельной пряжи Прокладка в земле, и траншеях, но степам пне зданий, при наличии вероятности механических повреждений при монтаже и эксплуатация, при отсутствии в почпе значительных количеств щелочей и кислот, агрессивно действующих па ллюмд-пиевую оболочку
КАБГ В алюминиевой оболочке, бронированный двумя стальными лентами, без верхнего покрова из кабельной пряжи Прокладка в помещениях, каналах, туннелях
Изолированные провода применяются для выполнення’элсктрн-ческих сетом внутри помещений. Они изготовляются на "меди или алюминия с одпопроволочными или многопроволочными жилами. Для изоляции проводов используются резина, бумага и различные пластмассы.
Наибольшее распространение получили провода с резиновой изоляцией ПР, ДПР, ПРТО, ЛПРТО и др. Характеристика проводов приведена в табл. 12-5. Устройство проводов IIP и ПРТО приведено па рис. 12-7. Изолированные провода ПР, АИР, ПВ прокладывают на роликах, изоляторах илп в стальных трубах. Провод ПРТО во взрывоопасных помещениях следует прокладывать в трубах.
Одни или несколько скрученных вместе изолированных проводов, заключенных в герметическую оболочку, называют кабелем. В качестве герметических оболочек применяют свинец, алюминий, резину и пластмассу.
322
Кабели, у которых оболочки защищены от механических попро-ждений стальными лентами, круглыми или плоскими стальными проволоками, называются бронированными. Защита таких кабелей от химических воздействий обычно осуществляется покрытием свинцовой оболочки и брони асфальтированным джутом. Конструкции кабеля с бумажной изоляцией, бронированного стальными лентами, приведена па рис. 12-8.
По форме поперечного сечения жилы бронированных кабелей бывают круглые и секторные. С круглыми жилами изготовляются кабели на напряжение до 6 кв и сечспием жилы до 16 мм2. Кабели большего сечения и на большие напряжения изготовляются с секторными жилами. Они имеют при том же сечении жил диаметр на 18— 15% меньше, чем при круглых, дешевле последних на 10—15% и легче на 10—20%.
На обогатительных фабриках бронированные кабели применяются при передаче и распределении электрической энергии между стационарными установками. В том случае, когда вблизи проложенного кабеля проходят электрифицированные железнодорожные пути, кабели должны иметь защиту от коррозии блуждающими токами.
Кабели, у которых защита жил от механических повреждений и герметизация осуществляются резиновым или пластмассовым шлангом, называются гибкими. Они изготовляются с медпыми мпогопроволочпыми жилами круглого сечения (рис. 12-9) и используются для подключения к сети передвижных машин и механизмов.
21* 323
a 5
токоведущая жила; г —
a —It PUT: б —ШРПС;
Гибкие кабели и шнуры, применяемые для питания передвижных электроустановок
Таблица 12-6

КРИТ
ШГПС
ШРП.Ц КШЛН
КШЛНЭ
КШЛВ
кшлвэ
КРЛО
ГРШ
гвшэ
Характеристика
Кабель с резиновой изоляцией, переносный, тяжелый Шпур с резиновой изоляцией, переносный, средний То же, легкий Кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией в резиновом шланге То же, экранированный Кабель с мсдпыми жилами, с резиновой изоляцией в резиновом Для передвижных электроустановок при напряжении до .500 и Для лифтов при высоте подъема до 25 м То жо, с защитой от радиопомех Для лифтов при высоте подъема до 40 м
шланге То же, экранированный То же, с защитой от
Кабель с медными жилами, с резиновой изоляцией в общей оплетке на хлопчатобумажной пряжи Кабель гибкий с резиновой изоляцией в резиновой оболочке шахт- Кабель гибкий о винд.штовой изоляцией жил шланговый экрани-роваппый радиопомех . Для лифтов при высоте подъема свыше 40 м Для питания иерсдпиж-пых мапцш и инструментов пп рабочее напряжение до 500 в То жо, на напряжение до 1000 и
На углеобогатительных фабриках большое распространение получили шахтные кабели (табл. 12-6).
Внутри помещений фабрик кабели стационарных сетей прокладываются по стопам, строительным конструкциям или потолку. Для этой цели устанавливаются специальные кротгтптейтты или зажимы (рис. 12-10). Для прокладки кабелей могут устраиваться особые каналы. Каналы бывают нескольких типов: для прокладки по дну (рис. 12-11, а), для одноряднох'о расположения па кронштейнах
вдоль стен капала (рис. 12-11, б), для двухрядного расположения на кронштейнах вдоль стен канала (рис. 12-11, в). Преимущество прокладки в кабельных каналах заключается в том, что кабели надежно защищаются от механических повреждений, доступны для осмотра и хорошо охлаждаются. Следует отметить, что для сооружения каналов н полах помещений требуется свободная площадь, а также удорожается прокладка кабелей.
В помещениях, опасных по газу или пыли, провода и неброниро ванные кабели сетей напряжением 380 н прокладываются в стальных трубах. Такие электропроводки должны удовлетворять требованиям действующих технических условий па электропроводки в стальных трубах во взрывоопасных помещениях и наружных установках. Недостатком этого способа прокладки является большой расход труб и трудоемкость замены поврежденных проводов.
Вне производственных помещений кабели прокладываются в траншеях глубиной 0,7 1 м. Ширина траншеи зависит от числа
325
прокладываемых кабелей. Во избежание повреждения кабелей, проложенных в траншее, при производстве различных земляных работ их защищают кирпичом или гончарным покрытием.
---В том случае, когда для присоединения электроустановки одного отрезка кабеля оказывается недостаточно, лилию делают из нескольких кусков кабелей. Для того чтобы в месте разделки кабеля в изоляцию не попала влага, их соединяют при помощи специальных муфт, изготовляемых из свинца, чугупа или синтетических материалов. При соединении бронированных кабелей их концы освобождают от защитных покровов, брони, свинцовой оболочки,
Рио. 12-11. Прокладка каоюгей в каналах
а жилы — от изоляции. Затем жилы заделывают в соединительные зажимы, изолируют лентами кабельной’ бумаги и укладывают в соединительную муфту. После укладки Соединенных концов кабелей в свинцовую муфту концы ес припаивают к свинцовой оболочке кабеля. В корпусе свинцовой муфты имеются отверстия, через которые ее заполняют кабельной массой. Затем отверстая запаивают,
В сетях напряжением до 1000 в применяются чугунные соединительные муфты. Они также заливаются изоляционной массой, но вследствие того, что масса имеет большой температурный кояф-фициопт расширения, в муфте при низких температурах могут образоваться пустоты, в которые засасывается влажный воздух. При напряжениях до 1000 в этот недостаток особого влияния па надежность работы сети не оказывает. При более высоких напряжениях такие муфты не применяются.
В настоящее время широко применяются соединительные муфты из эпоксидного компаунда. Эпоксидный компаунд заливают во временную форму, а после его отвердения форму снимают. Такие
326
муфты герметичны, просты в изготовлении и имеют высокую электрическую прочность.
Для соединения и ответвления гибких кабелей напряжением до 1000 в применяются коробки различных конструкций и фитинги. Ответвительные коробки изготовляют из листовой стали и пластмасс.
В помещениях, опасных по метану и угольной пыли, применяются коробки в рудничном исполнении (рис. 12-12). Коробки ВШК-1А изготовляются на напряжение до 500 в и на длительный ток 200 а. Коробки при эксплуатации не требуют заливки внутрь корпуса кабельной массы, но они очень тяжелы (масса коробки ШИК-1 А па два отвода 40 кг).
Вводные устройства некоторых типов двигателей во взрыво-непроницаемом корпусе предусматривают возможность присоединения только гибких кабелей. Поэтому присоединение бронированного кабеля к клеммам двигателя осуществляется через переходную коробку (рис. 12-13), внутри которой делается переход на изолированные провода пли гибкий кабель, вводимые в электродвигатель через отрезок стальной трубы. Длн того чтобы не нарушалась герметичность бронированного кабеля, коробка заполняется кабельной массой.
Взрывонопроницао.мые двигатели ВАО имеют универсальную вводную коробку, допускающую ввод в электродвигатель изолированных проводов в стальной трубе, а также бронированных и гибких кабелей.
На рис. 12-14 показано, как осуществляется ввод изолированных проводов, проложенных в стальной трубе. Труба соединяется с вводным устройством через уплотняющую гайку 3 и сгонную
Гпс. 12-14. Ввод в апварят изоипроваппыа проводов, ироложенньгх в трубе:
1 — уплотЕптельпос иолоцо; г — корпус вводного устройства; г уплотняющая гайки; « — сгонная гайки; 5 — контргайка; в провод; 7 — шайба

Рис. 12-15. Заделки кабеля и сводном устройство оасктродыи'атсля: я —^сухая; б — с аалпиной иабеивдой массой; 1 — отпсрстпс для пломбы; е — пробка по
iCTBO; л'—место припайки заземляющего лроаолшка заземляющего провода к свинцовой оболочке; 10 —
гайку 4, которая фиксируется контргайкой 5. Каждый провод в отдельности пропускается через резиновое уплотнительное кольцо 1, зажимаемое между корпусом 2 и гайкой 3.
При вводе бронированного кабеля джутовый покрои и броня снимаются па участке от клемм до средней части резьбового участка раструба. Затем при сухой разделке (рис. 12-15, а) производится общее покрытие основания разделки кабеля. При разделке с заливкой муфты кабельной массой (рис. 12-15, б) такого покрытия
не делают. Разделанный кабель пропускается через резиновое уплотнительное кольцо, которое зажимается между корпусом вводного устройства и раструбом. Резиновое уплотняющее кольцо 3 надевается па оболочку кабеля в месте припайки заземляющего проводника к свинцовой оболочке, который вторично припаивается к броне кабеля. Заземляющий проводник присоединяется к заземляющему болту внутри коробки.
Часто при разделке бронированных кабелей применяют специальные копцовыо муфты (воронки). В помещениях фабрик для кабелей па напряжение до 10 кв применяют концевые воронки из стали (рис. 12-16), которые заливают кабельной массой.
Применяется также сухая разделка кабеля, когда герметичность оболочки кабеля достигается установкой свинцовой пли полихлор
329
виниловой перчатки (рис. 12-17). Жилы кабеля обматывают изолирующей лептой и лакируют.
В последние годы стали применять эпоксидные концевые разделки (рис. 12-18). Для выполнения такой разделки на конце кабеля устанавливается воронкообразная форма, заполняемая эпоксидной смолой с добавкой отвердителя. Жилы кабеля также покрываются этим составом. Эпоксидная смола влагомаслостойка и негорюча. Разделка получается герметичной и занимает мало места.
В сетях внутреннего электроснабжения при напряжении более 1000 в применяются открытые гибкие токопроводы на подвесных изоляторах и закрытые токонрбводы с жесткими шипами, закрепленными на опорных изоляторах.
Гибкие токопроводы изготовляются обычно из сталеалюмипиевых проводов. При двух проводах в фазе они располагаются в одной плоскости, при трех — по вершинам треугольника, а при большем числе — по окружности (рис. 12-19). Два крайних стало алюминиевые провода несут всю механическую нагрузку, а остальные не нагружены. Гибкие токонроводы по сравнению с кабелями дешевле, надежней и за ними легче осуществить контроль и наблюдение.
Гибкие токопроводы по лишены недостатков, основными из которых следует считать: 1) значительные габариты; 2) сложность и дороговизна угловых устройств и ответвительных пунктов вследствие стесненности на цромплощадке фабрики; 3) необходимость периодической чистки изоляторов при эксплуатации в условиях пыл т.п ой среды.
Закрытые токопроводы с жесткой ошииовкой размещаются а специально сооружаемых закрытых галереях (рис. 12-20). Фазы токопровода выполняются из шин с расположением их в вертикальной плоскости. На токи более 3000 а применяются шипы швеллерного профиля из алюминия или его сплавов.
330
Для защиты от случайных прикосновений токопровод ограждается. Закрытые токопроводы надежны и удобны в эксплуатации. Они не подвержены влиянию атмосферных осадков, пыли и нагрузок от гололеда и ветра. Вместе с том следует заметить, что первоначальная стоимость сооружения шинных туннелей или надземных галерей может быть значительна. Кроме того, потери электроэнергии в поддерживающих конструкциях для опорных изоляторов, ограждениях и строител ьных металлоконструкциях могут быть большими, достигая в отдельных случаях величин, сравнимых с потерями в токоведущих частях токонровода. С целью снижения потерь электроэнергии применяются симметричные токопроводы,
веопого токопровпда
разработанные Ленинградским отделением ГПИ Тяжпромэлектропроект [41. Особенность таких токонроводов заключается в том, что шинные пакеты размещаются но углам равностороннего треугольника, составленного из изоляторов, закрепленных на общей стальной конструкции под углом 120° друг к Другу (рис. 12-21). Симметричные токопроводы могут прокладываться как на открытом воздухе, так и в галереях или туннелях.
Симметричные токопроводы имеют ряд преимуществ перед обычными: 1) реактивность симметричных токопроводов ниже, а следовательно, меньше потребление реактивной мощности; 2) не требуется выполнения транспозиционных устройств, так как активные и реактивные сопротивления у них во всех фазах одинаковы. Кроме
того, ио сравнению с жесткими токопроводами в симметричных меньше потери энергии в опорных и ограждающих конструкциях.
Недостатком симметричных токопроводов следует считать необходимость увеличения габаритов галерей (нри закрытой прокладке) и сложность выполнения сопряжений при поворотах трассы то-копровода.
Рис. 12-23. Секция угловая с нзгиОол ребро иншои|юноца ШМАХ63
Внутрицеховые токоироводы па напряжения до 1000 в изготовляются нискольких видов: открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые и брызгозащищснныс.
По назначению различают то । гопроводы магистр ал ыше и распределительные.
Магистральные токопро-воды предназначены для передачи больших мощностей а отдельные цеха или внутри цехов, а распределительные — для распределения энергии между отдельными истребителями.
Магистральные токопро-воды LUMA59C и ПТМА65 (рис. 12-22) изготовляются на токи 1600, 2500 и 4000 а, па напряжение 380 в со спаренными алюминиевыми изолированными шипами в защи-
1 щеппом исполнении. Соединение секций токопровода производится сваркой или одноболтовым соединением. Одноболтовой сжим дает возможность, нс снимая напряжения, специальными тарельчатыми шайбами обеспечивать автоматическое регулирование давления в контакте. Этим достигается большая надежность в работе токопровода.
332
Магистральные токопроводы ШМАХ65 (рис. 12-23) могут использоваться в сетях 380/220 в в цехах фабрик с химически активной средой. Токопроводы этой серии выпускаются па номинальные токи 600 и 1000 а с однополюсными изолированными алюминиевыми шинами. Токопровод на 600 а изготовляется четырехпроводным, а токопровод на 1000 а — трехпроводным. Соединение секции между собой выполняется сваркой с применением кондукторов.
Для удобства прокладки магистральных токопроводов секции изготовляются прямые, с компенсатором токопровода. тройниковые, с рубильником и угловые с изгибом шин в плоскости или па ребро.
Прямил секция является основным звеном. Из таких секций собирается магистральный токопровод. Секция с компенсатором токопровода предназначена для компенсации длины шин при изменении температуры. Тройниковые секции применяются в том случае, когда от основной магистрали необходимо выполнить ответвление. Секции с рубильником устанавливаются на магистральном токо-проводс для того, чтобы можно было отключать под напряжением часть магистрали или ответвления от нее. Секции угловые и с изгибами изготовляются для удобства монтажа.
Распределительные токопроводы серии ШРЛ64 в защищенном исполнении изготовляются трехпроводными с алюминиевыми голыми шинами па номинальные токи 250, 400 и 600 а и напряяюние 380 в. Максимальное количество ответвительпых коробок, присоединяемых к прямой секции, четыре. Токопроводы ШРА64 на номинальные токи 250, 400, 600 а и папрнжение 380/220 в изготовляются в защищенном исполнении четырехпроводными с алюминиевыми голыми шинами. Максимальное количество ответвительных коробок, присоединяемых к прямой секции, восемь. Между собой секции соединяются болтами.
Токопроводы постоянного тока серии ШМАД на папрнжение до 1000 в выпускаются двухпроводными с неизолированными многополосными шинами в открытом исполнении на номинальные токи 3000 и 5000 а. Их можно прокладывать по железобетонным фермам, стенам, потолкам и на напольных стойках. Для облегчения крепления токопроводов промышленностью выпускаются различные кронштейны, изготовляемые заводами Главзлектромонтажа.
12 7 ВЫБОР ПРОВОДОВ, ШИН И КАБЕЛЕЙ ПО НАГРЕВУ
Проводник любого назначения при протекании по нему рабочего или аварийного тока тге должен нагреваться выше температуры, допустимой для изоляции.
При выборе проводников по нагреву берется получасовой максимум токовой нагрузки. Этот максимум определяется как максимальная нагрузка из средних получасовых нагрузок рассматриваемого элемента сети. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы (при ПВ = 40%) за расчетную токовую
,333
нагрузку при проверке сечения проводников по нагреву принимают токовую нагрузку, приведенную к длительному режиму. В этом случае для алюминиевых проводников сечением до 10 мм2, а медных
до 6 мм2 включительно токовые нагрузки принимаются как для
установок с длительным режимом работы, а для медных проводников сечением болое 10 мм2 (для алюминиевых проводников — более 16 мм2)
токовые нагрузки определяются умножением на коэффициент, равный отношению гДе — продолжительность включения в от-
носительных единицах.
Если продолжительность работы не превышает 4 мин, а пауза между включениями достаточна для того, чтобы проводник охладился до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые тоновые нагрузки следует определять по нормам повторно кратковременного режима работы. В том случае, когда длительность включения более 4 мин, а пауза недостаточна для охлаждения провода до температуры окружающей среды, расчет производится как для установок с длительным режимом работы.
Для кабелей с бумажной изоляцией напряжением 10 кв и ниже перегрузка должна учитываться только для случаев, когда она возможна по условиям технологического процесса или режима эксплуатации. При этом если и нормальном длительном режиме максимальная нагрузка не превышает 80% полного длительно допустимого тока но нагреву, то на период ликвидации аварийного режима допускается кратковременная перегрузка до 130% на время максимумов продолжительностью не более шести часов в сутки в течение пяти суток.
Нагревание электрических проводников при постоянной нагрузке. При протекании электрического тока по проводнику, который имеет некоторое омическое сопротивление, происходит его нагревание. Количество тепла, выделяемое в проводе в 1 сек при его сопротивлении Н и токе 1
Q — RI2.
Вследствие того, что часть тепла отдается проводником в окружающую среду, температура его но может непрерывно повышаться.
В практике пользуются таблицами [81] длительно допустимых токовых нагрузок на различные провода, шнуры и кабели.
Для кабелей, проложенных в воздухе, длительно допустимые токовые нагрузки приняты для расстояний в свету между кабелями при прокладке их внутри и впе здапип и в туннелях не менее 35 мм, а в каналах — не менее 50 мм при любом числе проложенных кабелей и нри температуре воздуха 298° К. Для кабелей, проложенных в земле, длительные токовые пагрузки определены из расчета прокладки в траншее на глубине 0,7 1 .м не более одного кабеля при температуре земли 288” К и удельном сопротивлении земли 120 ом-град/вг (тепловых ом-см). Длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей, проложенных в воде, приняты из расчета 334
температуры воды 288° К. Независимо от места и способа прокладки кабеля с изоляцией жил из пропитанной кабельной бумаги в свинцовой, алюминиевой или полихлорвиниловой оболочке длительно допустимые токовые нагрузки приняты в соответствии с допустимыми температурами нагрева жил кабелей по ГОСТ:
при номинальном напряжении до 3 кв — 353° К,
при номинальном напряжении до 6 кв — 338° К,
при номинальном напряжении до 10 кв—333е К,
при номинальном напряжении до 35 кв — 323° К.
Выбор сечения проводов и кабелей из условий допустимого нагрева р а с ч с т н'н м током. При выборе сечения проводов и кабелей по нагреву вначале определяется расчетный ток. Затем, пользуясь таблицами (см. [811), по ближайшему большему длительно допустимому току выбирается стандартное сечение. При этом должно соблюдаться условие
^дл. доп 3s /расч' (12-25)
Длительно допустимый ток для проводов различных сечений и кабелей приводится в ПУЭ и в электротехнических справочниках.
Расчетный ток нагрузки при работе одного потребителя
----• (12-26)
г 3 U№ 008 ф„1)и Величина расчетного максимума тока группы электроприемников
IOOOPm
У 3 UK 008 фм ’
(12-27)
где Р„ — максимальное значение активной мощности [см. (12-10)];
cos фы — средневзвешенное значение коэффициента мощности • группы электроприемников за период расчетного максимума активной мощности.
Если температура окружающего воздуха значительно отличается от стандартной (Крайний Север, тропики и т. я.), то в этом случае длительно допустимый ток

