O stosowalności napędu asynchronicznego do maszyn wyciągowych

(1)

¿BSZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ S e r i a : ' C-órniotwo z . 72

Zygfryd L ib e ru s

0 STOSOWALNOŚCI NAPADU ASYNCHRONICZNEGO DO MASZYN WYCIĄGOWYCH

S t r e s z c z e n i e . Na t l e w ł a ś c i w o ś c i r óżnyc h r o z w ią z a ń napędu a s y n c h r o n ic z n e g o ’’ skazano ¿ego z a k r e s y p r z y d a t n o ś c i d l a różnych maszyn wy

ciągow ych. P o k re ś lo n o wyższość c i ą g ł e j zmiany oporu dodatkowego nad zmianą s to p n io w a n ą . Podano p r o p o z y c ję i wstępne w yniki prób nowego r o z w i ą z a n i a r o z r u s z n i k a płynowego.

1 . Wstęp

Rozwój maszyn wyciągowych oraz ic h napędów tr w a . Narzucony j e s t między innymis wzrostem zadań t r a n s p o r t o w y c h , g ł ę b o k o ś c i ą szybów, zastępowaniem:

p r z e d z ia łó w drabinowych wyciągami awaryjnym i, c h ę c i ą podwyższenia spraw

n o ś c i e n e r g e t y c z n e j , wprowadzaniem s t e r o w a n i a z k l a t k i .

Napęd e l e k t r y c z n y ma s p e ł n i a ć w s z e lk ie wymagania maszyny r o b o c z e j . Za

tem z jakościowym ( t y p , moc, p r z e z n a c z a n i a ) o r a z ilościo wym rozwojem ma

szyn wyciągowych zw iązane s ą próby k o n s tr u o w a n ia i p r o j e k t o w a n i a d l a n ic h t a k i c h układów napędu e l e k t r y c z n e g o , k t ó r e p o t r a f i ł y b y s p e ł n i ć j e d n o c z e ś n i e w s z y s tk ie r a c j o n a l n e wymagania te c h n ic z n o -e k o n o m ic z n o -ru o h o w e . Dodat

kowymi powodami ty c h posz ukiw ań s ą względy gospodarcze i p r z e s ł a n k i han

dlowe.

O k o l i c z n o ś c i t e s k ł a n i a j ą do p r a c nad nowymi sz c z e g ó ła m i układów napę

du e l e k t r y c z n e g o . Ze wzrostem mocy p o j a w i a j ą s i ę nowe problemy i z j a w i s k a uboczna wymagające r o z w i ą z a n i a .

Zawsze aktualn ym zagadnieniem j e s t wybór r o d z a j u napędu e l e k t r y c z n e g o maszyny wyciągowej. Punktem w y j ś c i a do wyboru n a j b a r d z i e j ekonomicznego r o d z a j u napędu j e s t p rz e d e wszystkim znajomość zadań t r a n s p o r to w y c h i w sp ó łc z y n n ik a w y k o rz y s ta n ia czasowego u r z ą d z e n i a wyciągowego.

2 . W łaśc iw ości różnych r o z w ią z a ń napędu a s y n c h ro n ic z n e g o

Do napędu maszyn wyciągowych i w c ią g a j e k w g ó r n i c t w i e stosowano s ą , w zglę dnie mogą t y ć , n a s t ę p u j ą c e r o z w i ą z a n i a napędu a s y n c h r o n ic z n e g o : 1° s i l n i k kla tk ow y je dno—, dwu- lu b w ialo b ieg o w y ,

2° s i l n i k p ie r ś c i e n i o w y z r o z r u s z n i k i e m metalowym o s to p n io w a n e j zmianie r e z y s t a n c j i ,

3 ° s i l n i k p i e r ś c i e n i o w y z r o z r u s z n i k i e m cieczowym o p ły n n e j zm ianie r e z y - ________ 1976

Nr k o l . 471

(2)

126 Zy gfryd Liber us

SN

Rrz

SN

Pr z

7

^°

[

^{M i}

' P r z .

