Конструктивные особенности и выбор электрооборудования

27.12.2016

В понятие электрооборудование включают устройства, служащие для производства, преобразования, распределения и потребления электроэнергии, а также приборы защиты и измерения. Все виды электрооборудования, начиная от передвижных электростанций и кончая измерительными приборами, применяют ори проведении горноразведочных выработок.
По условиям эксплуатации электрооборудование можно подразделить на три типа: 1) стационарное (электрооборудование подстанций, компрессорных, подъемных установок), 2) передвижное (электропривод насосов, вентиляторов, электровозов), 3) ручное (электросверла, электроприборы и пр.). По способу исполнения электрооборудование делится на оборудование общепромышленного и рудничного исполнения. Стационарное электрооборудование горноразведочных выработок, устанавливаемое обычно в помещениях, имеет общепромышленное исполнение, а передвижное и ручное — рудничное.
Это объясняется тем, что условия эксплуатации передвижного и ручного оборудования при проходке горных выработок имеют ряд особенностей, обусловливающих дополнительные требования, предъявляемые к этому оборудованию: электропривод и приборы должны иметь повышенную прочность, быстро и легко присоединяться к питающей линии, быть транспортабельными, малогабаритными и в частном случае взрывобезопасными. В свою очередь, по способу исполнения рудничное электрооборудование делят на четыре группы: в рудничном нормальном (PH), в рудничном повышенной надежности (РП), в рудничном взрывобезопасном (PB), в рудничном искробезопасном (РИ).
Электрооборудование в рудничном нормальном исполнении применяют при проходке выработок, не опасных по газу или пыли. По сравнению с общепромышленным электрооборудованием оно должно удовлетворять ряду дополнительных требовании: иметь оболочку повышенной механической прочности и защищающую от попадания внутрь воды, изоляцию, рассчитанную на работу в условиях повышенной влажности и температуры, блокировку, препятствующую открытию крышек под нагрузкой, и иметь ввод кабеля в виде глухих муфт.
Рудничное оборудование повышенной надежности применяют на свежей струе воздуха в выработках, опасных по газу или пыли; все его искрящиеся при нормальной работе элементы (щетки, контактные кольца и т. п.) снабжают средством взрывозащиты, материалы оболочек выбирают не опасными в отношении искрения при ударе.
Рудничное оборудование во взрывобезопасном исполнении применяют в выработках, опасных по газу или пыли. Основное отличие этого оборудования в том, что оно полностью закрывается в оболочку, которая выдерживает давление взрыва в ней и предотвращает воспламенение окружающей среды.
Электрооборудованием в искробезопасном исполнении считают такое, в котором все цепи являются искробезопасными. Искробезопасность цепей достигается за счет снижения в них напряжения до величины, при которой искрение не в состоянии вызвать взрыв; такое исполнение электрооборудования может быть применено для аппаратуры связи, сигнализации и цепей управления.
Поскольку горнопроходческие механизмы поставляются в комплекте с электроприводом, то, как правило, расчета мощности электродвигателей производить не приходится. Однако разнообразие условий и физико-механических свойств горных пород обусловливает нередко необходимость пересчета мощности и замены электродвигателя. Правильная эксплуатация двигателя будет тогда, когда он работает при максимальном использовании мощности; при этом, следует следить, чтобы температура нагрева изоляции не превышала допустимых пределов.
По своему характеру нагрузка на валу электродвигателя может быть постоянной и переменной. В первом случае мощность определяется по простым формулам с использованием величин, характеризующих нагрузки. Например, мощность (в кВт) привода насоса и вентилятора определяется соответственно по следующим формулам:
Конструктивные особенности и выбор электрооборудования

где Q — производительность насоса и вентилятора, м3/с;
H и h — напор, создаваемый соответственно насосом (в м вод. ст.) и вентилятором (в мм вод. ст.);
ηн и ηв — к. п. д. соответственно насоса и вентилятора;
ηпep — к. п. д. передачи.
Основой для выбора мощности двигателя при переменной нагрузке являются нагрузочные диаграммы, представляющие собой зависимость мощности тока или момента вращения от времени: P=f(t); I=f(t); M=f(t). Зная нагрузочную диаграмму работы механизма, определяют эквивалетный ток или вращающий момент по формулам:
Конструктивные особенности и выбор электрооборудования

где I1, I2, ..., In — сила потребляемого тока в моменты времени t1, t2, .., tn, А;
M1, M2, ..., Mn — моменты, развиваемые на валу в промежутки времени t1, t2, ..., tn, H*м.
По полученным эквивалентным величинам определяется эквивалентная мощность:
Конструктивные особенности и выбор электрооборудования

где U — напряжение в сети, В;
cos φ — коэффициент мощности;
n — частота вращения вала двигателя в минуту.
В настоящее время на горных и геологоразведочных работах преимущественное распространение получили асинхронные двигатели переменного тока. Они надежны в эксплуатации, просты по конструкции, недороги и имеют относительно высокий к. п. д.
Электродвигатели постоянного тока используются при горноразведочных работах только в качестве привода электровозов в связи с необходимостью плавной регулировки скоростей.