(12-28)
где Кг — поправочный коэффициент [81].
Для голых (проводов воздушных ЛЭП напряжением до 1000 в поправочные коэффициенты по учитываются.
В том случае, когда несколько кабелей проложено в земле (включая прокладку в трубах) с расстояниями л свету между кабелями (трубами) от 100 до 300 мм, длительно допустимые токи уменьшают введением п формулу коэффициента К2 [811
7дл. доп -- 8Г27дЛ> доП.
(12-29)
335
Следовательно, длительно допустимый ток кабеля, определенный с учетом поправочных коэффициентов, будет
I». доп - КуКгГял, (12-30)
Резервные кабели при определении допустимых нагрузок не учи-тынаются.
Пример 12-6. В траншее проложено три кабеля, по одному из которых передается анергия к двигателю мощностью Р — 140 кит при Ua = 380 в; к. п. д— — 89,5% и cos <₽ — 0,75. Расстояние между кабелями 200 мм. Выбрать селение кабеля марки ААБ на услолий допустимого пагрева.
Решение. Определяем расчетный ток
Z t,_ 1WOPB 1000-140 =316 а
рЯС' У'.31’н cos фнЧи V 3-380-0,75.0.89 =
К. '|”д^а"очны‘‘ коэффициент на число кабелей, проложенных в траншее, Выбираем кабель с /д,. лип =» 335 я.
Определяем длительно допустимый ток с учетом А%
^дя. доп--^Ал. доп = 0.87-335 — 292 а,
что пе удовлетворяет условию (12-25), так как
Проверяем возможность использования кабеля следующего стандартного сечения (185 мм2) с дпп — 380 а
. доп - 0.87 • 380 - 330> 7ра ст=316 а.
Условие (12-25) соблюдается, поэтому к установке принимается кабель сечением 185 мм2.
12-8. СТОИМОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ЭНЕРГИИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ ТОКА
Стоимость передачи электрической энергии зависит от следующих факторов: а) потери энергии в проводах электрической сети и в обмотках трансформаторов; б) раходов но текущему ремонту линии Bv\ в) отчислений на амортизацию от первоначальной стоимости линии 2?а; г) расходов по обслуживанию линии Во.
Стоимость потерь энергии п проводах электрической сети и обмотках трансформаторов зависит от величины годовых потерь АН7 и от стоимости единицы электроэнергии d.
Отчисления на амортизацию от первоначальной стоимости липни N должны приниматься такими, чтобы к концу срока службы линии была полностью возвращена ее первоначальная стоимость.
Расходы по обслужи палию линии слагаются па зарплаты линейных обходчиков, дежурных на подстанциях и административно-хозяйственных работников.
На основании изложенного общие годовые расходы на передачу всей электрической энергии W можно подсчитать по формуле
Н - d Л И7 L 0,01 N (В, + Bv) I- В„. (12-31)
3.36
Стоимость передачи 1 квт • ч электрической энергии
(12-32)
Общие годовые расходы, представляющие собой сумму затрат по содержанию липни (рис. 12-24), имеют минимум при некотором значении сечения лилии Этому сечению проводника соответствует определенная плотность тока, которую называют экономической.
Ток в линии, а следовательно, потери электроэнергии и со стоимость в процессе работы не оста ются постоянными. В связи с этим значение экономической плотности тока (табл. 12-7) принимают в зависимости от типа линии и продолжительности использования максимума нагрузки линии в точение года.
Проверке на экономическую плотность не подлежат [811:
а) сети промпредприятий и сооружений напряжением до 1000 п при числе часов использовании максимума нагрузки предприятия до 4000 - 5000;
сечении и рои од а:
I — общие годовые расход» (эксплуа-

ампртизацпю; з — стоимость потерь
б) сети временных сооружений и устройства с малым сроком службы (3—5 лет);
в) все ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 в, а также осветительные сети на промышленных
Экономическая плотность тока
максимума нагрузки^ ч
до 3000
Голые провода и типы: медные............................
алюминиевые....................
Кабеля с бумажкой и провода с рези-попой и поаяхлорпипиловой изоляцией с жилами: медными...........................
алюминиевыми...................
Кабели с резиновой и ппаегмасс.оной изоляцией с жилами: медными...........................
алюминиевыми...................
22 Заказ 2112
1,6
3?7
предприятиях, в жилых и общественных зданиях проверенные по потере напряжения;
г) сборные шины.
Экономическое сечение проводов или жил кабелей 5ЭК с нагрузкой па конце линии определяется по формуле
5эк — мы4,
(12-33)
где 1М — нормированное значение экономической плотности тока при заданных условиях работы линии;
1Р — рабочий ток нагрузки при нормальном режиме работы.
Для линий постоянного сечения по всей длине с несколькими рассредоточенными нагрузками табличные значения экономической плотности тока в пачалс лилии увеличивают.
Коэффициент увеличения ку

(12-34)
где /2, .... 1п — нагрузки отдельных участков липни;
lt, . . ., Zn — длины отдельных участков линии:
L — полная длина линии.
При выборе сечения проводников для питания ряда однотипных приемников, взаимно резервирующих друг друга, экономическая плотность тока увеличивается против норм, приведенных в табл. 12-7 в Кп раз. Коэффициент Кп подсчитывается по формуле
(<М5)
где « — общее число приемников;
т — приемники, одновременно находящиеся в работе.
Пример 12-7. Определить экономическое сеченпе кабеля марки ДАБ, питающего нагрузку Р — 250 квт цри напряжсппп 6 ко и cos ф — 0,85. Число часов пспользопаняя максимума активной ннгрузкн Т — 5400 ч/год.
Рстеппе. По табл. 12-7 экономическая плотность тока (ж = 1Да/мм*. Рабочий ток в линии
. /'•1000 250-1000 м
Кз UB cos <р 1.73 • 6000 • 0&>
Экономическое сечение провода
5iK = -j* = -уу- — 23.6 мм2.
Принимаем кабель стандартного сечения 25 мм2.
12-!). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРИ НА ПРЯЖЕНИЯ В ЛИНИИ
Липия с нагрузкой па конце. Сети напряжением до 35 кв включительно вследствие их малой длины обычно рассчитывают без учета проводимостей.
338
Рассмотрим симметричную воздушную линию трехфазного тока с иагрузкой на конце (рис. 12-25), когда токи в проводах линии одинаковы и векторы их имеют одинаковый сдвиг фаз по отношению
:0SV?
Рис. 12-25. Линия трехфазного тока с пагруз-
к векторам соответствующих фазовых напряжений. Такая предпосылка дает нам основание рассматривать только одни из проводов линии, строить векторную диаграмму и анализировать ее для фазных напряжений, а затем перейти к их линейным значениям.
Рассмотрим векторную диаграмму фазных напряжений и токов, изображенную на рис. 12-26, которая построена следующим образом. Вектор фазного напряжения в конце липин Е7аф совмещаем с осью действительных величин. Под углом <р3, на который сдвинут ток от фазного напряжения, откладываем вектор тока I. Параллельно вектору тока I п конце вектора напряжения Е7аф откладываем вектор падения напряжения 1г с конца его под углом 90° проведем вектор падения напряжения 1х.
Геометрическая сумма векторов 1г и 1х представляет собой падение напряжения IZ в полном сопротивлении линии.
Соединив начало координат О с точкой с (вершиной треугольника падений напряжений), определим вектор фазного напряжения в начале липин. Геометрическая разность между напряжениями в начале и в конце линии называется падением напряжения.
Падение напряжения
ас = Г1ф —tr2+. (12-36)
Отрезок
ае — ап-, пе— Ir cos <pt-r-Ixsimp: — I (г соз^ — xain <ps) (12-37) называется продольной составляющей падения напряжения (обозначается ДЕ').
22* 339
Отрезок
се —cm— те — 7 (zcos гр,— rsinrpj (12-38)
называется поперечной составляющей падения напряжения (обозначается 6U).
Алгебраическую разность напряжения в начале и в конце линии называют потерей напряжения, т. о.
U^-U^Oc-Oa. (12-39)'
Если радиусом Ос провести дугу до пересечения с осью действительных величин (точка d), то получим отрезок ad, который представляет собой потерю напряжения в линии.
В большинстве случаев угол между векторами напряжений в начале и в конце липли мал, поэтому без особой погрешности (не более 3—5%) дугу cd заменяют перпендикуляром к продолжению вектора Оа, и отрезок de в практических расчетах не учитывают.
На основании принятых допущений, приравнивая потерю напряжения и продольную составляющую падения напряжения (ad ае), потеря напряжения в фазе
Д?7ф = I (г cos гр i- a:sm<p), в. (12-40)
Лилейную потерю напряжения определяют по формуле
AZ7 —У37(г cosrp i rsintp), в. (12-41)
В сетях низкого напряжения при небольших углах сдвига фаз, небольших сечеппях и длинах кабелей учитывается только активное сопротивление кабелей. В этом случае
ДС'= ]/3/rcos(p, и, (12-42)
Заменяя
>—£. (ГМЗ)
получим
Д£,_22'^!“ф. (|М4)
Если задана мощность, то потеря напряжения определяется по формуле
<12-45)
Потеря напряжения в линии постоянного тока
(12-46)
гдо Р — нагрузка линии, квт;
г — омическое сопротивление одного провода линии, ом.
340
Пример 12-8. Определить потерю напряжения в кабеле АЛК ЗХ 185 длиной 200 и, питающем двигатель мощности 140 квт, напряжением 380 п и к. п. Д-, равным 0,895.
Решение.
д^Дн£00
140-200-1000
32 -380-185 - 0.895
Линин с несколькими нагрузками и постоянным сечением проводов по всей д л и п о. Рассмотрим линию с двумн нагрузками и постоянным сечением проводов, нрин-цнпналъпая схема которой изображена на рис. 12-27, а. Схема замещения фазы линии представлена па рис. 12-27, б.
Полная потери напряжен ил в сети равна сумме потерь напряжения на ее отдельных участках. Согласно векторной диаграмме (рис. 12-28) можно
- = 14».
записать
Д[7ф«»ае' — аЪ'
cos<ps | Тгхг sin<р2
Переходя к линейным напряжениям в общем случае (несколько-нагрузок)
Д/7 -- ]/3 2 cos Ф т- Iх sin Ф)- (12-48)
При определении потери напряжения по нагрузочным токам Д6Г — ]/3 У, i Н cos <р, +1^3 У IX sin <рк. (12-49) где R и X — активное и индуктивное сопротивления линии, ом.
341
Если ливня из одного материала с одним сечением по всей длине,
где i =
ДСГ = "/3 У (г0соз <р 4- х0 sin <р) У, IL,
1000Р
~----------ток отдельной нагрузки;
У ЗУц созф
L — расстояние от потребителя до источника.
Л и и и я с равномерно распределенной нагрузкой. На фабриках встречаются линии с равномерно раенро-
а — Соз участка, сноуодного от нагрузки; в — с участком, свободным от нвгрузкк
деленной нагрузкой по всей длине (рис. 12-29, а) или на отдельном участке (рис. 12-29, б). Рассмотрим фазу линии с равномерно распределенной нагрузкой па участке линии (см. рис. 12-29, (5). Обозначим через р мощность, отбираемую на единице длины линии. В атом случае мощность, приходящаяся на: участок dL, будет равна pdL. Эта мощность на участке L при постоянном сечении провода $ вызовет потерю напряжения
(12-50)
Потеря напряжения на-всем участке, где включена равно-
мерно распределенная н аг ру зк а,
Подстапип значение суммарной нагрузки Р — р (Lt — Г. J и сделав несложные преобразования, получим
(’М2>
Для линии без свободного от нагрузки участка (см. рис. 12-29, а)
(12-55)
ysU„ 2 ysLa ' '
Если нагрузки заданы токами, то потеря напряжения: при свободном участке
(£,_ Ь-Ь), (12.И)
352
без свободного участка
. ц ____ Уз I совф/,, _ 0,865/ cos <у
'2“ ys-2 ~ ’ ys
(12-55)
Разветвленная линия. В разветвленной разомкнутой сети (рис. 12-30) потерю напряжения от источника питания до самого удаленного потребите.’! я
определяют суммированием потерь напряжения на участках сети, находл-
источника
щихся по пути протекания тока
питания до рассматриваемой нагрузки.
Пример 12-9. Для схемы, приведенной иа рис. 12-30 определить потребителя, до которого будет наибольшая потеря напряжения. Не рисунке в числителе дап ток нагрузки, и знаменателе — коэффициент мощности. Напряжение сети 380 н.
Решение. Определяем потери напряжения на отдельных участках.
Аналогично определяем At/g., =
12,1 в u ДУ,., = 5,5 в.
участок б — о
' )cnS(P _ и?..30(40+Ю)П.85 ys " 32-25
участок О — а воздушной ЛЭП
ar0.4"V3/Л(ГСОЯ!? I Xsin<f) = 1,73-200-0.1 (0,33-0,85+ 0,332-0.519)=15,6 в.
Аналогично вычисляем ДГ/0.ц — 4,4 в и АУд., — 1,2 в.
Паиболыпоя потеря напряжения Д1/Шах = 31,4 в будет до потребителя А«_1.
Определение потери напряжения н линиях с пулевым проводом. Однофазных потребителей обычно распределяют равномерно по фалам, по может быть и неравномерная нагрузка фазных проводов. В связи с этим потери напряжения в них
343
будут различные. Вследствие песпмметрии нагрузки фаз по нулевому' проводу будет протекать ток, вызывающий потерю напряжения и нем. Сечение проводов четырехпроводной сети определяется по наиболее загруженной фазе. В большинстве случаев четырехироподная сеть обладает небольшим индуктивным сопротивлением, поэтому при расчете таких сетей реактивную составляющую потери напряжения в линии не учитывают.
Рис, 12-31. Вскторпяя диаграмма тобой и напряжений чсгырсхпроводниП НИН с перавпомсриой нагрузкой фаз
Сечение нулевых проводников в четырех проводной системе трех-фазпого тока обычно не менее 50% сечения фазных проводов, но при необходимости оно может быть увеличено до 100%.
Построим: векторную диаграмму токов п напряжении для четы-рехпроводиой сети, изображенной на рис. 12-31, а. Па векторной диаграмме (рис. 12-31,6) фазные напряжения в начале сети, изображенные отрезками АО, ВО, СО, равны между собой
U д = U j) — U с-
(12-56)
Вследствие неравномерности нагрузки фаз токи в них неодинаковы. Примем, что ток 1а в фазе А больше токов /в и 1с в фазах В и С.
В этом случае по пулевому проводу будет протекать ток неелм-метрии /j, который ранен геометрической сумме токов в фазах, т. е.
(12-57)
344
При протекании тока 10 в нулевом проводе будет потеря напряжения
ОО'-^и0-1^, (12-58}
где го — сопротивление пулевого провода.
Нейтраль О смещается в точку О'. Отложив от концов векторов напряжений в начале сети векторы АЙфд, Дб’фв и ДЙфс; рапные потерям напряжения в фазных проводах от токов /д, 7(J и 1с, получим отрезки Л'О', В'О' и СО’, которые будут соответствовать фазным напряжениям U\, U'b и U'c У зажимов электроприомников.
Полная потеря напряжения, например, в фазе А определится как алгебраическая разность напряжений Од и 0”л.
четырехпровияиоП линии:
-0—0-
-0—0-
1-0—о-
Из диаграммы видно, что потерю напряжения в фазе А приближенно можно определить по формуле
Д^А=Ь'л-/7к^Д^фл-1 А#;, (12-59)
где AZ7,llA = 1Аг — потеря напряжения в фазе А, имеющей сопротивление г;
At/’J — проекция вектора ACZ0 на АО.
Рассматривая векторную диаграмму, можно записать
ДС/'о = A/70cos « — /(/псоз а — 1вдгв ~(Ja — ?всоя60® — Iссоя60*) —
— (7д —0,5/в —0,57с) г,. (12-60)
Полная потеря напряжения в фазе Л
АОЛ **1лг- (1А -0,5Гв- 0,57с) г0 - 7л (г + г.) - 0,5 (7В + 7С) гв,
(12-61) в процентах
A U А % =* 100. (12-62)
Если нагрузки фаз даны в активных мощностях РА, Pg и Рс то, например, потеря напряжения в фазе А
Д(7а-^[Рл(г ; г,)-0.5<Р«+Гс)г.1 (12-СЗ)
Рассмотрим ответвления от четырехпроводной сети. Двухфазные (две фазы и нуль, рис. 12-32, а) и однофазные ответвления от
345
четырехпроводпой сети (одна фаза и нуль; рис. 12-32, б) применяются для вводов в отдельные помещения при небольшой нагрузке с целью экономии проводникового материала.
При однофазных ответвлениях фазный и пулевой провод принимаю одинакового сечения. В этом случае потерю напряжения можно определить, считая токи пепагруженных через ответвление фаз, равными пулю.
В нашем случае (см. рис. 12-32, б) /а = 0 п =0, тогда потеря напряжения в ответвлении определится
АП 2^3 Рсг 2 Кз PCL С U№ ~ ysU„ ’
MJ с ~ I с (г 4- г.) - 21 сг - .
При нескольких нагрузках
Дг7с = _2—.
(12-64)
(12-65)
12-10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ
И К А БЕЛ ЕН ПО ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ
При определении потери напряжения в линии мы исходили из того, что конфигурация сети, нагрузки ее и сечения проводов — величины известные. В практике проектирования часто известны нагрузки и конфигурация сети, а сечение проводов должно быть определено. Рассмотрим методы определения сечопий проводов и кабелей по максимально допустимой потере напряжения.
Сеть трехфазного тока с постоянным сечением провода вдоль линии. В этом случае потерю напряжения можно определить по известной уже нам формуле
А/7 — ]/3 LI (r0cos q> 4- х0sin <р) = Mi, |- М/р. (12-66)
Как видим, потеря напряжения состоит из двух составляющих: Д(7С — составляющей потери напряжения в активных сопротивлениях: АС7р — составляющей потери напряжения в индуктивпых сопротивлениях.
Удельное активное сопротивление провода обратно пропорционально его сечению, а удельное индуктивное сопротивление для различных сечений практически одинаково. На основании этого свойства проводов проф. 13. 11. Степановым предложен способ определения сечения проводов и кабелей по предварительно принятым их удельным индуктивным сопротивлениям. Перед началом расчета задаются удельным индуктивным сопротивлением. Для воздушных линий с проводами из цветных металлов обычно эту величину при-346
нпмают в пределах ха = 0,35 4- 0,40 ом/км, а для кабелей напряжением меньше 1 кв х0 ₽» 0. По принятой величине х9 определяют составляющую потери напряжения в реактивных сопротивлениях
Atfp = /3>oSV'- (12-67)
Р> зависимости от’величипы допустимой потери напряжения определяют потери напряжения в активных сопротивлениях
ЛС'я = А £'дог — Д£7р. (12-68)
Величина составляющей потери напряжения в активных сопро-тивлениях
А17в=-/3 (12-69)
Заменяя г = — и производя несложные преобразования, получим
/з 2
(12-70)
или через активные мощности
(12-71)
Сечение, вычисленное по уравнениям (12-70) и (12-71), округляют до стандартного и выбирают провод. Определив по таблицам величину индуктивного сопротивления принятого провода, вычисляют действительную потерю напряжения в линии и сравнивают ее с допустимой. В этом случае, если потеря напряжения в принятом проводе окажется бол ыпе допустимой, следует взять большее стандартное сечение и вновь проверить на допустимую потерю напряжения.
В разветвленных линиях магистральную линию обычно выполняют проводом или кабелем одного сечения, а ответвления могут быть выполнены различными сечениями. При расчете таких сетей в магистрали, сечение которой выбирают по условиям допустимого нагрева, определяют потерю напряжения до самого удаленного ответвления. Затем сечопие ответвления выбирают по условиям нагрева. Принятые сечения проверяют по допустимой потере напряжения. Общая потеря напряжения в магистра.'!и и ответвлении не должна превышать допустимую.
Выбор сечения токопроводов. В практических расчетах пользуются табличными данными длительно допустимого тока нагрузки 1ЯД. иоп [81J, который сравнивают с максимальным рабочим током токопровода /расч „•
Токопровод выбран правильно, если соблюдается условие
Величина /дл. дш, дается для одной полосы при стандартной температуре окружающей среды То, й = 298“ К и расположении шин вертикально (па ребро).
При расчете многополосного токопровода, когда шипы прямоугольного сечения расположены плашмя, а температура окружающей среды отличается от стандартной, длительно допустимый ток определяется по формуле
7дг д°п ~доп> (12-73)
где Кг — 0,95 — поправочный коэффициент при расположении шин плашмя;
К2 — поправочный коэффициент, определяющий ток для многополосных шин [811:
К3 — поправочный коэффициент, учитывающий отклонение фактической температуры от стандартной.
Потери напряжения н фазе токопровода
Д(/Ти — / (R созф-4- X sin <р), (12-74)
где R и X — соответственно активное и индуктивное сопротивление фазы токопровода.
Потери напряжения в фазах токопровода при несимметричном расположении фаз (оси фаз в одной плоскости) оиределеляются ио формулам 1991:
А{/, = (Я.4-3,77 К)-*)/, +7-628 (1п-£ + 0,34б)/ДО-4, в; (12-75)
ДС7, - RtIt + j IO 4 62S/a In , в; (12-76)
АС'з-(Л.-3,77-10-1)71-| 7-628 (1п^ + 0.34б)/3-10-4, в, (12-77)
где Ra — активное сопротивление токопровода, ом/км; d — расстояние между осями фаз.
Проверка токопровода па термическую устойчивость производится по установившемуся току короткого замыкания и приведенному времени действия его. Приведенным времспсм называется время, в течение которого ток постоянной величины нагревает токопровод до той же температуры, до которой он нагрелся бы изменяющимся во времени током короткого замыкания за действительное время протекания его по токопроводу.
Температуру нагрева токопроводов определяют по методике, применяемой при выборе шин [99, 9, 50]. Проверка токопровода, как и шип, на электродинамическую устойчивость производится по величине ударного тока короткого замыкания.
343
Напряжение материала токопровода на изгиб при количество пролетов токопровода больше трех
(12-78)
где F — сила взаимодействия от тока к. з. между фазами;
W — момент сопротивлении пакета шин, определяемый как сумма моментов сопротивления отдельных полос пакета, см3. Напряжение на изгиб допускается: для модных полосовых шин 14 кн/см8, для алюминиевых полосовых шин 7 кн/см8, для алюминиевых шин коробчатого сечения 4,2 кн/см3.
12-11. РАСЧЕТ СЕТЕЙ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Сечение проводов или кабелей осветительных установок выбирается из условий допустимого нагрева, а затем выбранное сечение проверяется по допустимой потере напряжения и механической прочности.
Методика выбора сечения проводов по условиям допустимого нагрева аналогична расчетам проводов силовых сетей.
Проверку выбранного сечения по допустимой потере напряжения можно произнести по формулам (12-41), (12-44), (12-53) и (12-65). С целью упрощения расчетов сечение осветительной сети можно определить по формуле
•=скй' <12-79)
где М — момент нагрузки, квт-м;
С — коэффициент, зависящий от системы питания, напряжения сети и материала проводов (табл. 12-8);
Д7/ — допустимая потеря напряжения па рассчитываемом участке, %.
Таблица (2-8 Значения коэффициентов С
Значение С для пиоводоз
ПбМЕпа.'гыто*
120
120
110
ЗВ
220/127
220/127 127
380/220 380/220 220
Трохфаяпая с пулевым проводом Двухфазная о нулевым проводом Двухпроводная переменного или стоянного тока
Т рехфазная с нулевым проподом
Двухфазная с нулевым проподом
Двухфазная переменного или постоянного тока
Трехфазная
Двухпроводная переменного или постоянного тока
В тех случаях, когда рассчитываемая линия состоит ил нескольких участков, а к ней вдоль линии присоединяется несколько потребителей, имеющих иное число проводов, чем магистраль, пользуются формулой [99]
У, М а У, т ели
(12-80)
где s — сечение проводов данного участка сети, мм2;
сумма моментов рассчитываемого и всех последующих (по направлению потока анергии) участков с тем же числом проводов в линии, что и па рассчитываемом участке, квт • м;
а — коэффициент приведения моментов ответвлений с иным числом проводов к моменту рассчитываемого участка (табл. 12-9);
2m — сумма моментов всех ответвлений, питаемых через рассчитываемый участок, квт-м.
I4to. 12-33. Схема к примеру расчета ос-ветительпой сети
Для каждого участки по найденному сечению принимается ближайшее большее стандартное сечение.
Пример 12-10. Определить сечение алюминиевых проводов трехфазпой .четырехпроводной витающей лилии (рис. 12-33). Допустимая потеря папряжс-
Решение. Принимаем коэффициент С = 46. Опре вок па каждом из участков:
участок 1 М = (6 6 I 6) 100 = 1800;
вты нагру-
участок 3 М — 6 • 50 = 300. Определяем сечение
,<™+°«>-з.ю_ялтг.
46-25
Принимаем ближайшее стандартное сечение 25 мм2.