8

° ■m-

- J r * f

+ 4

^ T

M

Rys. 1 . I l u s t r a c j a ośmiu w e r s j i napędu asyn ch ro n icz n eg o

O z n a cz en ia : SN - s t y c z n i k i n a w ro tn e , L - d ł a w i k i , SŁ - s t y c z n i k z w ie r a n ia dławików, P r z - p r z e k ł a d n i a , R - o p o r n ik rozruchow y, SR - s t y c z n i k i r o z ruchow e, P - p r o s to w n ik n i e s t e r o w a n y - ŁT - ł ą c z n i k t y r y s t o r o w y , F - fa lo w

n i k , T - t r a n s f o r m a t o r , CK - oyklo konw erto r

(3)

O stosc’.alności napędu asynchronicznego... 127-

s t a n c j i ,

4° s i l n i k p i e r ś c i e n i o w y z ty rystorow ym modulatorem r e z y s t a c j i ,

5° s i l n i k p ie r ś c i e n i o w y w u k ł a d z i e t y r y s t o r o w e j kaskady p o dsynchroniczne j , 0° s i l n i k klatkowy z a s i l a n y z 'b ez p o śre d n ieg o p rz e m ie n n ik a c z ę s t o t l i w o ś c i

z komutacją s i e c i o w ą ( o y k l o k o n w e r t o r },

7° s i l n i k klatkowy z a s i l a n y z p r z e m ie n n ik a c z ę s t o t l i w o ś c i z p o ś r e d n i c z ą cym obwodem p rą d u s t a ł e g o ,

8° s i l n i k kla tx ow y n a s i l a n y z b e z p o ś r e d n ie g o p rz e m ie n n ik a c z ę s t o t l i w o ś c i z kom uta cją wewnętrzną.

Zobrazowanie wyżej wymienionych ośmiu w e r s j i napędu p r z e d s ta w io n o d l a porównania na r y s , 1.

Wersja 1° n a d a je s i ę do u rz ą d z e ń o mocy do około 100 kW i p r ę d k o ś c i jazdy u s t a l o n e j do około 3 m /s , z powodu dużych prądów rozruchowych i n i e za d o w ala ją cej s t e r o w n o ś c i . P r o s t o t a , b a r d z o mała a w a ry j n o ś ć , t a n i o ś ć i pewność hamowania odzyskowego c z y n i ą t e n napęd s z c z e g ó l n i e przydatnym d l a urzą dzeń aw aryjnych i pomocniczych do o p u s z c z a n ia m a t e r i a ł ó w . P rz y kładem t e j w e r s j i j e s t k o n s t r u k c j a ZKMPW w G liw ic ac h z s i l n i k i e m dwubie- gowym [2] . Wyniki pomiarów i b adań e k s p lo a t a c y j n y c h tego napędu s ą po

zytywne [ i ] .

Wspólną w ła ś c iw o ś c ią w e r s j i 1° do ń° s ą s t r a t y e n e r g i i w o: wodzie w ir

n ik a podczas r o z r u c h u , k t ó r e j i l o ś ć równa s i ę w p r z y b l i ż e n i u sumie e n e r g i i k i n e t y c z n e j n ad a n ej układowi elektrom e cha nicz nem u i pracy wykonanej przez s i l n i k podczas r o z r u c h u . S t ą d te n d e n c j e do m in im alizow a nia c z a s u r o z r u c h u i p r ę d k o ś c i ja z d y u s t a l o n e j .

Jfspólną cechą w e r s j i 1° do S ° , z ewentualnym w yjątkiem w e r s j i 6 ° , j e s t k o n ie c z n o ść r e d u k c j i p r ę d k o ś c i o b r o to w e j, c z y l i i n s t a l o w a n i a p r z e k ł a d n i . Budowa napędu a s y n c h r o n ic z n e g o b e z p o ś r e d n ie g o ma se n s p r a k ty c z n y przy wy

k o r z y s t a n i u s i l n i k a wolnoobrotowego o c z ę s t o t l i w o ś c i znamionowej r z ę d u k i l k u n a s t u herców. Konstruowania s i l n i k a asy n c h ro n ic z n e g o o p r ę d k o ś c i zast- mionowej do 1 , 5 o b r / s nrzy c z ę s t o t l i w o ś c i znamionowej 50 Hz n i e ma uzasad

n i e n i a t e c h n ic z n e g o z uwagi na zasadę prac y maszyny in d u k c y j n e j .

Wspólną w ła ś c iw o ś c ią w e r s j i 2° do 4 ° , w przypadku hamowania dynamicz

nego prądem s t a ł y m , j e s t :

- k o n ie c z n o ść o p u s z c z a n ia nadwagi bądź n a c z y n i a c i ę ż s z e g o , d l a u z y s k a n ia s t a b i l n e j p r ę d k o ś c i r e w i z y j n e j r z ę d u ( 0 , 5 r 'U 0 ) m /s ,

- b r a k odzyskowego hamowania e l e k t r y c z n e g o w o k r e s i e z w a l n i a n i a ( o p ó ź n ia n i a ) ,

- nieekonom iczna p r a c a podczas c i ą g n i e n i a z p r ę d k o ś c i ą wieczną p o p rze d za

j ą c ą s y g n a ł " s t o p " ,

Z a s t ą p i e n i e hamowania dynamicznego hamowaniem n i s k ą c z ę s t o t l i w o ś c i ą e - l i m i n u j e powyższe t r z y n ie d o g o d n o ś c i . Okupić t o t r z e b a w iększą z ł o ż o n o ś c i ą budowy ź r ó d ł a n i s k i e j c z ę s t o t l i w o ś c i , w s to s u n k u do ź r ó d ł a p rąd u s t a ł e g o .

Wersje 2° i 3° sta n o w ią k la s y c z n y napęd a s y n c h r o n ic z n y n i e z a l e ż n i e od sposobu hamowania. K lasyczny napęd a s y n c h r o n ic z n y o s i ą g n ą ł wysoki s t o p i e ń

(4)

-128 Zygfryd .Liber as

ro zw o ju i s z e r o k i e z a s to s o w a n ie . Odznacza s i ę zawsze niższym i k o sz ta m i i n westycyjnym i n i ż napęd Leonarda lu b napęd p r z e k s z t a ł t n i k o w y prądu s t a ł e go. Można w yliczyć [ 4 ] , że k o s z t in w e s ty c y jn y napędu asyn ch ro n icz n eg o wy

n o s i o k o ło : 3 ^ k o s z t u napędu Leonarda b o z p o ś rc u n ie g o , 50% k o s z t u napędu Leonarda p o ś r e d n i e g o , 27% k o s z t a napędu p r z e k s z t a ł t n i k o w e g o b e z p o ś r e d n i e go. Koszty e k s p l o a t a c y j n e napędu a s y n ch ro n icz n eg o nogą być n iż s z e n i ż na

pędu Leonarda lu b p r z e k s z t a ł t n i k o w e g o . Aby t c uzy sk ać , t r z e b a dobrać do

s t a t e c z n i e małą p rędkość ja zdy u s t a l o n e j oraz d o p u s z c z a ln ie duże p r z y s p i e s z e n i e . Klasyczny napęd asy n c h r o n ic z n y może być budowany na dowolnie du

żą moc, pod warunkiem dysponowania odpowiednimi p r z e k ł a d n i a m i . Kie gene

r u j e on z a k łó c e ń w s i e c i a c h e l e k t r o e n e r g e t y c z n y c h .