Трехфазная с пулем Трехфазная с нулем Двухфазная с нулем Трсхфязная
| Однофазное
Двухфазпоо с пулем , Однофазное । Двухфазное
153
1.33
350
Фактическая потеря напряжения
дг/ф -2.5 •^=2,зш.
1Ы2. РАСЧЕТ ТРОЛЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ
Расчет троллейной линии, питающей кран, сводится к выбору сечения угловой стали троллеев (табл. 12 10) по условиям допустимого нагрева тридцатиминутного максимума нагрузки с последующей проверкой его па потерю напряжения.
Ток тридцатимипутного максимума нагрузки определяется по формуле
иЪ,— <1М1>
где Pn = -2---потребляемая мощность, определяемая по номи-
нальной мощности и к. п. д.;
А'зо — коэффициент спроса, определяемый по рис. 12-34, в иаписимости от режима работы крапа и эффектна ного числа двигателей
S'".
Угловая сталь, выбранная по условиям нагрева, проверяется на допустимую потерю напряжения
Д</ = mlnl, где т — удельная потеря напряжения (табл. 12-11);
I — расстояние от точки присоединения питающей линии до конца троллеен;
(12-82)
(12-83)
/п — пусковой ток (пиковый),
(12-84)
21
к — кратность пускового тока;
Z>6 — номинальный ток наиболее мощного двигателя при ПВ = 25%;
У25 — сумма токов всех электродвигателей при ПВ = 25%.
Удельная потеря напряжения и угловой стали
Удельная потеря

50X50X5 00X60X0 75Х75.ХВ

0.07 140
0.08 110 130 168
0,00 125 150 194
0.1 140 171 222
0,11 158 193 250
0,12 177 215 278
0,13 0,14 195 237 Зоб
214 259 334
0-15 232 280 362
О.Ю 250 300 390
0.17 277 334 427
0.18 304 368 472
0.19 331 102 520
0,2 358 43С 562
12-13. ТОКИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ В СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 п
кого замыкания. На величину токов короткого замыкания (т. к. з.) в сетях напряжением до 1000 в оказывают влияние не только активные и индуктивные сопротивления основных элементов короткозамкнутой сети, но также и активные сопротивления всех переходных контактов этой цени (болтовые соединения на шинах, зажимы на вводах и выводах аппаратов, разъемные контакты аппаратов и контакт в месте короткого замыкания). Для сокращения расчетов допускается по учитывать сопротивления одного вида (активные или индуктивные)', если суммарное их влияние на величину приведенного полного сопротивления цени не превышает 10% 181].
Мощность питающей системы практически можно считать неограниченной, а напряжение на зажимах трансформатора со стороны высшего напряжения — постоянным и равным его номинальному напряжению.
352
При мощности питающей системы, в 50 раз большой мощности цехового трансформатора, можно полагать периодическую слагающую т. к. з. на стороне низшего напряжении постоянной, не изменяющейся в течение короткого замыкания. Указанное условие сохра няется только для фабрик, получающих энергию от мощных энергосистем.
Влияние на т. к. а. синхронных компенсаторов, синхронных и асинхронных двигателей не учитывается только для времен третьего периода и более, а также для времен менее третьего периода при мощности одной электрической машины до 100 квт, если они отделены от места короткого замыкания не меньше чем одной трансформацией. Кроме того, при любой мощности, если перечисленные выше электрические машины отделены от места короткого замыкания двумя и более трансформаторами или если ток от машип может поступать к месту короткого замыкания по сети, которая имеет существенное сопротивление 181].
При расчетах т. к. з. в установках до 1000 в обычно мощность системы определяется по начальному значению сверхпереходного т. к. з. и действующего значения установившегося т. к. з. 1т, которые задаются системой.
При этом мощность системы
6С = с. пж* расч, (12-85)
где ж* paC4 — расчетное сопротивление системы до места к. з. в относительных единицах, определяемое по графику в зависимости от отношения р = [100, 501;
в — среднее поминальное напряжение в месте к. з., кв.
В случае, когда значения и Гт неизвестны, за мощность к. з. системы принимают отключающую мощность выключателя So, „, установленного в липни, питающей место короткого замыкания,
Л.8.е=50.,. (12-86)
При таком допущении мощность энергосистемы будет несколько завышена, так как выключатели обычно устанавливаются несколько большей мощности, чем действительная мощность отключения в данной точке сети.
Действующее значение начального сверхпереходного тока
: У'З Uc. в •
(12-87)
Любая энергосистема в процессе эксплуатации по остается постоянной ни по мощности, пи по конфигурации сетей, пи по протяженности линий. Для того чтобы аппараты, выбранные и проверенные по т. к. з., при дальнейшем развитии сети соответствовали своему назначению, суммарное сопротивление системы до цехового
23 Заказ 2Uа 353
трансформатора принимают равным пулю. Это даст упрощение при расчетах т. к. в.
Сопротивление элементов сети определяют по известным зависимостям .
Активное сопротивление линий
г = —10", мом, Vs
(12-88)
где L — длина воздушных или кабельных линий, км.
Удельное реактивное сопротивление линий рекомендуется принимать равным: для воздушных ь.л. = 400 мом/км; для кабельных ж о. к-л. = 80 мом/км; для линий длиной LxK л = х0. L, мом; жк. л. = жо.кл. МОМ.
Сопротивление реакторов определяют ио техническим данным (из каталогов или справочников).
Относительное активное сопротивление трансформатора
(12-89)
Относительное индуктивное сопротивление трансформатора