W ersja 3° ma przewagę ekonomiczną nad w e r s ją 2 ° , albowiem s t r a t y re g u l a c j i podczas r o z r u c n u s ą n i ż s z e przy p ły n n e j zmianie r e z y s t a n c j i , a r o z r u s z n i k płynowy na ogół j e s t t a ń s z y . Wady ro z ru sz n ik ó w płynowych omówione s ą w p k t 4.

Wersja 4° r ó ż n i s i ę od w e r s j i 3° zakresem zmiany r e z y s t a n c j i , co z i l u strow ano na r y s . 2 , a ta k że sposobem t e j zmiany, co z a sa d n ic z o wpływa na p r z e b i e g prądu w ir n ik a - r y s . 3 . Obszar n i e s t e r o w a l n o ś c i r e z y s t a n c j i n i e sta n o w i i s t o t n e j przeszkody ru c h o w e j. N ato m ias t w z r o s t p o ś l i z g u u s t a l o n e go oraz s k u t k i impulsowego c h a r a k t e r u p rąd u w ir n ik a ( o b n iż e n ie sp raw n o śc i i w spółczynnika mocy s i l n i k a , nie z n a c z n e z n i e k s z t a ł c e n i e p rąd u s t o j a n a ) o r a z n a s i l a j ą c e s i ę ze wzrostem nocy n ie d o g o d n o ś c i te chnic zno-ruchow e p rze ry w ac za ty r y s to r o w e g o p rą d u s t a ł e g o , n ie c z y n ią w e r s j i 4° zb y t kon

k u r e n c y j n e j wobec kla sy c z n e g o napędu a s y n c h o r n ic z n e g o .

Bozwiązania napędu wg w e r s j i 5° do 8° w równym s t o p n i u p r z e s y ż s z a j ą k la sy c z n y napęd a s y n c h ro n ic z n y wyeliminowaniem s t r a t r e g u l a c j i . N atom iast u s t ę p u j ą mu z n a c z n ie pod względem p r o s t o t y budowy; ł a t w o ś c i wyprodukowa

n i a , p r z e b i e g u współczynnika mocy, k o s z t u in w o n sty o y jn e g o , ujemnego wpły

wu na s i e ć e l e k t r o e n e r g e t y c z n ą i s p r a w n o ś c i u s t a l o n e j , t j . s p r a w n o ś c i przy j e ź d z i e u s t a l o n e j z p r ę d k o ś c i ą znamionową.

Wersja 5° odznacza s i ę sta ły m zamknięciem obwodu w i r n i k a p r z e z dwa p r z e k s z t a ł t n i k i półprzewodnikowe. Powoduje t o , w s to s u n k u do napędu k l a sy c zn e g o , o b n iż e n ie u s t a l o n e j sp ra w n o śc i i w spółc zynnika mocy, co zobra

zowano na r y s . 4 . Podobieństwo w e r s j i 5° do napędu p r z e k s z ta łtn i k o w e g o p rą d u s t a ł e g o , o którym i s t n i e j e s z e r o k i e r o z e z n a n i e t e o r e t y c z n o - t e c h n o l o - g i o z n o - e k s p l o a t a o y j n e , s tw a r z a perspektyw y budowania j e j na moc do 8 MW pr z y nap ę d zie c z te ro s i ln ik o w y m . Z te o r e t y c z n e g o porównania kosztów r u c h u i kosztów e k s p l o a t a c j i różnych r o z w ią z a ń napędu as y n ch ro n icz n eg o wynika, że w e r s j a 5° odznacza s i ę n a j n iż s z y m i k o sz ta m i e k s p l o a t a c j i [ 5 ].