Сопротивление трансформаторов тока, автоматов, рубильников, контактов принимают согласно даппым, приведенным в литературных источниках [36, 99].
При отсутствии полных и достоверных данных о числе всех контактов и о их переходных сопротивлениях, включая контакт в месте короткого замыкания, рекомендуется 1971 при подсчете токов короткого замыкания учитывать сопротивления всех контактов введением в расчет дополнительного активного сопротивления:
а) для распределительных щитов на станциях и подстанциях — 0,014 ома;
б) для первичных цеховых распределительных пунктов, а также па зажимах аппаратов, питаемых радиальными линиями от щитов подстанции или от главных магистралей, —0,02 ома;
л) для вторичных цеховых распределительных пунктов, а также па зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов, —0,025 ома;
г) для аппаратуры, установленной непосредственно у элоктро-приемников, получающих питание от вторичных распределительных пунктов, —0,03 ома.
Сопротивления элементов электроснабжения обычно подсчитывают
в миллиомах. Если сопротивление элемента задано в относительных единицах, то для перевода в миллиомы пользуются формулой
ж=^Н-10», (12-91)
где х — сопротивление элемента, мом;
z* — относительное сопротивление элемента;
С7П — номинальное напряжение элемента, кв;
S„ — номинальная мощность элемента, ква.
В том случае, когда расчетная схема имеет несколько магнитносвязанных цепей, сопротивления всех элементов цепи к. з. должны быть приведены к одному и тому же базисному напряжению, обычно к линейному напряжению расчетной ступени короткого замыкания ^ст.к.э по формуле
х = х , мом, (12-92)
где х — сопротивление элемента, приведенное к расчетному напряжению ступени к. з. U„. к. 3;
х — сопротивление элемента, рассчитанное для поминального напряжения, мом.
Подставив в формулу (12-92) значения х из выражения (12-91), получим
х - х, 10е. (12-93)
Мощность к. з. SK., можно выразить как
S - Зв тогда
Заменив SK. 3 = So. в можем записать
* = 100. (12-94)
Расчетные напряжения ступени короткого замыкания принимают равными 0,127; 0,23; 0,4; 0,525; 0,69 ква.
Преобразование схем при расчете т. к. з. зависит от системы электроснабжения. При одном трансформаторе и одностороннем питании преобразование схемы сводится к сложению последовательно соединенных активных и индуктивных сопротивлений.
При питании от двух параллельно включенных трансформаторов суммарные сопротивления цепей к. з. определяют по формулам:
(й*>
-ч- - <,2-9б>
23*
355
При-£1-формулы (12-95) и (12-96) упрощаются:
(12-97)
(12-98)
При одинаковом сопротивлении всех фаз наибольшая величина периодической слагающей тока короткого замыкания при трехфазном коротком замыкании, независимо от того, есть нулевой провод или его нет, будет
J(a) _ Нет, к. э _ ^ст, к. з /3 zpr,8 Г;Т |/r|. । < '
(12-99)
В том случае, когда трансформаторы тока установлены не во всех фазах, сопротивления фаз неодинаковы. При вычислении т. к. з. ато положение следует учитывать.
При проверке трансформаторов тока на динамическую устойчивость пользуются формулой
V (2rs -т/’T. т)!+ + т)2 '
(12-100)
где г,. т и хт, т — активное и индуктивное сопротивления трансформаторов тока.
Ударный ток короткого замыкания iy, производящий наибольшие механические действия, можно определить по формуле
^-7^/2/к.с,
(12-101)
где fcy — ударный коэффициент.
Ударный коэффициент для сетей напряжением до 1000 в в отличие от сетей напряжением выше 1000 в значительно меньше. Это объясняется тем, что апериодическая слагающая т. к. з. в цепях напряжением до 1000 в затухает значительно быстрее, чем в сетях напряжением более 1000 в.
Величину Лу можно определить по формуле
(12-102)
Величину ударного коэффициента удобно определять по графику изображенному пл рис. 12-35.
.356
Действующее значение полного тока короткого замыкания за первый период после наступления короткого замыкания
/у = 4 И -2(Лу-1)‘. (12-103)
При приближенных расчетах т. к. а. на главных распределитель..... щитах, питаемых от трансформаторов мощностью 500 --
1000 ква с UK = 5,5%, можно принимать kv — 1,3: при трансформаторах 100-320 ква и UH = 5,5% /гу - 1,2.
При большом удалении точки короткого замыкания от трансформатора ку принимают равным единице. В этом случае имеется в виду, что индуктивное сопротивление по сравнению с активным весьма незначительно (х < 0,3г).
Асинхронные двигате- 1>11С. 12-85. Грифик изменения ударного коэффшщоита ЛИ учитываются тогда, »у « зависимости от поетошшой apeveim г, когда они непосредственно подключены к месту короткого замыкания. Действующее значение периодической составлявшей трехфазного тока к. з. от асинхронного двигателя ла первый период
(12-104)
где £'в и х*д — э. д. с. и индуктивное сопротивление двигателей в начальный момепт короткого замыкания:
/ц.д — номинальный ток двигателя.
В приближенных расчетах принимают = 0,9 и г'а = 0,2, тогда (без учета сопротивления соединительных проводов и кабелей)
4.д-4,5/„.д. (12-105)
Полное значение ударного т. к. з. в месте короткого замыкания от питающей системы и электродвигателей
«у = *у/2’7к.э-1 /2 •4,54.л = 1,41А:/к.з + 6,54.3, (12-106)
Действующее значение полного тока 1у за первый период определяется без учета влияпия асинхронных двигателей, так как величина периодической слагающей от них вследствие быстрого затухания незначительна.
При протекании по проводникам т. к. з. активное сопротивление их увеличивается. Поправка на изменение сопротивления цепи к. з. производится повторным расчетом с учетом изменения активных сопротивлений отдельных элементов.
Сопротивление элемента цепи, которое оно будет иметь вследствие нагрева током к. з.,
(W
г- = гГ11 ________
L ' 1+0,0048о
где г — сопротивление проводника при начальной температуре (до к. а.), мом;
т — коэффициент, равный для меди 22, для алюминия 5; t — время действия т. к. з., сек;
$ — поперечное сечение проводника, мма;
/к. з — ток к. з. из предварительного расчета без учета нагрева (предполагается неизмепяющимся), ка;
0О — температура проводника перед началом к. з.
. Формула пригодна в том
I случае, когда время дей-
I щ ствия т. к. з. не превышает
(12-107)
--too0a
г'"- шг
ШЗ А-Л-ЗЛ l„-S00a Гкф-3 600/5 -
Пример 12-11. На подстанции (рис. 12-30), питающей/дро-билкн.и систему рабочего и местного освещения цеха, установлен трансформатор мощностью 5„.т — 1000 ква. На линии, питающей подстанцию, установлен масляный выключатель ноли нальной мощностью отключения S'ob — 350 000 ква. Шины III 1 от трансформатора до сборных шин алюминиевые 80 X Я мм, L = = 10 и. Участки сборных шин 1П2 алюминиевые 80 X 8 мм, между ответвлениями L = 1 м. Шипы ШЗ тоже алюминиевые 50 X 5 мм, /, = 2 м. На всех участках шин фазы расположены в одной плоскости, с расстоянием между ними а = 240 мм. Автомат А31-40;
Определить токи короткого замыкания в точках KI, К2 и КЗ.
ток короткого замыкания « точке К1. Сопротивление системы, отнесенное к расчетному напряжению системы, .^-=0^7 мои.
Активное сопротивление трансформаторе: в относительных единицах
0.015-40IP
1000
358
Индуктивное сопротивление трансформатора: в_отпосительных единицах
0,0527;
0,0527 40Q2
1000
Сопротивление шип Ш1 [36, 100] приаср = 1,26а = 1,26 240= 300 мм, получим
Переходное активное сопротивление контактов рубильника 14 [36, 100] гр1 = 0,08 мом.
Суммарные сопротивления цепи к. з. до точки 1(1 определяются как сумма последовательно включенных сопротивлений:
активное
индуктивное
полное
11 + *11 = /з,03» 10,357а=10,8 мои.
Ток короткого замыкания в точке К1
По графику (рис. 12-35) находим значение ударного коэффициента при
*2 1 10.357 „,с
21 3,03
Ударный т. к. з. оиределясм только от системы, без учета двигателей, так как'опи подключены к месту короткого замыкапия через значительное внешнее
Действующее значение полного т. к. з. за первый период
Сопротивление шин Ш2 [36, 100|: активное гш2 = 2 • 0,055 — 0,11 мом; индуктивное Жцй = 2 • 0,145 = 0,29 мом.
Сопротивление шип ШЗ [100]: активное гш1 = 2 • 0,177 — 0,354 мом; индуктивное хш3 = 2 - 0,189 — 0,378 мом.
^59
Сопротивление катушек автомата находим в справочниках: гд=;0,12 мои: хд_ 0,084 мом; переходное сопротивление его контактов гАК=0,25 мом.
Сопротивление трансформаторов тока [1001:
активное гт _ = 0,02 мом;
индуктпппоо хг, т = 0,02 мом.
Суммарное сопротивление
ГJ j = Гт+гШ1+ Cpl+Гцц+ Гщз+Гд + Г-ду(-|-Гт, т =
= 2,4 + 0,554 0.08+0,И+0.354--0,12+0,25+0,02 = 3,866 мом;
2ES = Sc+’i+arini-| «ви+ятвз+^д^+^т. т ' жка =
= 0,457 + 8,45 '-1/5 + 0^9 + 0378 14)^5+0,02 = 11,3 мом.
Ток короткого замыкания без учета трансформаторов тока
/,и- ----------------------- 400
1,73 |М 5 •; *13 1,73)' 3366s I 11,32
С учетом трансформаторов тока
j________ (7сТ, к. 3 ...
” 1/(2гх , + Гт. т)’ I- (2*г а + «т. т)’
У(2-3,866,0,02)2+ (2-11,3 + 0.02)’
11.3
Ударный коэффициент при ~~ *у—1.35.
Ударный ток с учетом двигателем [см. формулу (12-106)]. Сопротивление цени от двигателем до места к. а. не учитываем
ty_kv 1,41/к. 32+6,56,. д = 1,35 • 1,41 • 16,75 + 6,5 1,424-40,8 ко.
Действующее значение полного т. к. з. за первый период
/у=/к. »Н+2(4У 1)’=16,75 Vl—2(1,35—1)’--17,9 ка.
3. Короткое замыкание в точке КЗ:
Сонротпвлепие: кабеля СБ 3 X 25 длиной 50 м [100J гк»-= 1,33 -50 = 66,5 мом;
=гК8=0,07- 50 - 3,5 мом;
контактов рубильника Гр» = 0,4 мом [100|.
Суммарное сонротпвлепие
гХ»=гт‘1 гш1+гР1 + гП|В-| Гш8+гр2+гк=2,4-|-0.55 + 0,08+ +0,11 1 • 0.354+04 + 62 = 65,9 мом;
x2s = zc-' Xr+^wi + ^wa Ь 1шз+хкз=0,457 г 8.45+ + 1,45 + 0,29+ 0.378 + 3.5=14,52 мом.
360
Ток короткого яамыкаввя
I u<*. к.» 400
" ” 1.73 ]/rf“4~“ 1.73 /б5,9* + 14.522
Ударный коэффициент при
я2з 14.52
гг 3 65.9
Ударный ток
iy-iyMl/ic. S3-1-1.41-333=4,7 ка.
Действующее значение полного тока к. з. за первый период будет ^у=/к, вз“3,33 ка.
Двигатели отделены от точки к. з. значительными сопротивлениями сети
поэтому ил влияние не учитывается.
12-14. ВЫПОР АППАРАТОВ, ИЗОЛЯТОРОВ
И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ подстанций цехов
Выбор аппарата начинается с определения соответствия его исполнения той среде, где он будет эксплуатироваться. Затем аппарат выбирают по номинальному' току и напряжению, после чего проверяют на динамическую и термическую устойчивость при действии Т. К. 8.
Выбор аппаратов по условиям длительной работы. Выбор полномииаммому напряжению. Надежная работа аппарата в длительном режиме может быть обеспечена при условии правильного выбора его номинального напряжения (указано в заводской табличке аппарата) е- Обычно всегда имеется псболыпой запас электрической прочности, позволяющий аппарату длительное время работать при напряжении па 10—15% выше номинального. Это напряжение называют максимальным рабочим напряжением.
Известно, что при эксплуатации электроустановок имеет место отклонение напряжения, обычно по превышающее 10—15% номинального, поэтому при выборе аппаратов по напряжению должно быть выполнено условие
иия^ину, (12-108)
где U„. у — номинальное напряжение установки.
Выбор по номинальному току. Номинальным током 1„,л аппарата называется ток, длительно протекающий через аппарат при номи-нальпой температуре окружающей среды (308е К) и не нагревающий его токоведущие части выше длительно допустимых значений.
Если аппарат выбран по номинальному току правильно, то не должно возникать опасных перегревов частей аппарата при длительной работе в нормальном режиме. Такой режим работы будет
361
тогда, когда максимальный рабочий ток цепи /ркч. ы в течение £ не превысит номинальный ток аппарата 7н.а, т. е.
а. (12-109)
Если температура окружающего воздуха 0О будет отличаться от стандартной, то длительно допустимый ток 1~л.лоп для расчетных условий охлаждения
где 0ДОП — температура наименьшая из допустимых для отдельных частей аппарата.
При температуре окружающего воздуха ниже 308“ К ток /дл.доп можно повысить относительно 1и.а на 0,0057„,д на каждый градус понижения температуры против стандартной, но всего не более чем на 0,2 1а.а [991.
Когда открытые аппараты встраиваются в шкафы, то их рабочий ток принимается меньше номинального примерно на 20%.
Проверка иа действие токов короткого замыкания. Аппараты распределительных устройств (щитов) на подстанпиях и головных участках токопроводов, предназначенные для отключения сети, проверяются дополнительно по условиям электродинамической и термической устойчивости при протекании токов короткого замыкания.
Проверка аппарата на электродинамическую устойчивость заключается в сравнении величины тока трехфазного или однофазного короткого замыкания при повреждении в расчетной точке сети с максимальным током динамической устойчивости (амплитудным значением) аппарата, который он способен пропускать без механических повреждений.
При проверке на электродинамическую устойчивость для аппаратов должно выполняться условие
»н. дин расч,
(12-111)
где ги. диа — амплитуда максимально допустимого тока, характеризующего электродинамическую устойчивость аппаратов;
*у.раем — амплитуда ударного тока к. в., определяемая расчетом.
Элементы цепи, защищаемые плавкими предохранителями с токо-ограпичинающим действием, проверяются на динамическую устойчивость по току, определяемому расчетным путем, по не выше наибольшего мгновенного значения тока короткого замыкания, пропускаемого предохранителем.
Термическая устойчивость аппарата характеризуется поминальным током термической устойчивости/и-1. у, который аппарат может выдержать без повреждений в течение времени t„. т. у, гарантированного заводом-изготовителем. При прохождении тока к. з. через
362
аппарат или проводник он не должен нагреваться выше максимально допустимой температуры.
При выборе аппарата должно выполняться условие
4. т. А г-У (12-112)
где 1т — установившийся т. к. з. в цепи выбираемого аппарата; «п — приведенное время действия т. к. в.
Приведенное время, соответствующее полному т. к. з., определяется по формуле
где tn. п — приведенное время периодической слагающей т. к. з.;
t„. а — приведенное время апериодической слагающей т. к. з.
Определение времени п производится по графикам (рис. 12-37), для чего необходимо знать дей-
ствительное время отключения сети и отношение начального сверхпереходного тока I" к установившемуся току в месте к. з.,
В том случае, когда расчет т. к. з. произведен при условии питания цепи к. з. от источника неограниченной мощности, принимают
•п. И — *откл*
Определение времени t„. а производится по формуле
*n..~O,50"S.
Значением tn,a можно пренебречь, если время отключения сети больше одной секунды.
Выбор и проверка шин и изоляторов. После выбора шин и изоляторов распределительных устройств по условиям окружающей среды и соответствия их номинальному току и напряжению их проверяют на действие тока короткого замыкания.
Из условия, что напряжение н металле шип по должно быть более 70% временного сопротивления разрыву но ГОСТ, величина напряжения должна быть не более:
медь марки МТ пдоп — 13,7 кн/см® при 0 = 573° К;
алюминий марки АТ оД0П = 6,85 кн/см8 при 0 — 473’ К;
сталь адоп = 15,7 кн/см'1 при 0 = 573° К.
Расчетная нагрузка на опорные изоляторы FpaC4 при установке шипы па изоляторе в горизонтальной плоскости не должна превышать 60% разрушающей нагрузки для выбираемого изолятора, т. е.
Fpac4 = 0,6Fpa.,p. (12-113)
Если шины установлены па головке изолятора на ребро, то в формулу (12-113) вводится коэффициент kh (табл. 12-12), учитывающий увеличение плеча действующего усилия. При этом
Значения коэффициента к/.
3 6 и 10 20 и 35
20—40 0,8 0,8 0,9
50 0,7 0,8 0.8
60 0.7 0,8 0,8
80—100 0,6 0,7 0.8
Кабель, выбранный по номинальному току, напряжению и по допустимой потере напряжения, проверяется ла термическую устойчивость при коротких замыканиях.
Максимальное кратковременное превышение температуры при коротких замыканиях допускаются для силовых кабелей с медными жилами и бумажной
изоляцией при напряжении до 10 кв до —523° К, ас алюминиевыми жилами — до 473° К. Проверка сечения кабеля на термическую устойчивость производится по формуле
(12-114)
где С — коэффициент (для кабелей с медными жилами 6—10 кв С — 140, для кабелей с алюминиевыми жилами С = 05).
Пример 12-12, Кабель марки ААБ на 6 кв сечением 95 нм, выбранный по расчетному току, проверить па термическую устойчивость для условий: /" = = 15 кв; — 8 ка; время действия защиты t3 = 0,5 сек.
Решен и е. Коэффициент
Принимаем время действии выключатели tB = 0,15 сек. Тогда t = tB + ta = 1,5 -|- 0,15 = 0,05 сек.
По графику (си. рис. 12-37) значение 1и, п = 14 сек.
Сочспис по термической устойчивости
806(1
= 8fi,5 миг.
Принятый кабель по термической устойчивости проходит.
выше 1000 в. Предохранители для сетей напряжением выше 1000 в выбираются ио номинальному току и напряжению, после чего проверяются по предельно отключаемому току.
Должно соблюдаться условие
где /ОтиЛ — наибольший ток (по каталогу), отключаемый предохранителем.
Выбор и проверка выключателей нагрузки. При выборе выключателя нагрузки необходимо выбрать и проверить предохранитель но описанной вьтптс методике.
Допустимый ударный т. к. з. выключателя нагрузки
^и. Дни 2s ^у. расч, (12-115)
где iy.paM — расчетный ударный т. к. з., ка.
Допустимая величина наибольшего действующего значения полного т. к. з. 7У. доп должна быть
/у.дрп^Л.рнсч, (12-116)
где /у.расч — расчетное значение действующего значения полного т. к. з., ка.
Выбор высоковольтных выключателей. Выключатели, выбранные по поминальному току, напряжению и месту установки, проверяют по отключаемому току 1„,п и отключаемой мощности S„. и. Должны соблюдаться условия
4.о^/р.о и *S’H.0=s=5’p.o, (12-117)
где /р. 0 — расчетное значение т. к. з. в определенный момент времени (fp.o = | у, ка;
Sp.o — мощность к. з., соответствующая току Z-.0, тыс-ква; t0 — собственное время выключателя;
— время срабатывания защиты.
При времени отключения выключателя, равном 0,1 сек, можно считать, что величина тока 1р.равна начальному току короткого замыкания I". Тогда
и 5и.0>5’. (12-118)
Выбор р7а зъединителей. Эти аппараты выбираются и проверяются по методике, применяемой при выборе выключателей без проверки на ток и мощность отключения.
Выбор трансформаторов тока. Трансформаторы тока выбираются по конструктивному выполнению, номинальному току и напряжению, по классу точности и допускаемой нагрузке. Трансформаторы, выбранные по этим параметрам, проверяют на динамическую и термическую устойчивость токам короткого замыкания.
Выбранный трансформатор тока будет удовлетворять требованиям электродинамической устойчивости, если соблюдается условие
гу < *ли /27^ (12-119)
365
где 7сДпн — коэффициент внутренней электродинамической устойчивости (по каталогу);
7Ы1 — номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока.
Условие термической устойчивости
к. , (12-120)
'Н1
где kt — кратность термическом устойчивости трансформатора тока (по каталогу).
Номинальная мощность трансформатора тока выбирается такой, чтобы она была нс меньше суммы мощностей, потребляемой приборами и теряемой в проводниках и переходных контактах, т. е.
S* й= Д8Г«. П + /?, (г„р+гД (12-121)
где /и8 — номинальный ток вторичной обмотки трансформатора, а;
г0. п — сумма сопротивлений последовательно включенных обмоток приборов и реле, ом;
гпр — допустимое сопротивление проводов, ом;
гк = 0,1 — сопротивление контактов, ом.
Минимальное расчетное сечение проводов определяется по формуле
(12 122)
Расчетная длина Lp зависит от схемы соединения трансформаторов тока:
при схеме полная звезда Lp — L;
при схеме неполная звезда ь(, — 1,5£;
при одном трансформаторе £р = 2L.
Здесь L — длина провода (в один конец), соединяющего трансформатор тока и прибор.
Выбор трансформаторов напряжения. Трансформаторы напряжения выбираются по номинальным параметрам, Для того чтобы трансформатор напряжения не был перегружен, должно соблюдаться условие
(ХС.-.)’ (12-123)
где УР0.п и п — суммарные активная и реактивная мощности катушек приборов, вт.
Мощности катушек приборов приводятся в каталогах или справочниках.
366
Глава 13
ПОДСТАНЦИИ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПУНКТЫ ОБОГА ТИГЕЛЬНЫХ ФА БРИК
1М. РАСПОЛОЖЕНИЕ ГЛАВНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Обогатительные фабрики получают электрическую энергию от районных электростанций или от ТЭЦ. При удалении отЛэнергосистем могут использоваться передвижные дизельные и атомные электростанции.
Для распределения энергии на сниженном напряжении между объектами фабрики на территории фабрики сооружают главную понизительную подстанцию (ГПП). Подстанцию рекомендуется строить с размещением трансформаторов и распределительных устройств на открытом воздухе. Установку в помещении можно принимать только после тщательных технико-экономических расчетов. ГПП располагается по возможности вблизи крупных потребителем электрической энергии (дробилки, мельницы, эксгаустеры и г. и.), т. е. в центре нагрузок. На углеобогатительных фабриках минимальное расстояние от распределительного устройства напряжением 6 кв и выше до очагов угольной пыли должно быть при закрытых РУ пс менее 20 м, а при открытых — не менее 50 м [981.
13-2. ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЛАВНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Схемные решения и конструктивное выполнение ГПП зависит ие только от расположения нагрузок на промышленной площадке фабрики, но и от величины папряжония в линиях впептпого электроснабжения.
При значительной потребляемой мощности или строительстве крупных фабрик в две очереди могут сооружаться две пли более ГПП. Главная понизительная подстанция может быть пристроенной к одному из цехов фабрики с размещением распределительного устройства 6—10 кв в закрытом помещении. В настоящее прсмя ГПП сооружают, как правило, из комплектных узлов и комплектных
367
распределительных устройств до 1000 в и выше 1000 в, изготовляемых па заводах.
На рис. 13-1 приведена схема комплектной трансформаторной подстанции 2КТП-35/6-Ю-ОК мощностью 2 X 10 Мва. Количество
-22000
Рис. 13-1. Комплектная подстанция 2КТП-35/3-10-ОК мощностью 2*10 Мия
отходящих ливий этой подстанции может быть различным, но не должно превышать восьми. Лилия каждого трансформатора состоит из разъединителя 1, отделителя 2, короткозамыкатсля 3, линейного портала 4, на котором установлен вентильный разрядник, трансформатора 5 и распределительного устройства 6. Распределительное
308
устройство открытого типа состоит из двух шкафов ввода 8, шкафа трансформатора напряжении 7, шкафа трансформатора собственных нужд 9, шкафа секционирования шин 11, шкафа разрядника 10, шкафов отходящих воздушных линий 13 и площадки для выкатки тележек 12.
13-3. КОМПЛЕКТНЫЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Комплектные распределительные устройства предназначаются для приема и распределения электрической энергии. Они изготовляются на напряжения до 1000 в и выше 1000 в.
Распределительные устройства (щиты) до 1000 в собираются из комплектных панелей и шкафов. Эти элементы могут иметь в своем составе автоматические или неавтоматические выключатели, а также блоки предохранитель — выключатель (рис. 13-2).
Панели и щиты имеют различное конструктивное исполнение. Панели, например ПО и ПД, открыты сверху и сзади, поэтому из них комплектуют щиты переменного тока, предназначенные для установки в электропомещениях. В отличие от панелей шкафы ШО и ПТД (рис. 13-3) закрыты сверху и сзади съемными стальными листами, а поэтому из них можно комплектовать щиты для уста
новки в производственных помещениях.
Щиты могут устанавливаться непосредственно у стен помещения (прислонного типа) пли па расстоянии (свободно стоящие).
Щиты прислоппого типа, комплектуемые из панелей и пткафов ПО и ШО, обычно устанавливаются в цеховых подстанциях, а свободно стоящие (из панелей и шкафов ПД и ШД) на главных понизительных подстанциях.
с т в а (КРУ) на напряжения 3—6 кв представляют собой металлические шкафы, каморы, блоки или ячейки со встроенными в пих электрическими аппаратами. Такие устройства поставляются заводами-изготовителями в собранном или полностью подготовлением для комплектования виде. По способу размещения электроаппаратов внутри шкафа они делятся на стационарные и выкатные.
КРУ, у которых коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы, разрядники и т. п. устанавливаются на металлоконструкциях, составляющих одно целое с корпусом ячейки (шкафа), называются распределительными устройствами стационарного испол нения.
Если электрические аппараты, входящие в КРУ, размещены па выкатпой тележке, то такие КРУ называются распределительными устройствами выкати ого исполнения.
По условиям защиты от окружающей среды КРУ подразделяются па распределительное устройство внутренней установки, наружной установки и целевого назначения (рудничные, экскаваторные и
24 Заказ 2113
I
370
КРУ внутренней и наружной установки изготовляются как стационарного, так и выкатного исполнения.
КРУ для внутренней установки стационарного исполнения изготовляются различных типов, например КСО, K-XI и K-XX1I.
Камеры КСО (камера сборная одностороннего обслуживания) предназначены для напряжения до 10 кв и номинальные токи до 1000 а. Камеры оборудуются различными коммутационными аппаратами и используются в зависимости от схем первичной коммутации.
Для установок средней и большой мощности изготовляются ячейки КСО-266 на ток до 1000 а. Они могут использоваться для вводов, секционирования, включения отходящих линий, трансформаторов напряжения, разрядников, конденсаторных батарей и трансформаторов собственных нужд.
В цеховых подстанциях малой мощности могут использоваться камеры КСО-366 на напряжение до 10 кв и ток до 400 а.
В ячейках установлены стационарные заземляющие ножи. Привод выключателя и разъединителя, а приборы контроля и защи-ты установлены на фасаде ячеек. Вал выключателя и запирающие штоки разъединителей сблокированы между собой. Это обеспечивает доступ к шинам и линейным разъединителям только при отключенном выключателе.
Для комплектования ячеек только вводов и секционирования изготовляются стационарные КРУ серии K-XI и КРУС на номинальные токи соответственпо 2100 и 1700 а. Эти шкафы рассчитаны па одностороннее обслуживание и устанавливаются так, чтобы их задние стороны находились в одной вертикальной плоскости. В шкафах устанавливаются выключатели МГГ-10 с приводом ПЭ-2.
Ввод или секционирование в обеих КРУ осуществляется при помощи двух шкафов. В одном устанавливаются выключатель и разъединитель, а в другом только разъединитель.
24* 371
На рис. 13-4 изображено КРУ серии КРУС с выключателем МГГ-10.
В конструктивном отношении КРУ серий K-XI и КРУС различаются между собой тем, что в КРУ серии K-XI устанавливается два разъединителя РВ К-10/3000, управляемых одним червячным приводом, а в КРУ серии КРУС — два разъединителя РВЛ-10/2000 с самостоятельными приводами ПР-3.
КРУ имеют блокировки, запрещающие операции с разъединителями при открытой двери в отсек выключателя (K-XI), или снятие сетчатого ограждения выключателя, находящегося за дверью (КРУС).
Для комплектования ячеек вводов и секционирования па высокие электрические параметры (динамическая устойчивость 100 ка, те[>-мпчоская устойчивость 40 ка) применяются КРУ серии К-ХХП. Аппаратура ввода или секционирования в этих КРУ размещается в шкафу выключателя и блоке разъединителя. В шкафу устанавливаются выключатель с приводом, проходные и опорные изоляторы. Сетчатая дверь шкафа имеет электрическую блокировку, которая препятствует открыванию со прп включенном разъединителе. Шкаф также оборудован механической и электрической блокировкой от возможности включения выключателя при промежуточном положении разъединителя, открывания сетчатой двери при включенных разъединителях, включения заземляющего разъединителя при включенных главных разъединителях, включения или отключения главного разъединителя при включенном выключателе, открытых сетчатых дверях и включенном заземляющем разъединителе.
Распределительные устройства стационарного тппа просты по конструкции, но по сравнению с КРУ выкатпого типа тех же параметров имеют ряд недостатков:
1) при выходе из строя коммутационного аппарата перерыв в электроснабжении зависит от длительности ремонта;
2) сборные шины, проложенные открыто, не защищены;
Рис. 13-5. КРУ серив К-111
3) требуется большая затрата времени па осмотры, ревизии и ремонт основных аппаратов ячейки.
КРУ выкатного типа серии K-IIIV, K-VIII, КРУ2-10Э, КРУ2-10П и K-X1I состоят из трех основных узлов: корпуса, тележки и релейного (приборного) отсека.
Па рис. 13-5 в качестве примера приведен шкаф КРУ серии К-Шу с выключателем HM1I-10K и приводом ПЭ-11.
Корпус шкафа (сварной из листовой стали) разделен металлическими перегородками на четыре отсека: тележки 1, сборных шин 3, кабельного 7 и приборного 2 вводов. В отсеке 1 па тележке разме-
373
щаготся основная аппаратура первичных цепей и привод заземляющего разъединителя.
В отсеке сборных шин 3 устанавливаются опорные изоляторы 5, поддерживающие сборные шины 4, и шинные неподвижные первичные разъединяющие контакты 6.
В кабельном отсеке располагаются концевые кабельные разделки, измерительные трансформаторы тока 8, трансформатор защиты от замыканий на землю 9, ножи заземляющего разъединителя 11 и линейные неподвижные первичные разъединяющие контакты 10.
В приборном отсеке располагаются все реле (за исключением указательных) и аппаратура ввода питания и секционирования вторичных шипок.
Указательные реле 12, ключи управления и счетчики электроэнергии 14 устанавливаются ла дверцах приборного отсека. Для размещения реле предусматривается дополнительная съемная панель 13.
Тележка выключателя (сварная) может1 перемещаться па четырех катках. На нои устанавливаются выключатель с приводом, подвижные части первичных разъединяющих контактов, вставка штепсельного разъема с гибким металлическим рукавом.
Тележка имеет три положения: 1) рабочее, при котором она вдвинута в камеру, а штепсельные разъединители и скользящие контакты цепей управления замкнуты; 2) промежуточное, когда тележка выдвинута так, что штепсельные разъединители главных цепей отключены, а контакты цепей управления замкнуты; 3) ремонтное, при котором тележка полностью выдвинута из камеры. При этом штепсельные разъединители и скользящие контакты цепей управления разомкнуты. Токоведущио части, остающиеся под напряжением, автоматически закрываются специальными шторками.
В шкафах с выкатпой тележкой разъединители не устанавливаются. В них разрыв первичных цепей осуществляется специальными разъединяющими контактами: подвижными — на тележке и неподвижными — на корпусе шкафа.
Для соединения вторичных цепей, расположенных в корпусе шкафа и на тележке, имеется штепсельный разъем 17, закрепленный на кронштейне 16 и закрываемый колпаком 15. Монтаж электроаппаратов на выкатной тележке делает их более доступными при осмотрах и ремонтах.
КРУ стационарного исполнения наружной установки серий K-VI, K-VII, КРН, РВНО, СБРУ изготовляются на напряжении 6—10 кв и токи от 400 а (КРН и РВНО) до 2000 a (K-VII).
КРУ стационарного типа могут применяться для ввода, секционирования, подключения отходящих линий, двигателей, трансформаторов напряжения, разрядников и трансформаторов собственных нужд. Выключатели применяются как малообъемпые, так и баковые с приводами па постоянном и переменном оперативном токе.
КРУ наружной установки разделяются па два [или три отсека сплошными металлическими перегородками, что позволяет 374
производить в отсеке высоковольтной аппаратуры и в отсеке управления ремонтные работы без снятия напряжения со сборных шип.
КРУ выполняются брызгозащищенными (рис. 13-6). Для этого в верхней части шкафа над дверьми устанавливается козыре!:, а
зяоъадицитопп; г от — отсек управления
дверные проемы имеют отбортовку. Наружные двери шкафов имеют уплотнения из губчатой резины и запираются внутренним замком. Наружные двери шкафов трансформатора собственных нужд имеют жалюзи.
Привод разъединителя сблокирован с масляным выключателем и дверью. В шкафах СБРУ (сборное РУ) блокировки выполнены при помощи электромагнитных замков.
375
Для обеспечения надежной работы при низких температурах в некоторых КРУ устанавливаются нагревательные элементы для обогрева выключателя и релейного шкафа.
КРУ наружной установки выкатного исполнения серий K-VIy и K-IX. Эти КРУ состоят из двух частей — корпуса и выкатпой тележки. Тележка с масляным выключателем имеет много общего с тележками шкафов для внутренней установки. Ячейки могут иметь как воздушный, так и кабельный ввод. Так же, как и в стационарной ячейке, имеется устройство для подогрева выключателя и релейного шкафа.
1S-4. КОМПЛЕКТНЫЕ ТИПОВЫЕ
ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ
Комплектные трапсформаторпыс подстанции используются в стационарных и временных электроустановках фабрик. Они могут устанавливаться в помещениях и на открытом воздухе. Изготовляются подстанции серии КИТИ па поминальные напряжения 6—10/0,4 кв в нормальном (КНТП-А) и тропическом (КНТП-Т) исполнении.
Подстанции КНТП-А рассчитаны па установку в закрытых помещениях, а также при установке силового трансформатор;! типа ТМЗ со шкафом ввода высокого напряжения серии ВВН на открытом воздухе. Эксплуатация подстанции допускается при температуре окружающего воздуха 268—308° К с относительной влажностью до 70% при температуре 253° К и высоте установки над уровнем моря до 1000 м.
Подстанции КНТП-Т могут полностью устанавливаться в закрытых помещениях или с выносом силового трансформатора ТМЗ наружу. Они могут работать во влажном и сухом воздухе, но не содержащем едких паров или газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Подстанции не рассчитаны для работы во взрывоопасной атмосфере, а также в местах, по защищенных от прямого попадания влаги.
Подстанции выпускаются с одним или двумя трансформаторами мощностью от 630 до 1000 ква. В зависимости от мощности трансформатора и вида его исполнения шкафы ввода высокого напряжения могут быть с плавкими предохранителями или без них.
Распределительное устройство на напряжение до 1000 кв таких подстанций комплектуется из отдельных шкафов. Для вводов используются шкафы П1Н-8Л и ШН-8П, оборудованные автоматическими выключателями АВ-4В, АВ-10В или АВ-20В и трансформаторами тока ТШ-20, ТК-20 или Т11ШЛ. Шкафы для секционирования (1ШН-10 и ШН-10) оборудуются теми же аппаратами, но соединенными по другой схеме. Шкафы отходящих линий могут быть с трансформаторами тока и без пих, например ШН-4, ШН-5.
Элементарная схема соединений одпотрансформаторной подстанции приведена на рис. 13-7. Вводной автомат В2, оборудованный однодвигательпым приводом, включается ключом В7. При этом реле
376
управления Р2 закрывает свой замыкающий контакт в цепи управления автоматом в том случае, если дверь ячейки закрыта, а контакты конечных выключателей В8 и В10 замкнуты.
Отключение автомата может произойти при возрастании тока в защищаемой сети выше тока уставки и при одпофазпом замыкании
тринсфицмиторпых ПОДСТЯНЦИГ мощностью 160 <1 S0), 250 (320),
на корпус на шинах подстанции, когда сработает реле Р1, замыкающее цепь катушки реле Р1. Предусмотрело отключение автомата конечным выключателем Вб при открывании двери ячейки, а также невозможность его включения, если дверь открыта. Блокировка
1И К ,13
9вв
при помощи конечного выключателя D6 работает только при наличии напряжении в сети. В том случае, когда цепь управления обесточена, отключение автомата производится кнопкой механического отключения. Положение автомата (включено, отключено) сигнализируется лампами, питающимися от трансформатора Тр. При отключенном автомате светится зеленая лампа, при включенном — красная, а при аварийном отключении — желтая.
Для наружной установки изготовляются трансформаторные подстанции серии КТПН66 на напряжения 6 -10/0,4—0,232 кв. Подстанции могут работать при температуре окружающего воздуха 238—308° К, но в атмосфере без токопроводящей пыли, химически активных газов и испарений.
Вводы как высшего напряжения, так и низшего могут быть воздушными и кабельными. К воздушным сетям подсоединяются только концевые (тупиковые) подстанции, а к кабельным — как концевые, так и транзитные. На рис. 13-8 приведена принципиальная однолинейная схема соединений трансформаторных подстанций мощностью 160 (180), 250 (320), 400 и 630 ква с кабельными вводами высшего и низшего напряжений.
13-3. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА
И КОМПОНОВКИ ОБОРУДОВАНИЯ ЦЕХОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Распределительные и трансформаторные подстанции на фабриках рекомендуется встраивать или пристраивать к зданиям, в которых располагается основное энергоемкое оборудование. Распределительные устройства комплектуют из рассмотренных выше камер КСО или ячеек КРУ. Для установки оборудования используются площади, свободные от технологического оборудования, например, мод бункерами, галереями и т. п. На рис. 13-9 приведено несколько вариантов компоновки РУ напряжением до 10 кв с камерами КСО.
В закрытых подстанциях масляные трансформаторы обычно устанавливаются в камерах, расположенных на первом этаже. В том случае, когда трансформатор устанавливается выше второго этажа, он должен быть с негорючим наполнением или сухим. Обычно каждый масляный трансформатор устанавливается в отдельной камере. Это требование не распространяется па установку сухих трансформаторов или заполненных негорючей охлаждающей жидкостью.
Два масляных трансформатора мощностью до 1090 ква каждый могут устава вливаться в общей камере, если они имеют общее назначение и рассматриваются как один агрегат. Трансформаторы мощностью до 400 ква (до двух штук) разрешается устанавливать в РУ до и выше 1000 в с отделением их одни от другого и от остального помещения несгораемой перегородкой. На каждой подстанции может быть установлено не более трех масляных трансформаторов сум марной мощностью не свыше 2000 ква [811.
—
На открытых КТП устанавливают не более двух масляных трансформаторов по 1000 ква.
Установка трансформаторов суммарной мощностью более 2000 ква в допускается по согласованию с органами Государственного пожар-J ного надзора.
При определении места установки и компоновки подстанций необходимо учитывать не только сосредоточения нагрузок, но и микроклимат электропомещений или цехов, где помечается сооружение подстанций. В помещениях с нормальной средой и в машинных
помещениях широко применяются комплоктпыо трансформаторные подстанции с сухими трансформаторами. В сырых цехах устанавливаются трансформаторы с масляным охлаждением или негорючей ясидкостью. Применение комплектных подстанций и РУ снижает стоимость подстанций, так как упрощаются строительные работы и облегчается монтаж. Внутри корпусов с пыльной средой разрешается устанавливать трансформаторы мощностью до 1000 ква при надежной вентиляции трансформаторных камер п выкатывании трансформаторов в изолированный от цеха коридор. При размещении подстанций внутри корпусов выделяются специальные пролеты или помещения.
Различные варианты компоновки подстанций подробно рассмотрены в литературе 137].
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И СЕТЕВА Я А ВТО И А ТИКА
А-Л ОНЩИК ПОЛОЖЕНИЯ
В процессе эксплуатации в электрических установках фабрик могут возникнуть различные отклонения от нормального режима. Если не предусмотреть специальных видов защиты, незначительные неполадки могут перерасти в тяжелые аварии и привести к длительному перерыву в подаче электрической энергии. Для предотвращения возникновения и распространения аварий в электрических сетях обогатительных фабрик применяются следующие основные виды защит: 1) от сворхтокон — от короткого замыкания; 2) от перегрузок; 3) от недопустимого падения или полного исчезновения напряжения; 4) отдельных аппаратов или их частей от нагрева до температуры, превышающей допустимое значение; 5) специальные виды (газовая, от замыкания на землю и т. п.).
Защита должна обладать следующими основными качествами:
1) селективностью (избирательностью), т. е. отключать только поврежденный элемент установки в зоне действия защиты;
2) минимальным променом срабатывания, т. е. обладать необходимым быстродействием;
3) чувствительностью it повреждениям в защищаемой зоне;
4) надежностью в сочетании с простотой и дешевизной.
W-2. ЗАЩИТА ЛИНИЙ
Во время эксплуатации линии могут нагреваться не только расчетными токами нагрузки, но и токами, возникающими при отклонениях от нормального режима, например при коротком замыкании, пуске или самозапуске двигателей, а также при технологических перегрузках.
От токов короткого замыкания и перегрузок сети должны иметь защиту, обеспечивающую отключение аварийного участка.
380
Сети напряжением до 1000 в защищаются от тонов короткого замыкания плавкими предохранителями и автоматическими выключателями. Номинальные токи плавких вставок и токи уставок автоматов, устанавливаемых для отдельных участков сети, выбирают по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников. При этом защита не должна срабатывать при возрастании тока во время пуска или самозапуска двигателей, а также при пиковых технологических перегрузках.
Номинальный ток плавкой вставки в для инерционных предохранителей определяется но длительному расчетному току липин /д. р. При этом должно соблюдаться условие
Ап.>>Л.Р. (14-1)
Определение тока плавкой вставки безынерционных предохранителей и уставки максимальных реле автоматических выключателей, предназначенных для защиты линий, производится по максимальному кратковременному (пиковому) току.
Для ответвления к одиночному двигателю пиковый ток
/п.к->Л/к, (14 2)
где к — кратность пускового тока по отноптению к поминальному; 1„ — номинальный ток двигателя, а.
Для радиальных лилий, питающих группы электронриемннков, и для магистралей величина пикового тока
/р + (* -1) Ль И, а. (14-3)
где 1Р — ток получасового максимума нагрузки, а;
1„. н — номинальный ток того двигателя, у которого пусковой ток является наибольшим, а.
Ток плавкой вставки определяется делением пикового тока на коэффициент а тепловой перегрузки плавкой вставки.
Ток плавкой вставки для защиты магистрали
(14-4)
Величина коэффициента тепловой перегрузки принимается в зависимости от вида защищаемой сети.
При защите ответвлений к одиночным двигателям с редкими и легкими пусками (время пуска не более 2—2,5 сек) таких механизмов, как вентиляторы, насосы, питатели, грохоты и т. и., а — 2,5. При защите ответвлений к одиночным двигателям с тяжелым пуском (дробилки, центрифуги, тяжелые конвейеры и т. н.) с - 1,6 - 2. Для защиты двигателей ответственных механизмов независимо от условий пуска а = 1,6. При защите магистрали, питающей силовую или смешанную нагрузку, « = 2,5.
(381
Ток плавкой вставки для защиты сварочного аппарата
7п.в>1,27’н.с/ПВ, а,
(14-5)
гДе Л. с — номинальный ток сварочного аппарата при его номинальной продолжительности включения, а;
ПВ — номинальная продолжительность включения аппарата, выраженная в долях единицы.
При отсутствии данных, необходимых для пользования формулой (14-5), ток вставки можно принимать равным длительно допустимому току нагрузки на провод, которым подключен сварочный аппарат.
При защите линии с осветительной нагрузкой величина плавкой вставь* и
In. в Ль иягр, в, (14-6)
где 1Е, вагр — номинальный ток нагрузки линии, а.
Ток уставки автоматического выключателя зависит от устройства расцепителя, назначения защищаемой сети и характера повреждения, от которого установлена защита.
Ток уставки автоматов, имеющих только мгновенное действие
расцепителя,
1,2Л1ИК.
(14-7)
Для автоматов с комбинированными и тепловыми расцепителями ток уставки
/у^1,2/р. (14-8)
Для ответвления к одиночному электродвигателю за максимальный кратковременный ток линии принимают пусковой ток электродвигателя.
Величина уставки максимального реле при защите осветительной линии
/у>3/н.ввгр, а. (14-9)
После того как по найденным токам будут выбраны стандартные плавкие вставки или уставки и принят тип автомата, их проверяют на кратность току короткого замыкапия, а плавкую вставку, кроме того, — на минимально допустимое сечение провода.
В сетях с глухим заземлением нейтрали ток короткого замыкания должен превышать в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или номинальный ток расцепителя автомата, имеющего обратно зависимую от тока характеристику. В случае, когда выключатель имеет только электромагнитный расцепитель, ток короткого замыкания должен быть равен величине уставки мгновенного срабатывания, умпожеппой па коэффициент, учитывающий разброс (по данным каталога) и на коэффициент запаса 1,1. Если данных о нестабильности характеристики автомата пот, то
382
кратность тока короткого замыкания величине уставки автомата принимают равной 1,4 для автоматов с номинальным током до 100 а и и 1,25 — для других.
Кратность токов двух- и трехфавпого короткого замыкании в сетях с изолированной нейтралью должна быть пе меньше, чем для сетей с глухим заземлением нейтрали.
Проверка на кратность по производится, если сеть защищается только от т. к. з., а защитные аппараты но отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам имеют кратность не более: 300% номинального тока плавких вставок предохранителей; 450% тока уставки автомата с отсечкой: 100% поминального тока расцепителя автомата с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой; 150% тока трогания расцепителя автомата с регулируемой обратно зависимой оттока характеристикой. При наличии в автомате отсечки кратность тока срабатывания се по ограничивается.
Кроме защиты от т. к. а., некоторые сети па фабриках должны защищаться от перегрузки. К таким сетям относятся сети в цехах фабрик, выполненные открыто проложенными незащищенными изолированными проводами с горючей оболочкой и осветительные сети в пожароопасных помещениях (сушилки угля и т. п.), выполненные защищенными проводами, проложенными в трубах или в несгораемых строительных конструкциях, а также любые сети во взрывоопасных помещениях фабрик.
Для сетей, защищаемых от перегрузки, плавкие вставки или расцепители автоматов выбираются по расчетному току с учетом пиков тока, а проводники — по расчетному току, однако длительно допустимая токовая нагрузка при этом должпа быть не менее:
а) 125% номинального тока и.тапкой вставки или уставки автомата, имеющего только максимально-токовую отсечку, — для сетей, выполненных проводниками с резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией, кроме прокладываемых в певзрытю-онаспых цехах фабрик, для которых допускается 100%;
б) 100% номинального тока расцепителей автомата с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой - - для проводников всех марок;
в) 100% номинального тока планкой вставки или тока уставки автомата, имеющего токовую отсечку, — для кабелей с бумажной изоляцией;
г) 100% тока трогания расцепителей автомата с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой — для проводов и кабелей с резиновой и аналогичной ио тепловым характеристикам изоляцией;
д) 80% тока трогания расцепителей автомата с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой -- для кабелей с бумажной изоляцией;
е) 100% номинального тока электродвигателя — для проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям в невзрывоопасных помещениях фабрик.
383
Места установки аппаратов защиты. Аппараты защиты устанавливаются в доступных для обслуживания местах, но так, чтобы была исключена возможность их механического повреждения, а работа с ними исключала опасность для обслуживающего персонала. Кроме того, аппараты следует устанавливать в месте присоединения защищаемых проводников к питающей линии. Правилами допускается относить аппарат от питающей липки на расстояние до 3 м, по этот участок сети должен быть проложен в трубах или иметь негорючую оболочку. Открытая прокладка на этом участке допускается в непожароопасных помещениях фабрик по несгораемым поверхностям. Сечение проводников участка от линии до аппарата может быть меньше питающей линии, но не менее сечении проводов после защитного аппарата.
Для ответвлений от магистрали, выполняемых в труднодоступных мостах, защиту можно устанавливать и далее 3 м, но не более чем па 30 м. Присоединение в этом случае к магистрали выполняется проводниками с негорючей оболочкой, проложенными в трубах. Сечение ответвлений принимают не мспсо расчетного и в то же время не ниже 10% пропускной способности защищаемого участки магистрали.
При защите сетей плавкими предохранителями опи устанавливаются па всех нормально ггезаземленных полюсах или фазах.
В сетях цехов углеподготовки, сушки, углсподъема (на фабриках, обогащающих газоносные угли) плавкие предохранители в двухпроводных цепях с нулевым проводом устанавливаются как в фаз-пом, так н в нулевом проводе (для заземления прокладывается третий ировод).
При защите сетей автоматическими выключателями максимальные расцепители устанавливаются па всех нормально поэаземлен-ных полюсах и фазах. Установка двух расцепителей допускается в трехфазной сети переменного тока с изолированной нейтралью. В двухпроводных сетях однофазного или постоянного тока расцепитель устанавливается в фазе (полюсе).
Максимальные расцепители в нейтральных проводах допускается устанавливать при условии, что при их срабатывании отключаются все остальные проводники.
Цеховые линии напряжением 3-10 кв относятся к сетям с малым током замыкания па землю. Для таких линий предусматривается устройство релейной защиты от многофазных замыканий, а также однофазных замыканий на землю.
Защита от однофазных замыканий на землю может' действовать как на сигнал, так и па отключение.
В настоящее время на фабриках применяются сети с заземленной и изолированной нулевой точкой трансформатора. В сети с заземленной пулевой точкой трансформатора защита линии от междуфазных и однофазных коротких замыканий должна действовать на отключение. Если пулевая точка трансформатора по заземлена, то на отключение работает только защита от междуфазных коротких замыканий,
384
а при замыкании одной фазы на землю защита действует па сигнал.
Схема защиты линий во многом зависит от наличия на линии реактора, характера нагрузки, наличия в конце линии отключающего устройства, способов питания (одностороннего или двустороннего).
Пусковыми органами максимальной токовой защиты служат максимальные токовые реле, а замедляющими — реле времени.
Максимальная токовая защита, выполненная реле типа PTU, ИТ-80, РТ-80, в которых оба органа совмещены, называется максимальной токовой защитой с зависимой характеристикой времени срабатывания.
Максимальная токовая защита, в которой используются токовые реле мгновенного действия ЭТ-520 или РТ-40, а выдержка времени создается отдельными реле ЭР» или РВМ, называется максимальной токовой защитой с независимой характеристикой времени срабатывания.
На рис. 14-1 представлены схемы защиты воздушных одиночных нереактировапных линий.
25 Зака» 2112 385
Ток срабатывания реле максимальной токовой защиты отстраивается от рабочего тока линии. При этом учитываются броски тока при самозапуске двигателей и токов намагничивания трансформа торов.
Ток срабатывания токовьх реле максимальной токовой защиты
(14-10)
где
н — 1,1 4- 1,25 — коэффициент надежности;
кс э = 2 4~ 3 — коэффициент самозапуске, учитывающий бросок тока двигателей при самозапуске;
= 0,80 4- 0,85 — коэффициент возврата;
7К. max — максимальный ток нагрузки, а.
Топ срабатывания можно определить по номинальному току защищаемого оборудования, если неизвестен коэффициент самозапуска,

(14-11)
Уставка пусковых токовых реле (вторичный ток срабатывания)
(14-12)
где ксх — коэффициент схемы (при соединении трансформаторов в полную или неполную звезду fccx — 1, а при соединении в неполный треугольник или на разность токов двух фаз Лих = 1.73);
к\ т — коэффициент трансформации трансформаторов тока. Коэффициент чувствительности защиты
*ч_^е!">2, (14-13)
где 1К шт — минимальный ток короткого замыкания.
Схемы защиты рёактированных линий с применением максимальных токовых реле и реле времени приведены па рис. 14-2.
При защите одиночных кабельных линий от междуфазпых коротких замыканий применяется токовая отсечка без выдержки времени. Ток срабатывания отсечки выбирают, исходя из условий сохранения напряжения на шинах подстанции при коротком замыкании не менее (0,5 4-0,6) UH. Ориентировочно [100]
(14-14)
где !„ — поминальный ток линии, а;
— результирующее сопротивление системы до шин в относительных единицах, отнесенное к . номинальному току линии.
386
Защита от замыканий на землю линий, ио которым передается энергия от главной подстанции к цеховым, выполняется с действием на сигнал. Линии, питающие экскаваторы, оборудуются защитой, действующей на отключение. Для защиты от замыкания на корпус применяются специальные трансформаторы тока пулевой последовательности и реле тока ЭТД.
На кабельных линиях, питающих дробилки, мельницы и другие машины и механизмы, когда возможна перегрузка линии, устанавливается защита от перегрузки. Такая защита выполняется в одно-рслейном исполнении с действием па сигнал.
На рис. 14-3 приведены схемы защиты кабельных линий с масляными выключателями (рис. 14-3, а и б) и с выключателями нагрузки (рис. 14-3, в).
Максимальная токовая защита плавкими предохранителями (см. рис. 14-3, в) дает возможность выбирать сечение кабеля по допустимому нагреву рабочими токами и не проверять на термическую устойчивость к токам короткого замыкания. При этом сечение кабеля, а следовательно, и стоимость липни будут меньше.
Шинопроводы защищаются от многофазных замыканий с помощью токовой отсечки.
Ток срабатывания защиты
/ер.»«МЙ\т«, а, (14-15)
где к, — коэффициент надежности отстройки;
^к/з.кях — максимальное значение тока повреждения в место установки защиты при трехфазном коротком замыкании за реактором, установленным на ответвлении от шинопровода, или за промежуточным трансформатором.
Защита должна обладать необходимой чувствительностью к повреждениям шинопровода. Опа отстраивается от влияпия синхронных двигателей при коротком замыкании на шинах источника питания.
При отстройке от составляющей тока повреждения от синхронных двигателей
Лр.,&(1,2 + 1,3)7С.Я. (14-16)
Если токовая отсечка не удовлетворяет надежности, применяют более сложные защиты.
14-3. ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЕЙ
Комплекс защитных устройств зависит от мощности двигателей и их номинального напряжения.
Асипхроппые двигатели на напряжение до 1000 в, мощностью до 100 квт защищаются от токов короткого замыкания и перегрузки. Защита от токов короткого замыкания осуществляется максимальными токовыми реле или плавкими предохранителями.
Уставка максимального токового реле автомата, защищающею двигатель с короткозамкнутым ротором, определяется по формулам (14г7) и (14-8), а ток плавкой вставки предохранителя — по формуле (14-4). В обоих случаях вместо пикового тока принимают пусковой ток двигателя.
388
От перегруаки двигатели защищаются тейповыми реле, в игр» нательный элемент которых выбирается по номинальному нанряжи-пию и току защищаемого двигателя.
Защита асинхронных двигателей выше 100 квт, напряжением до 1000 в (рис. 14-4) отличается тем, что нагревательные элементы реле тепловой защиты включаются не последовательно в главную цепь, а через трансформаторы тока. Обычно для включения реле ТРП используются трансформаторы тока Tit, соединяемые в неполную звезду. Для защиты дни гателя от значительных кратковременных перегрузок в обратный провод трансформаторов тока включают токовое реле.
Описанная схема применяется для защиты двигателей короткоконусных дробилок среднего и мелкого дробления ККД, КСД и КМД-
При длительных перегрузках тепловая защита отключает двигатель, а при кратковременных перегрузках реле РЗ дает сигнал на прекращение загрузки дробилки.
Защита асинхронных двигателей напряжением выше 1000 в плавкими предохранителями или выключателями нагрузки по обеспечивает надежности работы. Для таких двигателей применяют релейные защиты от междуфазлых коротких замыканий, от однофазных замыканий на землю, от токов перегрузки и защиту минимального напряжения.
.189

Питание двигателя осуществляется по двум кабелям, как это делают, например, на дробилках ККД-1500, поэтому в каждом питающем кабеле (рис. 14-5) устанавливают по два комплекта трансформаторов тока — один для защиты, а второй для измерительных приборов.
Максимальная токовая защита с зависимой характеристикой времени срабатывания выполнена по одпорелейной схеме с помощью реле Р1. которым осуществляется токовая отеочка и защита от перегрузки. Реле Р1 включается в общий провод системы защиты из двух комплектов трансформаторов тока ТТ1—ТТН.
Защита минимального напряжения осуществляется с помощью реле напряжения РЗ. Для защиты от однофазных замыканий на землю установлено токовое реле Р2, которое замыкает цепь катушки отключения масляного выключателя.
Один из вариантов защиты синхронного двигателя (мельницы) приведен на рис. 6-7.
Для двигателей мощностью более 2000 квт разработана схема релейной защиты [50], в которой от междуфазных коротких замыканий применена дифференциальная защита в одпорелейном исполнении.
14-4. ЗАЩИТА ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
В цеховых подстанциях обогатительных фабрик устанавливаются трансформаторы до 1600 ква. Они могут работать раздельно или совместно (параллельно) на общую нагрузку. В зависимости от мощ пости трансформаторов и схем их включения применяются различные защиты.
При выборе защиты следует отдавать предпочтение простейшим схемам, естественно, без ущерба надежности работы трансформатора.
На цеховых трансформаторах устанавливается максимальна» токовая защита. Защиты от однофазных замыканий на землю на стороне низшего напряжения применяются тогда, когда обмотки соединены но схеме звезда — звезда с нулем.
Максимальную токовую защиту наиболее просто можно осуществить плавкими предохрапптелями. Защита плавкими предохранителями с выключателями нагрузки (рис. 14-0) применяется для трансформаторов мощностью до 1000 ква, напряжением до 10 кв, а также для трансформаторов мощностью не более 2500 ква при напряжении 35 кв. если отключаемая мощность короткого замыкания пе более 200 000 ква.
В зависимости от плавкой вставки, установленной в предохранителе НК, можно обеспечить защиту трансформатора от внутренних поврещдсиий и междуфазных коротких замыканий на его выводах.
Защита от однофазных замыканий на землю осуществляется автоматом В2 с максимальными расцепителями в каждой фазе (см. рис. 14-6, а).
Трансфюрматоры мощностью от 400 ква и выше должны иметь газовую защиту.
390
Релейная защита может выполняться с применением реле прямого или косвенного действия.
оММЗ"» ишаке кнцгзив
Рис. 14-6. Схемы защиты трансформаторов Geo мшмяных выключателей
Применением реле прямого действия РТМ обеспечивается максимально-токовая защита и защита от однофазных замыканий (рис. 14-7, а и б).