Wersja 6° c h a r a k t e r y z u j e s i ę k o n i e c z n o ś c i ą zbudowania s i l n i k a asynchro

nic zn e g o na c z ę s t o t l i w o ś ć znamionową k i l k a n a ś c i e lieroów, oo pozw oli wye

liminować p r z e k ł a d n i ę i wykorzystać moc znamionową s i l n i k a . P rz e d s i ę w z i ę c i e t a k i e wydaje s i ę n i e o p ł a c a l n e , gdyż sprawność e n e r g e ty c z n a s i l n i k a as y n ch ro n icz n eg o z a s i l a n e g o napięc iem odkształconym o n i s k i e j c z ę s t o t l i wości m a le je nawet o k i l k a n a ś c i e p r o c e n t . Z a s t ą p i e n i e s i l n i k a klatkowego synchronicznym wydaje s i ę celo w e. Begulowane napędy s y n c h ro n ic z n e z a s i l a -

(5)

O stoć-owaJ ności napędu asynchronicznego... 129

kit)

CJ2t

Hys. 3 . P r z e b i e g p rą d u w uzwojeniu f a z y w ir n ik a

(6)

-Igo Zygfryd L i b e r us

ne z cy k lo k o n w e r to ra p r a c u j ą w przem yśle posa górnictwem. Ic h moce s i ę g a j ą 4 MW.

c o s f

R y s . 4 . Poglądowy p r z e b i e g współczyn

n i k a mocy i sp r a w n o śc i

Wersje 7° i 8° o d z n a c z a ją s i ę j e s z c z e b a r d z i e j n i ż w er- c j a 6° pewnymi n ie d o g o d n o ś c ia mi te c h n ic z n y m i zbudowania

prz e m ie n n ik a na n a p i ę c i e 6 kV.

Wynikają one głownie z zacho

d z ą c e j j e s z c z e k o n i e c z n o ś c i szeregowego ł ą c z e n i a k i l k u t y r y s to r ó w przy n a p i ę c i u znamio

nowym p rz e m ie n n ik a wynoszącym n_ 6 kV. Komutacja s z t u c z n a p r z e

m iennika p o ś r e d n ie g o wymaga o- s c y l a c j i znacznych w a r t o ś c i e - n e r g i i b i e r n e j w obwodzie ko

mutacyjnym, o b n iż a współczyn

n i k mocy i sprawność c a ł k o w i t ą napędu o r a z s ta n o w i p o t e n c j a l ne z a g r o ż e n i e m o ż liw o śc ią zwar

c i a w f a lo w n ik u , większe n i ż w c y k lo k o n w e r to r z e . Zakres p ły n n e j r e g u l a c j i p r ę d k o ś c i ja zdy naczyń i maszyny napę dza nej wg w e r s j i 7° lu b 3° napędu wynosi p r a k t y c z n i e od z e r a do p r ę d k o ś c i znamionowej. Elim inowanie p r z e k ł a d n i p r z e z za sto so w a n ie s i l n i k a a s y n c h ro n ic z n e g o na c z ę s t o t l i w o ś ć znamionową k i l k a n a ś c i e herców w ty c h w e r s ja c h j e s t mniej celowe n i ż w w e r s j i 6 ° . Kie w ykorzystano by wówczas s z e r o k i e g o z a k r e s u r e g u l a c j i c z ę s t o t l i w o ś c i wyj

śc io w e j t y c h przemienników, a co w a ż n i e j s z e , ic h pewność ruchowa j e s t u- znawana ja k o n i ż s z a n i ż c y k l o k o n w e r to r a .

3* S t r a t y r e g u l a o . i i p r z y płynne.i i sto p n io w a n e j zmianie oporu rozruohowe-

£0

Z a k ł a d a j ą c przy r o z r u c h u stopniowanym:

- p r z e b i e g c h a r a k t e r y s t y k m echanicznych j a k na r y s . 5 ,

- p r o p o r c j o n a l n o ś ć między prądem w i r n i k a I j s i l n i k a a s y n ch ro n icz n eg o a j e go momentem elektrom echanicznym Mg w z a k r e s i e od z e r a do momentu r o z r u - ohowego maksymalnego f,'Iermax ( r y s . 3)«

s t r a t y r e g u l a c j i na pierwszym s t o p n i u rozruchowym wynoszą

j e ’ i 2 _{~ f= r}tJ2*° tJ - - t o l n - r a — AMmax n i( D

(7)