Рис. 14-7. Схемы яащи-ты'" трансформаторов с
маслпцыми Пыг-Чичогс-
лч/гак! ящгзн/ Ч'1/цгзк!
Защиты, выполненные с реле косвенного действия ИТ с зависимой от тока характеристикой (рис. 14-7, в), рекомендуются для трансформаторов с масляным охлаждением, устанавливаемых в помещении фабрики.
391
Ток срабатывания реле максимальной токовой защиты отстраивается от максимального тока нагрузки с учетом самозапуска двигателей
а- О4'17)
где к„ = (1,3 4- 1,5).
Защита от однофазных коротких замыканий, когда трансформатор глухо присоединяется к шинам или шинопроводу, осуществляется при помощи трансформатора нулевой последовательности.
Газовая защита (или защита от повышения давления) внутрицеховых понижающих трансформаторов (мощностью 630 ква и выше) работает на сигнал и на отключение без выдержка времени (см. рис. 14-6, е). Если трансформатор подключается к шинам без выключателя, допускается работа газовой защиты только на сигнал.
При параллельной работе трансформаторов мощностью 400 ква и более илп при раздольной работе, но при наличии ЛВР в зависимости от вероятности и величины возможной перегрузки предусматривается максимальная токовая защита с действием на сигнал.
При защите параллельно работающих трансформаторов максимальный ток нагрузок
,т»х = —уЛ.тр. (14-18)
где т — максимально возможное количество одновременно работающих, параллельно включенных трансформаторов.
14-5. ЗАШИТА КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕИ
Конденсаторные батареи напряжением выше 1000 в защищаются от междуфазных токов Короткого замыкания плавкими предохранителями или максимально-токовой защитой мгновенного действия.
Номинальный ток плавкой вставки

/п.в-(0,25-:-3)/„.к(г>,.
(14-19)
где /о.к<г) — номинальный ток конденсатора или группы.
Ток срабатывания максимальной токовой защиты
ЛР.3 = (2н-2,5)/н.б, (14-20)
где 7„ в — номинальный ток всей батареи.
Индивидуальная защита каждого конденсатора или группы от междуфазных замыканий осуществляется плавкими предохранителями.
Батареи напряжением до 1000 в защищаются плавкими предохранителями или максимальными реле (рис. 14г8). Индивидуальная зашита конденсаторов или их группы не предусматривается.
92
14-6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ВНУТРЕННЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ФА ИРИК
Повышение надежности электроснабжения за счет содержания обслуживающего персонала на понизительных или распределительных подстанциях приводит к значительным эксплуатационным расходам. Применение средств автоматики позволяет не только сократить постоянный дежурный персонал, но и значительно повысить надежность электроснабжения.
Автоматизация электроснабжения обеспечивается устройствами сетевой автоматики, самозапуском электродвигателей и диспетчерским управлением. Сетевая автоматика, применяемая ла фабриках, включает в себя устройства автоматического повторного включения (ЛПВ) и устройства автоматического включения резервного питания (АВР).
АПВ предназначено для восстановления питания потребителей за минимально возможное время после отключения их устройствами защиты. При этом ряд повреждений в системе, таких, как короткие замыкания, возникающие из-за атмосферных явлений или попадания на провода посторонних пред
метов, перекрытия изоляторов и т. п., могут самоликвидироваться.
АПВ применяется на отходящих от подстанций магистральных кабельных и воздушных линиях напряжением выше 1000 в. В зависимости от вида привода масляных выключателей применяются различные типы АПВ. Механическое АПВ применяется при ручных пружинных и грузовых приводах, а электрическое ЛПВ — при любых приводах с дистанционным управлением.
Механическое АПВ для приведения в действие привода не требует источника энергии. Включение выключателя происходит под действием пружины, которая заводится после срабатывания привода, посредством двигателя М (рис. 14-9). После взвода пружипы двигатель конечным выключателем отключается, а замыканием контактов КН подготавливается цепь катушки Р1. При установке ключа п положение «Включено» катушка Р1, обтокаясь током, освобождает пружину и выключатель включается. Для обеспечения АПВ пружина заводится вновь. Готовность АПВ сигнализируется лампой Л.
При отключении выключателя релейной защитой блок-коптакты масляного выключателя В создают цепь катушки Р1 (как и при включении ключом). Одновременно замыкаются контакты КА
393
и подается сигнал аварийного отключения масляного выключателя.
Если за время работы АПВ неисправность не ликвидировалась, то выключатель под действием защиты отключится повторно. Вторично AIIB не сработает, так как пружина привода окажется не заведенной (контакт КП разомкнут).
Выключатель можно отключить вручную ключом 131. Вывод АПВ из работы осуществляется снятием перемычки П.
Механическое AIIB имеет недостаток, заключающийся в том, что невозможно регулировать время срабатывания.
АПВ с электромагнитным приводом выключателя осуществляется с помощью специальных реле РПВ-58, РПВ-258 и РПВ-358.
АПВ с реле РПВ применяется в том случае, когда па подстанции имеется постоянный оперативный ток. Импульс на включение подается в результате несоответствия заданной последней операции «Включить» действительному отключенному положению выключателя в результате действия устройств защиты. Схема АПВ линии с односторонним питанием, оборудованная выключателями с электромагнитным приводом, изображена на рис. 14-10.
394
При нормальной работе линии, когда выключатель включен, ключ В1 находится в нулевом положении. Переключатель В2 уста повлек в положение А (автоматика), поэтому конденсатор С заряжен. При срабатывании релейной защиты замыкается контакт 3. Катушка Р2 обтекается током и масляный выключатель отключается, но ключ В1 при этом остался в среднем положении, а пе в положении «Отключено». Наступило несоответствие между положением ключа и положением масляного выключателя.
Реле Р6 получает питание (закрылся блок-коптакт В) и своим замыкающим контактом Р6 создает цепь тока реле времени РЗ. По истечении выдержки времени реле РЗ своим замыкающим контактом РЗ включает параллельную обмотку реле Р4на конденсатор С. Реле Р4, включившись, замыкающим контактом Р4 создает цепь катушки контактора К1, включающего в работу электромагнитный привод. П роисходит включение масляного выключателя. Последовательная обмотка реле Р4, в цепи которой находится контакт Р4 этого же реле, способствует самоудоржанию реле по включенном положении, чем обеспечивает надежное включение вы
ключателя. После включения выключателя блок-контакт В размыкается, реле Р6 теряет питание и открывает свой контакт Р6 в цепи реле РЗ. Схема возвращается в исходное положение.
Если неисправность за время действия АПВ не ликвидировалась, выключатель под действием защиты отключится повторно. АПВ вторично пе может сработать, так как конденсатор С разрядился при первом действии АПВ, а зарядиться для повторного включения нс успел.
При отключении выключателя ключом В1 система АПВ прекращает действовать в связи о тем, что конденсатор С разряжается не па реле Р4, а на сопротивление R. Для исключения многократных включений при неисправности реле Р4 становлепо реле с двумя обмотками.
В сетях до 1000 в автоматическое повторное включение применяется только для ответственных электродвигателей. Особенность работы ДИВ в этом случае (рис. 14-11) заключается в том, что к сети, питающей двигатель, через выпрямитель подключается реле времени, например, РЭ 513, контакты которого шунтируют пусковую кнопку. При исчезновении напряжения якорь реле отпадает не сразу. Когда перерыв в электроснабжении меньше выдержки времени реле, двигатель работает в режиме самозапуска. Если же перерыв превысит длительность уставки реле, то двигатель отключается от сети. Время
395
максимально допустимого перерыва в питании двигателя определяется выдержкой роле времени.
Автоматическое включение резерва (АВР) заключается в восста-
новлении электроснабжения потребителей присоединением резерв
ных источников питания взамен отключенных защитой. Для потре-
бителей до 100Q в АВР применяется только для ответственных потребителей.
При экспл у атации двухтрансформаторных подстанций применяется АВР па низком напряжении при помощи автоматов с дистанционным электромагнитным или электро-двигательным приводом, а также посредством контакторов, На рис. 14-12 изображена схема АВР па низком напряжении секционного автомата. В исходном положении автоматы ВЗ и R5, защищающие трансформаторы с низкой стороны, включены, а автомат В4 отключен. Ключ В1 установлен в положение АВР. Реле ВЗ, Р4. PG, Р12 и Р13 включены. При снижении напряжения мепее уставки роле напряжения Р12 и Р13 они отключаются и создают цепь реле Р1, которое с выдержкой времени замыкает цепь отключающей катуптки Р2 автомата ВЗ. Замыкающий контакт R3, шунтируя ключ В2, создает цепь
реле Р5. Последнее своими
контактами включает двигатель привода автомата В4. Когда автомат В4 включается, контакты 2—3 и 7—3 (см. таблицу замыкания контактов) размыкаются и реле Р5 отключает двигатель М привода автомата. Кроме того, автомат при включении размыкающим контактом В4 разрывает цепь реле Р4, исключая возможность повторного включения. Вручную автомат В4 отключается или включается

ключом В2. В цеховых подстанциях в сетях напряжением выше 1000 в АВР на переменном токе устанавливают па вводах и секционных выключателях. На рис. 14-13 приведена схема АВР линии, оборудованной выключателями с грузовым или пружинным приводом. При исчезновении напряжения на шипах подстанции вследствие отключения рабочей линии роле Р4 и Р5 обесточиваются и своими замыкающими контактами Р4 и Р5 создают цепь реле Р1. Реле Р1 с выдержкой времени закрывает контакты в цепи отключающей катушки Эмо, вследствие чего выключатель Bi отключается. Выключатель В1,
Рабочая линия Резервная линия
в!
СП
В цепа подъема груза
отключившись, своим блок-контактом В1 создает цепь включающей катушки выключателя Эме (контакты 2КПГ1 при поднятом грузе или заведенной пружине замкнуты), который включает резервную линию. Для того чтобы не произошло повторное включение выключателя В2 при неисправном блок-контакте В1 (в результате чего будет поднят груз или заведена пружина), установлено реле РЗ.
1W. САМ ОЗ А ПУ С К ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Во время работы механизмов возможно кратковременное снижение или исчезновение напряжения в питающей сети. Для повышения надежности работы ответственных механизмов применяется система самозапуска двигателей.
Режим самозапуска асинхронных и синхронных двигателей аналогичен грунтовому пуску их с любой скорости, до которой двигатели затормозились за время снижения или исчезновения напряжения.
'397
Минимальное значение остаточного напряжения <70ст, зависящего от характера присоединенных потребителей, частоты пуска или самозапуска, а также способа питания двигателей, пе должно быть ниже заданной величины U-,.
При объединении силовой и осветительной нагрузок, когда происходят частые пуски и самозапуски, U, ™ (0,9) Uo„, а при
редких и кратковременных пусках U3 = (0,8 — 0,85) Uo„. Если нагрузки не объединены, то V, — (0,75 4- 0,8) ГУ0„ при любых условиях пуска или самозапуска. Кроме того, остаточное напряжение должно быть таким, чтобы вращающий момент двигателя Мл, находящегося в самозапуске, был больше статического момента сопротивления механизма Мс,
МА>М<.
(14-21)
Остаточное напряжение на двигателе
(14-22)
где Г7рнсч ~ О'роСЧ fcT — расчетное напряжение, приведенное к стороне низшего напряжения трансформатора;
/1Т — коэффициент трансформации трансформатора;
2Я = у=~~ — сопротивление двигателя;
.г.,. — сопротивление трансформатора.
Если питание двигателя осуществляется чероз реактор, то в формуле (14-22) вместо сопротивления трансформатора принимают сопротивление реактора и ?.;рДСЧ — Г>гр,м.
Скольжение к моменту отключения двигателей защитой
s — 1 V, где v — относительная скорость, определяемая по кривым выбега для электродвигателей с постоянным моментом при различных значениях напряжения (рис. 14-14).
Относительное время пуска
где t — время отключения;
Тя — механическая постоянная времени механизма.
398
Величина момента асинхронного двигателя при снижении напряжения Uo„ определяется по графикам, изображенным на рис. 14-15.
Самозапуск возможен, если удовлетворяется условие (14-21).
Пусковая мощность асинхронного двигателя
(14-23)
где к'а — кратность пускового тока в зависимости от скорости, при которой начинается самозапуск, находится по графику. изображенному на рис. 14-15.
Если в режиме самоаакуска находится несколько однотипных асинхронных двигателей (приводов), то их максимальное неотклю-чаемое число в зависимости от мощности трансформатора будет
-(М
—/ 1.1”к)
5д. V 11
где ninp — вращающим момент двигателя при скольжении sU|,, определяемом временем выбега, отпосительпые единицы:
тс - момент сопротивления механизма, относительные единицы;
U напряжение, при котором обеспечивается самозапуск.
При самозапуске синхронного двигателя необходимо, чтобы входной момент с учетом пониженного напряжения был

(14-25)
где
s,p критическое или максимальное скольжение синхронного двигателя, при котором поело подачи возбуждения обеспечивается вхождение его в синхронизм;
ия — напряжение на зажимах двигателя при самозапуске.
.399
Критическое скольжение
(14-26)
где пгтях — максимальный синхронный момент, относительные единицы;
— электромеханическая постоянная времени электродвигателя и механизма, сек.
Когда в режиме самозапуска находятся несколько синхронных двигателей, но все они одновременно из-за снижения напряжения войти в синхронизм не могут, определяют эквивалентное сопротивление двигателей хд, которые оставляют в режиме самозапуска, а остальные установки отключают. Эквивалентное сопротивление двигателей определяется
<14-27)
где U — напряжение, обеспечивающее самозапуск.
Пример 14-1. От шип неограниченной мощности через трансформатор с ST = 10 000 ква; L'r = 121 000/0300 в; UK = 10,5% получают энергию пять однотипных асинхронных двигателей с 1'л = 800 квт; U = 6 кв; /„ — ЦО а. Рассчитать возможность их самозапуска после отключения к. э. через 1 сек при остаточком напряжении С'осг — 0,8, постоянной времени механизма 1’8 = 10 сек и постоянном момепто сопротивления механизма тс = 1.
Решение. Определяем отпоептольиое время пуск»
По кривым выбога (см. рис. 14-14) при t = 0,1 находим значение отпоси-тсльпой скорости v = 0,85.
Вычисляем величину скольжения
s=l-t,-1-0.85=0,15.
Определив по графикам (см. рис. 14-15) при Ue= 1 и скольжении « = 0,15 кратность пускового тока к'„ = 3,4, находим:
пусковой ток
, = Wk = 3.4-110=374 а;
сопротивление двигателей
„ Уд «ООО . 0, д”7з77“ t.n-m-r. ~1М °"’
сопротивление трансформатора
„ ЮС'к%С'1) 10-10.5-62 n„s
—Я------------ юта ~”-™-
Расчетное приведенное напряжепио трансформатора
^'-121000T^=fi300«.
403
Остаточное напряжение па зажимах пловтродвигатолей 6300-1,84 _ ' -se"-
В процентах 1;ост% = • 100% — 87% -
Цо остаточному напряжению и сколъжспию определяем (см. рис. 14-15) значение вращающего момента тпвр = 1,5.
В связи с тем, что остаточное напряжение выше заданного, а шВр “ 1,о> > m- = 1, самояапуск возможен.
Пример 14-2. К сети неограниченной мощности через трансформатор ST = = 16 000 ква подключены двигатели четырех аксгаустеров.
Технические данные двигателя ДСП-140/74-4 приведены в [37J. Проверит!. возможности их самозапуска при действии ADP в сети. Время нарушения алектроснабжепин 1,5 сек; минимальное остаточное напряжение 0,85; Т„ =15 сек; тс = 0,6; тв. х = 1.
Решение. Относительное время пуска
По график}-, приведенному на рас. 14-14, при 1П — 0,1 и U = 0 паходим v = 0,9; скольжение * = 1 — v = 1 — 0,9 — 0,1.
По значениям з = 0,1 и 6'с = 1 паходим (см. рис. 14-15) кп = 2,7.
Расчетная пусковая мощность
T|u COS <Рп
2000 - 2.7 0,95-0.9
= 6350

Индуктивное сопротивление трансформатора при Sg = ST = 16000 ква в tzg = — 6,3 ква
к % ГД 10-10.56 62
Sg ” Ю000
Индуктивное сопротивление двигателей при этих же условиях
_ УбМ _ 16000-6» _ Сд_ .S’nUJn — 6350-6.3Э.4
Напряжение при самоаапуске с учетом напряжения в сети V t — 1,03£.’п
0,572 0,572 + 0,236
Критическое скольжение
.-«« \Г0,062’3'1д15°*'°’|''-олм.
Возможность самозапуска из условия (14—25)
Условие (14—25) не выполнено, поэтому самозапусн без разгрузки нс осуществим.
Л-8. УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМОЙ
ЭЛЕК ТРОС НА Б Ж ЕН И Я ФА БРИКИ
Па обогатительных фабриках применяется централизованное управление электроснабжением.
Централизация позволяет, прпменян системы дистанционного н телемеханического управления, задавать наиболее экономичные режимы работы трансформаторов, контролировать состояние коммутационных аппаратов п качество электроэнергии, осуществлять сигнализацию при нарушении нормального режима работы, а также оперативно выполнять переключения при аварийных и ненормальных режимах. Все эти виды работ способствуют снижению себестоимости электроснабжения.
Наиболее широкое распространение получило цептрализоваппое дистанционное управление с диспетчерского пункта фабрики или горпо-обогатительного комбината.
На крупных фабриках с подстанциями, расположенными на значительных расстояниях, могут найти применение телемеханические средства управления, контроля, сигнализации и телеизмерений.
Телемеханизации диспетчерского управления электроснабжением, а также объем и средства телемеханизации должны приниматься с учетом технико-экономического эффекта от введения телемеханизации.
Телеуправление предусматривается:
1) выключателями распределительных линий и линий евнзи между подстанциями;
2) выключателями трансформаторов цеховых подстанций прп необходимости частых оперативных переключений, когда требуется включать или выключать определенное количество трансформаторов;
3) аппаратами линии освещения территории фабрики.
Телесигнализация имеет назначенце отражать:
1) положенно телеуправляемого объекта;
2) положение выключателей отдельных элсктропрпомпиков (компрессоры, эксгаустеры, дымососы);
3) аварийное отключение телеуправляемого объекта;
4) неисправность телеуправляемого объекта.
Телеизмерение должно обеспечивать контроль основных параметров;
1) тока на вводах подстанций;
2) тока на линиях крупных электроприемников;
3) тока на телеуправляемых трансформаторах.
Основными средствами централизованного управления являются простейшие системы вызывной сигнализации диспетчера и применение телемеханических устройств, позволяющих использовать малоканальные телемеханические устройства.
В качестве каналов связи могут использоваться свободные жилы телефонных кабелей.
402
Глава IS
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗ Л ТЕЛИ
ЭЛЕКТРОСНА Н Ж ЕН ИЯ ФА БРИКИ
общий положения
Рациональное использование электрофицированных установок па фабриках, улучшение их энергетических и технологических показателем являются важными народнохозяйственными задачами. Выполнение мероприятий по экономичному расходованию электроэнергии не только снизит стоимость продукции, но и позволит сэкономить большое количество электроэнергии.
Состояние электрохозяйства фабрики с достаточной полнотой могут характеризовать следующие показатели: а) удельный расход электроэнергии; б) коэффициент мощности; в) энерговооруженность труда.
Ниже рассматривается сущность этих основных показателей, влияние их на себестоимость продукции фабрики, а также методы их контроля и улучшения.
№2, НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
Нормирование расхода электроэнергии заключается в установлении запланированной величины ее рационального потребления. За нормируемую величину принимается максимально допустимое количество электроэнергии, расходуемой па производство условной единицы продукции установленного качества.
Задачей нормирования является пс только разработка, утверждение и внедрение прогрессивных норм расхода, но и проведение мероприятий по контролю за их выполнением.
Норма расхода электрической энергии па единицу продукции должна быть технически обоснованной величиной, рассчитанной с учетом уровня техники, технологии и организации производства. Нормы расхода не являются стабильными для всех времен и уровней механизации. Оли имеют прогрессивный характер изменения и
26* 403
должны отражать развитие техники, изменения условий технологии производства, предусмотренных перспективным планом. Нормы устанавливаются с учетом внедрения и освоения ирной техники, применения передовых методов и организации труда, рационального и эффективного использования электрической энергии в цроизвод-
Расход электроэнергии по фабрике нормируется как на основные и вспомогательные технологические процессы, так и на подсобные службы, включая потери в преобразовательных установках постоянного тока и распределительных сетях.
Нормы расхода электроэнергии подразделяются на технологические, общефабричные и отраслевые.
—Технологическая норма расхода электроэнергии по обогатительной фабрике (ГОФ, ДОФ) включает в себя расходы но со основным объектам (главному корпусу, сушильному отделению, шламовым отстойникам, радиальным сгустителям, насосным станциям, перегрузочным и погрузочным пунктам), а также расходы ио вспомогательным цехам. Технологическая норма расхода, включающая все расходы электроэнергии по фабрике, является одновременно общей нормой расхода ио предприятию |30]. Если па фабрике производится капитальное строительство, то в этом случае устанавливаются две нормы — технологическая и общая. Технологическая норма расхода электроэнергии по фабрике устанавливается с целью контроля рациональности использования энергии и определения энергоемкости производства.
Общая норма устанавливается для определения потребности предприятия в электроэнергии и контроля за ее расходованием. Общая норма больше, чем технологическая, на величину расхода электроэнергии по участку капитального строительства.
Отраслевые нормы расхода электроэнергии рассчитываются как средневзвешенные величины совокупности соответствующих технологических и общих норм по крупным группам потребителей. Эти нормы предназначаются для расчета потребности в электроэнергии при разработке отраслевых или народнохозяйственных планов при перспективном планировании.
Расход электроэнергии на фабриках нормируется на переработку 1 т исходного сырья или на производство 1 т готовой продукции (концентрата, агломерата, окатышей, брикетов).
Определение норм расхода электроэнергии по фабрике производится па основании научно обоснованных методов нормирования: расчетного, экспериментального и расчетно-экспериментального.
Расчетный метод определения удельных норм расхода электроэнергии оспован на данных об установленной мощности ру электро-приемников отдельных установок, режиме их работы, коэффициенте спроса кс (см. табл. 12-2) и производительности установки. 11а основании этих данных вначале определяется нагрузка по фабрике [301
Р-руЛ1 + руайсг- ... I квт, (15-1)
404
где ру1, . . руя и кс1, . . ксп — установленные мощности электроприемников и их коэффициенты спроса.
Затем вычисляется общий расход электроэнергии по фабрике в целом
И'ф-РГ, (15-2)
где Т — число часов использовании максимума нагрузки (табл. 15-1).
Норма расхода электроэнергии на планируемый период но фабрике
кит ч на единицу продукции, (15-3) ¥ф
гДе Q<t, — производительность фабрики за планируемый период.
в единицах продукции
С. Г
> — е.рндиян мощность; S — средний расход электроэнергии
Годовое число использования максимума нагрузки при трехсменной работе фабрики с прерывной рабочей неделей
Фабрика Т, ч
ЦОФ 4500 -4ЯОО
ГОФ п ОФ 4300—4600
Опытный метод определения норм расхода электроэнергии основывается на данных о расходе электроэнергии, полученных в результате проведения эксперимента и условиях производства. Следует заметить, что точность этого метода зависит от соответствия условий проведения эксперимента реальным условиям работы исследуемой машины. Оборудование должно быть в исправном состоянии, иметь номинальную загрузку и работать в режиме, предусмотренном технологическим процессом. Экспериментальный метод определении норм расхода электроэнергии требует больших затрат труда и времени, по в то же время является достаточно простым и точным, а поэтому получил широкое распространение.
Используя экспериментальные данные, можно двумя способами решить вопрос о нормировании электроэнергии: 1) построением энергетических характеристик, а па их основе — графических зависимостей удельного расхода электрической энергии от производительности агрегата; 2) определением расхода электрической энергии на каждую операцию процесса в зависимости от производительности установки.
Способ энергетических характеристик заключается л том, что экспериментальным путем определяется мощность, потребляемая
405
установкой в процессе нормальной работы п одновременно фиксируется ее производительность.
По полученным данным строится график — /(0, изображенный на рис. 15-1. Принимая изменение потребляемой мощности прямо пропорциональной производительности (прямая 1), ее можно выразить зависимостью
Pcp = n ) mQ. (15-4)
На основании уравнения (15-4) функциональная зависимость удельного расхода электроэнергии запишется
шср — q +w. квт-ч на единицу продукции. (15-5)
По этой характеристике несложно построить график удельного расхода электроэнергии в зависимости от производительности агрегата w —
Наличие энергетических характеристик позволяет проверить оптимальность электроиспользования установки при изменении технологического режима ее работы. Кроме того, имеется возможность проанализировать работу любого эвена технологической цепочки и оперативно влиять на величину удельного расхода электроэнергии.
Для отдельной операции расход электроэнергии можно определить по показанию счетчика и производительности агрегата. Суммируя затем удельные расходы по всем операциям, определяют общий удельный расход электроэнергии.
Расчетно-экспериментальный метод определения норм расхода электроэнергии основан на сочетании теоретических расчетов по ряду статен расхода, а также на определении отдельных показателей и расчетных коэффициентов по полученным экспериментально энергетическим характеристикам оборудования.
После установления нормы необходимо проводить систематический учет расходуемой электроэнергии и контроль за изменением факторов, оказывающих влияние па этот расход. Нормы, устанавливаемые на год, дифференцируются но кварталам с применением коэффициента сезонности.
15-3. КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ И ВЛИЯНИЕ ЕГО НА ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ЭЛЕК ТРОХОЗЯЙСТВА
Коэффициент мощности является одним из основных показателей, характеризующих состояние электрохозяйства фабрики.
Основной причиной снижения коэффициента мощности является загрузка двигателей и трансформаторов ниже номинальной величины. Снижение коэффициента мощности вызывает увеличение потерь мощности в распределительных сетях фабрики.
Известно, что по закону Джоуля — Ленца потери на нагрев в проводах изменяются пропорционально квадрату полного тока.
Имея в виду, что /а — I cos <р, получим
(15-6)
Л« _
COS® <f
Следовательно, со снижением cos ф потери мощности увеличиваются в квадрате. Фабрика вынуждена оплачивать непроизводительный расход электрической энергии, что нриводит к увеличению стоимости продукции. Преобразуя эту формулу, можем получить зависимость сечения проводника от величины cos <р
т. е. при одттой и той же допустимой потере мощности сечение проводника обратно пропорционально квадрату коэффициента мощности. Эго приводит к тому, что в ряде случаев для передачи одной и той же мощности требуется прокладка кабеля большего сечения. Увеличивается расход дефицитпых материалов и стоимость коммутационной аппаратуры.
Снижение коэффициента мощности ниже нормативного (установленного энергоснабжающей организацией) приводит к увеличению платы за электрическую энергию в целом и по предприятию. Процент надбавки может достигать 85% полной платы за электроэнергию.
15 4. СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В Советском Союзе расчет предприятий за электрическую энергию с электроснабжающей организацией производится по одноставочному или двухставочному тарифу.
Одноставочный тариф предусматривает плату за каждый отпущенный киловатт-час электроэнергии, учтенный счетчиком. Одноставочный тариф устанавливается для промышленных предприятий п приравненных к ним потребителей с присоединенной мощностью до 100 ква.
Двухставочнып тариф состоит из основной и дополнительной оплаты.
Основная оплата предусматривает годовую плату за 1 квт заявленной потребителем мощности, участвующей в суточном максимуме нагрузки энергосистемы, или эн 1 ква присоединенной мощности трансформаторов и двигателей.
Основная плата за заявленную мощность предусматривается для фабрик с годовым максимумом нагрузки не ниже 500 квт
Под заявленной мощностью понимается наибольшая получасовая мощность в киловаттах, отпускаемая фабрике на произведет венные
407
нужды в часы суточного максимума нагрузки энергосистемы. Мощность, заявленная фабрикой, контролируется энергоснабжающей организацией по фактическому средневзвешенному получасовому максимуму нагрузки фабрики, определяемому по показаниям приборов.
В случае превышения установленной по договору мощности сумма основной платы пересчитывается по фактической максимальной нагрузке потребителя в часы максимума нагрузки энергосистемы.
Основная плата за присоединенную мощность применяется к фабрикам с максимумом нагрузки менее 500 квт и присоединенной оплачиваемой мощностью не ниже 100 ква. Оплате подлежит суммарная паспортная мощность тех трансформаторов, которые преобразуют энергию на рабочее напряжение независимо от места их установки.
При наличии у предприятия электродвигателей напряжением 1000 в и выше мощность их включается в суммарную оплачиваемую мощность без изымания основной платы за мощность трансформаторов, к которым опи присоединены.
Оплачиваемая присоединенная мощность электродвигателя переменного тока напряжением выше 1000 в определяется по формуле
’ КВа’ (15*8)
где Рк, cos фнИЦи — номинальные значения мощности, коэффициента мощности и к. п. д. двигателя.
11 ри определении присоединенной мощности синхронных двигателей коэффициент мощности его принимается равным единице независимо от режима работы двигателя.
Предприятиям, устанавливающим синхронные двигатели, в течение года после их включения предоставляется скидка в размере 25% с суммы оплаты за их присоединительную мощность.
Но оплачивается присоединенная мощность тех двигателей и трансформаторов, которые установлены в качестве резерва согласно Правилам безопасности, а также за опломбированные установки и за мощность оборудования, используемого только для нужд компенсации.
В том случае* когда установки фабрики напряжением до 1000 в подключаются непосредственно к трансформатору энергоснабжающей организации, основная плата взимается за присоединенную мощность электродвигателей д, которая определяется в киловаттах с учетом к. п. д. двигателем
-5’пР.д=-^-. квт, (15-9)
где Р„ — номинальная мощность двигателя, квт;
г] — к. п. д. двигателя.
Общая присоединенная мощность по фабрике определится суммированием присоединенных мощностей отдельных потребителей.
408
Дополнительная оплата взимается за израсходованную предприятием электроэнергию, учтенную счетчиком. Ставка за 1 квг-ч израсходованной электроэнергии по дополнительному тарифу зависит от места установки счетчиков активной энергии. Если счетчик установлен на стороне первичного напряжения (до абонентского трансформатора), то плата взимается по пониженной ставке. При этом потери энергии в трансформаторе входят в показапия счетчика. 13 том случае, когда счетчик установлен па стороне вторичного напряжения (после трансформатора) плата за электроэнергию взимается по повышенной ставке, а потери энергии в трансформаторах фабрики, подсчитанные но их паспортным даппым, фиксируются соответствующим актом и добавляются к полезному отпуску электроэнергии, учтенной счетчиком, без дополнительной оплаты этих потерь, так как они уже учтены повышенным тарифом.
В тех случаях, когда снабжение фабрики электрической энергией производится по принадлежащим ой электросетям любого напряжения, потери электроэнергии в них включаются в оплачиваемый полезный отпуск электроэнергии.
Стоимость электроэнергии при расчетах по двухставочпому тарифу, когда, например, основной тариф взимается за максимальную нагрузку, определяется по (формуле
Zf-(l±0,01a)(Pc4-IT$d), руб., (15-10)
где а — размер скидки пли надбавки в занисимости от величины cos <р, %;
Р — максимальная нагрузка, квт;
с — плата за 1 квт максимальной нагрузки;
Иф — расход электроэнергии по фабрике, квт-ч;
а — дополнительная плата за 1 квт-ч израсходованной энергии, учтенной счетчиком.
В случае, когда основной тариф взимается за присоединенную мощность, структура формулы остается такой же, по вместо заявленной мощности учитывают величину присоединенной мощности (ква) и со стоимость.
Как видим из формулы (15-10), расчет за электрическую энергию по двухставочному тарифу производится с учетом скидки пли надбавки за величину средневзвешенного коэффициента мощности по фабрике. Размер скидок или надбавок за достигнутый фабрикой средневзвешенный коэффициент мощности определяется в зависимости от его величины по шкале, прилагаемой к тарифу. Надбавка или скидка исчисляется как с основной, так и дополнительной платы за электроэнергию. Шкала скидок и надбавок за cos фср.ВЗ|, применяется к фабрикам с присоединенной мощностью трансформаторов (электродвигателей) 100 к на и более, оплачивающим ее по двухставочпому или одноставочному тарифам [80].
Скидка по шкале предоставляется фабрикам при превышении достигнутой в соответствующий месяц предыдущего года величины средневзвешенного коэффициента мощности.
40U
Если фабрикой поддерживается достигнутый в соответствующий месяц предыдущего года средневзвешенный коэффициент мощности более 0,92, то скидка предоставляется в размере 50% скидки, предусмотренной шкалой.
При снижении коэффициента мощности в интервале между величиной, достигнутой в соответствующий месяц предыдущего года, и 0,92 скидка предусматривается в размере 25% предусмотренной шкалой.
Для фабрик, работающих с коэффициентом мощности выше 0,92, достигнутым эксплуатацией синхронных двигателей или получающих электроэнергию от системы с избытком реактивной энергии, устанавливается предельная величина коэффициента мощности.
При превышении коэффициента мощности выше 0,92 за счет установки на фабрике синхронных компенсаторов скидка производится не по шкале, а в размере 0,25% за каждую 0,01 повышении коэффициента мощности до максимальной неличпны, установленной энергосистемой.
Новым и расширяемым предприятиям, для которых проектом установлена величина коэффициента мощности выше 0,92, скидка по шкале представляется только при достижении или превышении коэффициента мощности, предусмотренного проектом.
Если реактивная энергия отдается фабрикой в сеть согласно графику, заданному энергоснабжающей организацией, то эта энергия оплачивается энергоснабжающей организацией по тарифу в размере 25% дополнительной ставки двухставочпого тарифа.
Стоимость 1 квт-ч электроэнергии по фабрике определится по формуле
(15-Н)
Эта величина, безусловно, будет отличаться от цены 1 квт-ч. предусмотренной энергоснабжаювщй организацией, так как в нее входит не только плата по дополнительному тарифу, но и плата ла присоединенную мощность или за максимальную нагрузку, а также скидка пли надбавка за сов <рср а;|. Зная стоимость 1 квт-ч по предприятию и удельный расход электроэнергии, представляется возможным определить стоимость электроэнергии, расходуемой на изготовление 1 т продукции,
= руб. (5-12)
15-5. ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ И ПУТИ ИХ СНИЖЕНИЯ
Потери мощности и энергии л линии. Потери активной мощности в трехфазпой линии с нагрузкой в конце (см. рис. 12-25)
Др = 3/*г-'1О**—’ кнт' (15-13)
410
где I — ток и ливии, а;
г — активное сопротивление одной фазы, ом;
Р — полная нагрузка липин, квт;
U — линейное напряжение, кв;
cos ф — коэффициент мощности нагрузки.
Выражение для реактивной мощности аналогично.
Если линия работает с постоянной нагрузкой, то при потере мощности в ней Др потери анергии Дш за время t составят
Дю = \pl. квт • ч. Г.«
Нагрузка в линиях в течение года может значительно колебаться, поэтому потери энергии за год определятся по формуле Лй»
8790-
Дю = 3г) /*<Й — З/тах^Т. (15-14) 4(да
Для облегчения производства
расчетов вводится условное попя- гяи
тио — время потерь т. т — это время, в течение которого нри работе линии с максимальной нагрузкой 1тах
в пей будут такие же потери, что юоо ыт вооо тП11х.ч и При работе С нагрузкой, ИЗМСНЯ- Ри,. 15.2. график определения дреме ющенся в течение года по действи- аогерь
тельному графику.
Если известен годовой график нагрузок, то
т , ч/год, (15-15)
где SS2/--сумма произведений квадратов полных нагрузок па годовую продолжительность каждой из них, вычисленная для всего годового графика нагрузок рассматриваемого элемента сети:
S’J — наибольшая полная нагрузка сети.
Время потерь можно определить но графикам (рис. 15 2) или по работе [10].
В случае, если к линии подключено несколько нагрузок на некотором расстоянии одна от другой, то потери мощности и энергии определяют для каждого участка линии отдельно в зависимости от его нагрузки, а затем, суммируя погори на всех участках, определяют общие потери. Часто к липин присоединяют значительное число потребителей с одинаковой нагрузкой, расположенной на равных расстояниях одна от другой. Такие липии, как правило, имеют провода одного сечении и рассматриваются как линии с равномерно распределен...ми натруакамп.
В трехпроводной липпи трехфазпого тока с равномерно распределенной нагрузкой (см. рис. 12-29, а) потеря мощности
4)>=
т. е. в 3 раза меньше потери мощности и аналогичной линии с той иго нагрузкой, по расположенной в конце линии.
Годовые потери энергии в сетях можно определить по величине среднего тока за год по формуле
Дщ — nl*RTr-10"s, квт-ч, (15-16)
где п — число фаз или полюсов л зависимости от рода тока; /с — средний ток (за год или наиболее загруженную смену), который определяется по средним активной и реактивной мощностям за соответствующий период времепи;
Н — сопротивление фазы (или полюса), ом;
7’, — годовой фонд рабочего времени.
Величина среднего тока (переменного)
ня?)
1 Зй’в
гдеРе п Qc — средние активная и реактивная мощности группы потребителей, равные суммам средних активных илп реактивных мощностей отдельных электроприемников.
В сети постоянного тока средний ток
f-'n
Потери мощности и энергии втрансфор-маторах. Потери активной мощности в трансформаторах складываются из потерь в меди и потерь в стали. Потери в стали А/» от нагрузки трапсформатора не зависят.
Потери в меди при поминальной нагрузке 1„
A?«.h = 37J/?t.1O-3, квт, (15-18)
где Н, — активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора.
При нагрузке /, отличной от номинальной,
Др„ - ЗРЯ, -10», квт. (15-19)
Из уравнений (15-18) и (15-19) следует
или
Др=Дрв.к(-^-)2. (15-20)
412
Номинальные мощности, а также поминальные потери в меди и стали трансформаторов приводятся в ГОСТ.
Если нагрузка трансформатора не равна его номинальной мощности, то потери энергии за год можно определить по формуле
Дщ, - Д/л., -87604 ДРМ ( т- (15-21)’
На фабриках часто принимают на параллельную работу в одной подстанции два трансформатора или более.
В этом случае при работе трансформаторов одинаковом мощности и течение года потери энергии составят
Л<гт - п Ьр„ 8760 + i- Дрх ()2 т. (15-22>
где п — количество трансформаторов одинаковой мощности.
Пример 15-1. Определить годовые потери анергии в двух трансформаторах TM-63U/10. Мощность каждого трансформатора 630 ква, напряжение 6/0,4 кв. Максимальная нагрузка на шипах Smail = 1200 кпа. Трансформаторы включены в течение всего года. Средний cos <рср — 0,9. Число часов использования максимума Гпах = 4500 ч.
Решение. Для трансформатора ТМ-630/10 по каталогу находим Дрст = = 1.68 квт; Дри— 4,6 квт.
По графику (си. рис. 15-2) в зависимости от Гтих определяем время потерь.
Годовые потери энергии
Дм.-Г=п Дрет• 8760 I ~ Дрм )’т= 2 • 1.68-8760-Ь
+ • 4.6 Г 2500 — 50182 иит-ч/год.
Снижение потерь мощности и электрической энергии. Снижение потерь мощности в электрических сетях нашей страны только на 1% высвобождает около 900 Мвт установленной мощности электрических станций, при этом ежегодная экономия электрической энергии превышает 4 млрд, квт-ч. Исследованиями [10] установлено, что 65—70% потерь мощности и энергии в системе электроспабжепия приходится на сети 0,1—10 кв.
К основным мероприятиям по снижению потерь электрической энергии можно отпести следующие: а) повышение коэффициента мощности потребителей; б) принудительное распределение активных и реактивных мощностей в сети; в) повышение уровня напряжения в электрических системах; г) повышение номинального напряжения в электрической сети; д) применение экономичных схем электроснабжения фабрик; е) эксплуатация трансформаторов в наиболее экономических режимах; ж) обеспечение постоянного шштролн ап потерями мощности и электрической энергии и сетях.
Значение коэффициента мощности и общем энергобилаисе предприятия и способы его улучшения рассмотрены выше.
413
Принудительное распределение активных и реактивных мощностей применимо и замкнутых сетях, в которых естественное распределение мощностей не соответствует номинальным потерям.
В замкнутых сетях с различными напряжениями для распределения мощностей экономически целесообразна установка вольто-добавочных трансформаторов.
Повышение уровня напряжения в электрической сети способствует значительному снижению потерь энергии. Повышение уровня напряжения только на 5% приводит к снижению потерь активной мощности и энергии в активных сопротивлениях линии и транс-форматоров на 9% [35].
Снижение потерь активной мощности при повышении уровня напряжения сети на можпо определить по формуле
Лр-= 11-
(15-23)
Повышение номинального напряжения в сети способствует увеличению пропускной способности линии. Это важно потому, что при перегрузке линии потери мощности и напряжения в сети возрастают настолько, что эксплуатация ее становится не только экономически пе выгодной, но и пе обеспечивает необходимое качество электроэнергии. Увеличение пропускной способности сети •на том же номинальном напряжении прокладкой дополнительных линий или установкой новых трансформаторов в ряде случаев экономически не целесообразно.
Увеличение пропускной способности сети низкого напряжения может быть достигнуто переводом ее на более высокое напряжение. Повышение напряжения в сети можно осуществить перестановкой ответвлений па обмотке высшего напряжения трансформатора. В тех случаях, когда простое повышение напряжения сети непри
емлемо, так как вызывает недопустимое повышение напряжения на зажимах элсктроприемников, применяются специальные схемы электроснабжения (например, создание у потребителей искусственных нулевых точек установкой нейтраллеров). Кроме того, применяется переустройство трехпроводпой сети в четырехпроводную. Осуществление такой реконструкции сети достигается подвеской четвертого нулевого провода в воздушных сетях. В некоторых кабельных
линиях в качестве пулевого провода допускается использовать защитную оболочку и броню кабеля [811.
Повышенно напряжения сети может быть осуществлено применением автотрансформаторов, включаемых по концам линии электропередачи. Высокий к. п. д. автотрансформаторов и небольшие
дополнительные расходы позволяют осуществлять повышение напря-
жения с небольшими затратами. Такой способ выгоден при большой
длине линии. Следует отметить, что перевод на повышенное напряжение возможен не любых линий. Особо требуется учитывать обеспечение необходимой надежности электроснабжения
414
Экономичные схемы электроснабжения фабрик могут создаваться с использованием системы глубокого ввода, передачи электроэнергии на более высоком напряжении, а также сокращения протяженности сетей напряжением до 1000 в за счет разукрупнения трансформаторных подстанций. Снижение потерь в трансформаторах достигается экономически выгодными режимами их эксплуатации.
М-в. ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
При бурном развитии пашей промышленности вопросам экономии электрической энергии на предприятиях как важнейшей народнохозяйственной задаче придается первостепенное значение. Процессы обогащения полезных ископаемых требуют значительных затрат электрической энергии, поэтому мероприятия по снижению расхода се дают значительный экономический эффект. Возможности экономии электрической энергии заключаются не только в рациональном ведении электрохозяйства фабрики, но н самого технологического процесса обогащения. Таким образом, экономия энергии па обогатительных фабриках может быть получена в результате осуществления комплекса мероприятий, основными из которых являются следующие.
1. Выбор и соблюдение наиболее экономичных режимов работы основного технологического и энергетического оборудовании. Ритмичпая работа обогатительной фабрики, тщательная регулировка технологического и энергетического оборудования, ликвидация простоев и сокращение времени остановки машин и механизмов цепи аппаратов оказывают значительное влияние па снижение расхода электроэнергии. Анализ работы некоторых обогатительных фабрик показывает, что потребление электрической энергии сильно снижается в период осмотров и ремонта оборудования. Но в это время, несмотря на остановку основных машин, нагрузка все-таки составляет 20—40% номинальной. К значительному перерасходу электроэнергии приводит нарушение ритмичности работы фабрики.
При неритмичной работе расход электроэнергии возрастает на 20 —25%. Экономия электроэнергии может быть достигнута за счет увеличения производительности фабрики. Пуги повышения производительности могут быть установлены только после тщательного анализа работы и устранения «узких» мест, т. е. повышения пропускной способности отдельных участков технологической цепи аппаратов. Немаловажную роль играет рационализация технологии за счет внедрения передовых и улучшения существующих технологических процессов. Например, внедрение в практику обогащения отсадки шламов гидравлической классификации угольной мелочи перед флотацией дают увеличение съема концентрата с 1 м2 флотационной машины на 30—40% |91|. Это, в свою очередь, приводит к снижению расхода электроэнергии на единицу продукции.
Наиболее экономичным является применение гидротранспорта
при доставке пыли от центробежных обеспыливателей. Значительная экономия может быть получена при использовании для транспортирования продуктов холостой ветви скребковых конвейеров и рационализации подовоздушпого хозяйства.
Заслуживает внимания изучение вопроса о переходе на более современное и прогрессивное оборудование, что дает возможность снизить расход электрической энергии.
2. Автоматизация технологических процессов па фабрике. Централизованное управление и автоматический контроль, а также внедрение систем оптимального регулирования работы различных агрегатов не только повышают культуру эксплуатации, качество продукции, ио и способствуют экономичному расходованию электрической энергии по обогатительной фабрике в целом.
3. Внедрение рационализаторских предложений по улучшению использования электроэнергии. Наряду с планированием основных показателей работы фабрики составляется план мероприятий по улучшопшо использования электрооборудования и экономии электроэнергии. При выполнении запланированных мероприятий следует привлекать широкий круг рационализаторов и своевременно реализовать их предложения.
/5-7. ЭЛЕКТРОВООРУЖЕНПОСТЬ ТРУДА
Для того чтобы характеризовать степепт. использования электроэнергии, на предприятии вводится показатель — электровоору-жеппость труда. Этот показатель характеризует расход электрической энергии на затраченный человеко-час труда при производстве продукции, т. е.
a — Vp<iV , квт-ч/чол-ч. (15-24)
где W — расход электроэнергии, квт-ч;
Л'р — списочный состав рабочих;
t — длительность смены, ч;
— количество смен в месяце или в году.
Рассмотренные показатели электрохозяйства фабрики между собой взаимосвязаны, поэтому для правильной оценки значения одного из пих необходимо учитывать характер изменения остальных.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авербух И. Д. Определение удельных норм расхода электро-
энергии, топлива, поды п сжатого воздуха на нормированную продукцию по Гороблагодатскому рудоунравлению. 'Г. I и II. Свердловск, СГИ, 1951.
2. Андреев С. Е., Зверевич В. В., Поров В. А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М., «Недра», 1966.
3. Афопив И. А., Мав рицин А. М. Электрослесарь карьера. М., «Недра», 1968.
4- А п е н к о В. П., Во.тотко некий С. А. и др. Канализация электрической энергии па горпо-обогатительных комбинатах. Киев, «Промины, 1968.
5. Афанасьев Г. Д. и У ш а к о в В. Б. Пути улучшения энергетических показателей работы дробилок мелкого и среднего дробления. «Нэп. вузов, Цветная металлургия», 1965, № 1.
6. А х л ю с т и и В. К. Исследование режимов работы приводных механизмов экскаватора СУ ЗУ. Диес, па сопск. уч. стен. канд. техн. наук. Сверд-
ловск, СГИ, 1954.
7. Ах л юстин В. К. Результаты экспериментального исследования нагрузки электрических приводов экскаваторов с удлиненным оборудованием. Тр. Свердловского горного ип-та, выл. XXXII, 1958.
8. В а з и л о в и ч С. В., Вегман Е. Ф. Агломерация. «Металлургия», 1967.
9. Баптпданоп Л. П. и Тарасов В. И. Электрооборудование электрических станции и подстанций. Т. I и II. М., Госэпергопздат, I960.
10. Б а п т и д а и о в Л. II.. К о з и с В. Л. и др. Электрические сети и станции. М-, Госэнертоилдат, 1963.
11. Барабашкин В. П- Молотковые и роторные дробилки. М-, Госгор-техпздат, 1963.
12. Барамидзе К. М.. Коган И. Я. Пассажирские подвесные канатные дороги. М., Мшпгяэ, 1962.
13. Баталов А. И. Обогащение руд черных металлов. М., Госгоргех-издат, 1961.
14. Бе дрань Н.Г. Флотационные машины дли обогащения угля. М., «Недра», 1968.
15. Б с л ы х Б. П. Защитные заземления и nauyj.пл. М., Моталлургиз-
дат, 1956.
16. Белых Б. П., Ахлюстии В- К.. А ври некий Р. Б. Условия безопасного обслуживания электроуглпноиок напряжением 6000 в на карьерах треста Коркинуголь. Ипн. ny.i'iii, 19112.
17. Белых Б. П., Саламатой II. А. и др. Электрификация карьеров и приисков. М.. «Недра», 11169,
18. Б о р е н о в Д. И. Дробил i.hoo оборудование обогатительных и дробильных фабрик. М., Мотали ургиядат, 1958.
27 Заказ 2112
19. Б калек ин А. Т. Основы рудничной автоматики н телемеханики. М., Госгортсхиздат, 1859.
20. В р в д и х и п Л. Н. Электрификация горных разработок. М., Угле-
техиздат.
21. Бриллиантов В. В., Семенов И. Л. и др. Совершенствование технологии и автоматическое регулирование процесса флотации па углеобогатительной фабрике Магнитогорского металлургического комбината. М., «Недра», 1968.
22. Б у н и ч Я. М., Г л а з к о в Л. Н. и др. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. Ч. И. М-, Стройиадат, 1908.
23. Бупько В. А., Майм пн С. Р., Шишков П. Ф. Электрооборудование обогатительных и брикетных фабрик. М., Углетохиздат,
24. В а с и .1 ь в в II. В., О л е и с к и п В. Л. Транспортные устройства и складское хозяйство обогатительных фабрик. М., Углетохиздат, 1954.
25. Васильев И. И. Внутрифабричпый транспорт и складское хозяйство обогатительных фабрик. М., Госгортсхиздат, 1963.
26. Васильев Н. В. Основы проектирования и расчеты транспортных устройств и складов па обогатительных фабриках. М.. «Недра», 1965.
27. Волков 10. П. Механизированные угольные склады и неродные отвалы. М., Углетохиздат, 1957.
ческий анализ элекгропотрабления и определение технически обоснованных норм удельного расхода электроэнергии по технологическим процессам предприятий треста Союзасбест. Т. П. Свердловск., СГИ, 1998.
Эксплуатация электрооборудования карьерных экскаваторов. М., Металлургиз-дат, 1954.
30. В ремспная инструкция по составлению норм расхода электроэнергии п угольной промышленности. Цоптропшрошахт. М., «Недра», 1966.
31. Временные руководящие указания по определению электрических нагрузок промышленных предприятий. М., Госэпергоиздат, 1962.
32. Гладилин Л. В., M e н ь ш о в Б. Г. и др. Изоляция подземных электроустановок шахт и элоктробеяоиасность. М., «Недра», 1966.
33. Гладилин Л. В. Основы электроснабжения горных предприятий. М., «Недра», 1970.
34. Глазунов А. А. Теория и расчет электрических распределительных сетей. ГОНГИ, 1931.
«темы. М., Госэнергоиздат, 1960.
36. Г о л у б е в М. Л. Методы расчета токов короткого замыкания в распределительных сетях. М., «Энергия». 1967.
37. Г р е й с у х М. В. Электрооборудование обогатительных и агломерационных фабрик. М., Металлургизцат, 1960.
38. Г р и ш о ч к и н А. И., Туриевский Г-Н. Техническое обслуживание барабанных электромагнитных и магнитных сепараторов. М., «Недра»,
39. Гуреев И. А. Комплектные шинопроводы цеховых электрических сетей. М., Госэпсргонздат, 1961.
40. Доменное производство. Справочник. Т. I. Метал.туртиздат. 1963.
41. Дорошев К. И. Комплектные распределительные устройства напряжением 3—35 кп. «Энергия», 1969.
42. Д у к е л ь с К и'й Л. И. Подвесные канатные дороги и кабельные краны. «Машиностроение», 1966.
43. Е г у р и о в Г. И. и Рейт А. К. Одноковшовые экскаваторы. М., «Недра», 1965.
44. R л я ш е в и ч М. Г., П у ш к а р о п к о Е-И. Опыт флотации углей, М-, Госгортсхиздат, 1960.
45. Зарубин .11. С., Шлау А. В. Фильтрующие центрифуги для обезвоживания мелкого угля. М., Госгортсхиздат, 1961.
418
Бовин Г. М. и др. Подъемники. Машпи,
Безопасная эксплуатация шахтного участкового электрооборудования. М., Госгортехнздат, 1963.
48. Келлна И. М. Машинист пневматического сепаратора. М., Госгор-техпздат, 1963.
49. Клюев С. А. Осветительные сети производственных помещений. №.. Госэнергоиздат, 1961.
....... „ .................... Л и п к и и Б. 10. Электроснабжение промышленных предприятий. М., «Бывшая школа», 1969.
51. Конторовмч З.Б. Размольно-дробильные. машины и грохота. ОНТИ, НКТП СССР, 1937.
52. Крикун И. В. Испытания заземляющих устройств. М., «Энергия», 1967.
53. Крицкий Е. JI., М и н с т е р М. Н. Защита дробилок от попадания металлических предметов. М., Госгортехнздат, 1963.
54. Крюков Д. К. Исследование и испытание шаровых и трубпых мельниц. Т. I и И. Свердловск, СГИ, 1957.
55. Крюков Д. К. Усовершенствование размольного оборудования горпообогатлтельпых предприятий. №., «Недра». 1966.
56. Криков Д. К. Футеровки шаровых мельниц. «Машиностроение»,
1965-
57. Лебедев П.Д. Теплообменные сушильные м холодильные установки. М., «Энергия». 1966.
58. Левин И. М- Электрооборудование обогатительных фабрик. М-, Мвталлуртиздат, 1956.
59. Л ибефорт Ю. И. Сушильщик обогатительной фабрики. №., «Недра», 1968.
60. Липов 11. II. Оборудование дробильно-сортировочных фабрик. №.. Мстаялургиздат, 1955.
61. Литвак Л. В. Удельный расход активной мощности па компенсацию в асинхронных двигателях новой серии СДН. «Промышленная энергетика», 1959. 9.
62. Люберец И. М. Машинист отсадочных нашил. М., Госгортехиз-дат, 1961.
63. Меклер А. Г. Электрооборудование нодъвмво-транспортиых Машин. М., «Машиностроение», 1965.
64. М о л я в к о А. Р. Опыт эксплуатации полого оборудования на угле-обогатитслъпых фабриках. Сер. «Технология п экономика обогащения и брикетирования угля». ЦПИИЭНТИ угольной промышленности, 1967.
65. Неронов Н. 11. Механика шаровой мельницы. Т. XXXIII, выи. 3 Ленинград, ЛГИ, 1956.
66. Опорной М. И. Горная электротехника. №., Углетохиздат, 1957.
67. Олевский В.А. Конструкция, расчеты и эксплуатация дробилок (обогатительных фабрик). М., Металлургиздат, 1958.
68. Олевский В. А. Конструкции и расчет механических класспфика торов и гндроциклоноп. VI., Госгортсхиздат, I960.
69. Олевский В. А. Размольное оборудование обогатительных фабрик. Справочник-иособие по конструкциям, расчету и эксплуатации шаровых и стержневых мельниц. М., Госгортсхиздат, 1963.
70. Олевский В. А. Мощность двигателей и производительность конусных дробилок среднего м мелкого дробления. «Обогащение руд». 1968, № 1 (73).
71. 11 а р ф е я о в А. М. Осповы агломерации железных руд. М-, Метал-лургпздат, 1961.
72. Петухов А. И., Правицкий Н.К., Рппп М. Г. Горная механика. М., «Недра», 1965.
73. Пономарев И.В. Дробление и грохочение углей. М., Госгортех-издат, 1960.
419
74. П о п о м а р е в И. В., Фролов Б. Ф. Грохоты с электроподо-ареном сит. М., Госгортохпядат, I960.
75. И о и о м а р с в И. В. Опыт эксплуатации резонапспых грохотов на углеобогатительных фабриках. М., «Недра», 1965.
76. Правила безопасности в угольных и сланцевых тахтах. М-, «Недра», 1964.
77. Правил н безопасности при ведении работ па углеобогатительных ,и углебрикетпых фабриках и сортировках. М., Гоогортехиэдат, 19JI-
78. Правила безопасности при обогащении и агломерации руд цвет-пых я черных металлов. М., «Недра», 1967.
79. Правила изготовления взрывозапцццешюго и рудничного электро оборудования О АЛ 684-053—67. М., «Энергия». 1969.
80. Правила пользования электрической и тепловой энергией. М., «Энергия», 1970.
81. Правила устройства электроустановок. И., «Энергия», 1965.
82. Правила устройства и безопасной эксплуатации пассажирских канатных дорог (ППКД). М., «Недра», 1969.
83. Беленький Г. И., В е й т е р М. Е. и др. Электрическое оборудование крапов. М.—Л-, Госэнергоиздат, 1963.
84. Раков В. Л. Определение электрических нагрузок па дробильных и обогатительных фабриках. Научные труды научно-исследовательского и про-.ектного ип та по обогащению руд черпых металлов, выл. 8. 1967.
85. Руководящие указанно по повышению коэффициента мощности в установках потребителей электрической энергии. М., Госэнергоиздат, 1961.
86. Рябков А. Я. Электрические сети и лпппп электропередачи. М., Госзнергоиздат, 1945.
87. Смесители барабанные. ЦПИИТМАШ, 1958.
88. Спиваковский А. О., Потапов М. Г., Котов V. А. Карьерный конвейерный транспорт. М., «Недра», 1965.
89. Справочник энергетика промышленных предприятий. Т. I и II. Под общей ред. А. А. Федорова., Г. В. Сербиповского и Я- М. Большпма. М.- Л., Госэнергоиздат, 1961.
90. Стрел ь пиков Л. П., Шорин В. Г. Автоматизация ртднич-дюго транспорта. М., «Недра», 1965.
91. Судепко А. М., Царевский А. Ф. Вопросы экономика электроэнергии па углеобогатительных фабриках. М., Углетехиздат, 1956.
92. Топ кошкур JI. G. Защита от утечек и электрических сетях с большой емкостью. Сб. «Элоктробезопасност’ь па предприятиях горнодобывающей промышленности», М-, «Недра», 1965.
93. Троп Л. Е. Электрооборудование па углеобогатительных и брикетных фабриках. М., Углетехиздат, 1951.
94. Трои А. Е., Аршипски й В. М. Электрооборудование и автоматизация обогатительных фабрик. М., «Недра», 1964.
95. Т у р ы ш е в Б. Ф., А х л ю с т п н В. К. Подстанции и сети па поверхности рудником. Ч. II. Изд. Сверил, горн, ип-та, 1969.
96- Т у ш м а л о в В. А. Электрические лифты. Устройство п монтаж. М., Машгиз, 1952.
97. Указания по проектированию электрооборудования промышленных предприятий. М., Строииздат, 1907.
98. У к а з а и и я по проектированию электроснабжении обогатительных .фабрик угольной иромьпплсппостп. М., ЦНИИТЭИугля, 1964.
99. Федоров А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М., «Энергия», 1967.
100. Федоров А. А. Электроснабжение промышленных предприятий. М., Госэнергоиздат, 1961.
101. Федоров В. Ф. Исследование режимов работы крупных шоковых дробилок. Свердловой, СГИ, 1962.
102. Федоров В. Ф. Исследование методов повышения эффективности процессов дробления и магнитной сепарации н условиях Соколовско-Сарбай-ского ГОКа. Свердловск, СГИ, 1964.
420
103. Ф о й г и в Л. М. и Ольховпков Б. В. Методы обеспечения пуска конусных дробилок крупного дробления иод завалом. Производство крупных машин. Вып. 7, М., Машиностроение, 1965.
104. Хорунжий В. А., Р и б а с. Ю. М. и др. Рудничное взрывобезопасное электрооборудование. М-, «Недра», 1964.
105. Ш о м а х а и о н М. М. Сушильные установки углебрикетпых фабрик. М., Углетехиздат, 1955.
10G. Ш и п у н о в Н. В. Защитное отключение. М., «Энергия», 1968.
107. Шишкин Н. Ф. Быстродействующа» защита шахтных сетей от замыкания иа землю. М., Госгортехпздат, I960.
108. Электробезоиасность па предприятиях горнодобывающей промышленности. Сб. Научно-технического совещания ио электробсзопаспостя на предприятиях горнодобывающей промышленности в г. Кривом Роге с 22 по 26 мая 1963 г. М-, «Недра», 1965.
109. Натовский И. А. Сушка продуктов обогащения угля. М., Углетехиздат. 1953.
П редпсловис
ОГЛАВЛЕНИЕ
Г л л и а 1. Особенности эксплуатации электрооборудования обогати-тельных фабрик ................................................ 5
1-1. Особенности производства.................................. 5
1-2. Особенности атмосферы цехов обогатительных фабрик .... к
1-3. Пожароопасность на фабриках................................ 8
1-4. Характеристики помещений фабрик........................... 10
1-5. Пути повышении безопасности эксплуатации электрооборудования и требования, предъяви немые к ному.................. 14
1-6. Виды исполнения электрооборудования, применяемого на обогатительных фабриках ...................................... 14
1-7. Опасность поражения электрическим током................... 23
1-8. Меры защиты от иоражспия электрическим током.......... 32
1-9. Устройство защитною заземления........................... .33
1-10. Расчет заземляющего устройства........................... 36
1-11. Контроль и проверка заземляющих устройств................. 39
1-12. Измерение сопротивления заземляющего устройства......... 40
1-13- Контроль изоляции п защитное отключение в сетях до 1000 в 40
Глава 2. Электрическое освещение обогатительных фабрик............. 55
2-1. Общие вопросы ............................................
2-2. Основные светотехнические величины........................
2-3. Электрические источники света.............................
2-4. Осветительные приборы ....................................
2-5. Светотехнические расчеты .................................
2-6. Электротехнические расчеты освещения......................
J 2 7. Определение расчетной нагрузки и расхода влектрознергпи осветительными установками.......................................
J 2-8. Экономия электрической энергии и безопасность обслуживания осветительных установок................................'........
3. Аппаратура защиты и управленца .
Классификация и назначение аппаратуры...................... Максимальная токовая защита................................ Тепловая защита ........................................... Минимальная и нулевая защита............................... Аппаратура ручного управления.............................. Аппаратура дистанционного и автоматического управления . . Основное алектрооборудоввиие цеховых подстанции на напряжения выше 1000 в..........................................
Глава 4. Электрооборудование дробильных отделений.................
4-1. Общие положения..........................................
4-2. Электропривод и электрооборудование щековых дробилок . .
4-3. Электропривод п электрооборудование конусных дробилок крупного дробления............................................
127
127
127
422
4-4. Электропривод > электрооборудование конусных дробилок сродного и мелкого дробления................... ........... 113
4-5. Электропривод п электрооборудование валковых дробилок . . 148
4-6. Электропривод И электрооборудование молотковых и роторных дробилок .................................................. 151
4-7. Грохоты .................................................. 154
Глава 5. Электрооборудование подъемно-транспортных мапшп и механизмов .......................................................... 158
5-1- Электропривод и электрооборудование конвейерных установок
5-2. Питатели ................................................
5-3. Электрооборудование воздушных капатпых дорог.............
5-4. Электропривод к электрооборудование кранов ..............
5-5. Электрооборудование грузовых и пассажирских подъемников
158
170
177
182
194
Глава 6. Электрооборудование измсльчптсльных отделении .... 202
Общие сведения............................................
Режим работы шаровых и стержневых мельниц ................ Особенности расчета мощности двигателя мельницы........... Управление электроприводом и энергетические показатели работы
мельниц ...............................................
Классификаторы ........................................
а в а 7. Электрооборудование механизмов для обогащения руд, угля и нерудных ископаемых...................................
7-1. Электромагнитные сепараторы, размагничивающие аппараты, металлоискатели и железоотделители............................
7-2. Обезвоживятощпе установки ..............................
7-3. Сепараторы для обогащения углей.........................
7-4. Флотационные машины ....................................
7-5. Фильтрующие установки ..................................
7-6. Отсадочные машины ......................................
а в а 8. Э.тект|юоборудованис механизмов водо- и воадухоснябжения
8-1. Пасоспыс установки................
8-2. Вентиляторные установки...........
8-3. Электрооборудование компрессорных пасосов ...............................
8-4. Энергетические показатели.........
202
203
206
216
227
234
235
237
239
239
149
вакуум-
). Электрооборудование агломерационных и окомковатсльпых цехов ................................................... 250
9-1. Общие сведения ......................................... 250
9-2. Режим работы агломерационных я обжиговых мяшип.......... 251
9-3. Определение мощности двигателя пгломашины............. 252
9-4. Управление агломерационными машинами.................. 254
9-5. Облшговыо машины ..................................... 257
9-6. Эксгаустеры и дымососы................................ 257
9-7. Дозаторы и питатели................................... 2IU
9 8. Смесители и окомковатоли.............................. 264
9-9. Вспомогательные установки ............................ 265
9-10. Энергетические показатели ............................. 260
Глава 10. Электрооборудование барабанных сушилок............. 267
10-1. Общие сведения ........................................... 267
10-2. Особенности работы барабанных сушилок.....................168
10-3. Основное электрооборудование и схема управления сушильным комплексом ................................................. 269
Стр.
272
11. Электрооборудование первичных скллдоп руды...........
Общие снедения ..........................................
Электропривод и электрооборудование экскаваторов.........
Электрооборудование экскаваторов на переменном токе . . . Электрооборудование экскаваторов на постоянном токе . . . Пути дальнейшего развития электропривода экскаваторов Энергетические показатели работы экскаваторов............
Электрооборудование скреперных установок.................
Электрооборудование механизмов бункерной и безбувкерной погрузки полезных ископаемых.............................
12. Электроснабжение обогатительных фабрик...............
12-1. Род тока и напряжения...................................
12-2. Категории электроприемников.............................
12-3. Внутреннее электроснабжение обогатительных фабрик . . . 12-4. Определение электрических нагрузок цеховых подстанций 12-5. Повышение коэффициента мощности.........................
12-6. Конструкции проводов, кабелей и токопроводов............
42-7. Выбор проводов, шин и кабелей по нагреву................
12-8. Стоимость передачи электрической энергии и экономическая плотность тока ...............................................
12-9. Определение потери напряжения в липин...................
12 10. Определение сечения проводов и кабелей по допустимой потере напряжения ....................................................
12-11. Расчет сетей осветительных установок....................
12-12. Расчет троллейных линий.................................
12-13. Токи короткого замыкания в сетях напряжением до 1000 в 12-14. Выбор аппаратов, изоляторов и токонедуших частей подстанций цехов ..........................................................
Г я а п я 13. Подстанции и распределительные пункты обогатительных фабрик ............................................................ 367
13-1. Расположение главных подстанций ......................... 36"
13-2. Особенности выполнения главных подстанций...............
13-3. Комплектные распределительные устройства................
13-4. Комплектные типовые трансформаторные подстанции .... 13-5. Основные принципы выбора п компоновки оборудования цеховых подстанций ...............................................
Глава 14. Релейная защита и сетевая автоматика....................
14-1. Общие положения ........................................
14-2. Защита линий ...........................................
14-3. Защита двигателей ......................................
14-4. Защита цеховых трансформаторов..........................
14-5. Защита конденсаторных батарей...........................
14-6. Автоматизация внутреннего электроснабжения фабрик . . . 14-7. Самояапуск электродвигателей ...........................
14 8. Управление системой электроснабжения фабрики............
Глава 15. Экономические показатели электроснабжения фабрики 15-1. Общие положения ............................................
15-2. Портирование расхода электрической анергии..............
15-3. Коэффициент мощности и илиннпе его на экономические показатели электрохозяйства ......................................
15-4. Стоимость электрической энергии ........................
15-5. Потери мощности и энергии в электрических сетях и пути их снижения .....................................................
15-6. Основные мероприятия по экономии электроэнергии ....
15-7. Электровооружеппость труда .............................
Список литературы ................................................
272
274
276
286
287
288
291
294
294
296
296
301
311
318
333
336
338
346
349
351
352
37.
37?
3».
3X0 380 388
39.
39.
397
403
403
406
407
410
415
416
417
.ЗАМЕЧЕННЫЕ ОПЕЧАТКИ
Стр. Строка, формула Напечатано Следует читать
формула (1-36) «! —Яг —Кя Hl-fls+W.)
2 2
формула Д.-Яд-Й! Rt-Ra+H,
2 2
70 4 сверху рис. 2-7. рис. 2-Я.
190 формула (5-32) Мв> о э—— 10я * «Ч М(Л “ЙТ10
196 формула (5-33) | Л + h'l |/ ^p'p + ^y'y-l Zt't
197 формула (5 37) °’ — °т—
220 4 снизу групповым (рис. 7-2, в) и индивидуальным (рис. 7-2, б), групповым (рис. 7-2, б) и индивидуальным (рпс. 7-2, л)
253 15 снизу sin <Хр; “in а,-
269 формула (10-1) Р = 125 Р-12,5
354 формула (12-90) -к® “О' (iiioo’);