O stosowalności napęd u asynchronicznego.. -131

g d z i e : I - p r ą d z a s t ę p c z y fazowy w i r n i k a na pierwszym s t o p n i u r o z r u -

z chowym,

U2 Q - n a p i ę c i e międzyfazowe w i r n i k a przy p r ę d k o ś c i n = 0 ,

J - moment b e z w ła d n o ś c i z a s t ę p c z y elementów układu elek tro m e ch a - z n ic z n e g o będących w r u c h u ,

p o z o s t a ł e o z n a c z e n i a - j a k na r y s . 5.

Byś» 5 . P i z y b l i ż o n y p i z e b i e g c h a r a k t e r y s t y k mechanicznych p r z y r o z r u c h u stopniowanym

Można udowodnić, że p rz y s p e ł n i e n i u wyżej uczynionych z a ło ż e ń zachodzą z w ią z k i

■'"zł 'Czx *1

Mez1 Mezx Mez

(2)

p r z y czym moment e l e k tr o m e c h a n ic z n y z a s t ę p c z y d l a c a łk o w ite g o r o z r u c h u sto pniowanego

ermax ^ ^ ^ M = M + ■■J?*ES2L---

ez o d 1 - a

l ń - 5 7 T - 5

(3)

, j Mop « _ ^ermin

g d z i e , a - M i %= M

(8)

122 Zygfryd Liber us

Z a k ł a d a j ą c przy r o z r u c h u płynnym:

- s t a ł o ś ć momentu rozruchowego s i l n i k a M„_ = c o n s t ,81 *

- s t a ł o ś ć momentu oporu podczas r o z r u c h u Mop = c o n s t i zarazem s t a ł o ś ć p rądu rozruchowego I E = c o n s t ,

s t r a t y r e g u l a c j i w o k r e s i e r o z r u c h u płynnego równym c z a s o w i tr w a n i a r o z r u c h u na pierwszym s t o p n i u rozruchowym t a ^ r o z r u c h u stopniowanego wy

nosz ą

p U p r j / ^ + % / ²SC^{n-u.^}

" , pl1

^■

3

^{l |} ^ą ^W

g d z i e o z n a c z e n ia j a k w powyższych z a ł o ż e n i a c h i wzorach«

Porównanie s t r a t r e g u l a c j i przy obydwu sposobach ‘zmiany oporu ro z r u c h o wego, z a k ł a d a j ą c :

- id e n ty c z n o ś ć u rzą d zeń wyciągowych i i c h o b c i ą ż e n i a ,

- równość c a łk o w ity c h czasów r o z r u c h u * równość cząstkowych czasów r o z r u c h u t E st1 =

pozwala uzyskać w yrażenie

AEr o ł ABr p ł 1 Ij, / 1 + fc /

— t ę ^— < 5 >

P rą d Ij, we wzorze ( 5 ) j e s t p r o p o r c j o n a l n y , na mooy powyższych z a ł o ż e ń , do momentu z a s tę p c z e g o o k r e ślo n e g o wzorem ( 3 ) . P rą d I z we wzorze (5) j e s t w a r t o ś c i ą s k u te c z n ą p rą d u I 2 ( t ) o b l i c z o n ą w p r z e d z i a l e ozasu od z e r a do

^ r s t 1 * P rą d I rmax ^e s t °k r a ś l °hy na r y s . 5 , a l i c z b a za wzorem (3 ) . P rą d z a s t ę p c z y I z j e s t t a k ż e f u n k c j ą l i c z b y ł v . Zatem deoydujący i zasad

n ic z y wpływ na w a rto ść s to s u n k u s t r a t r e g u l a c j i p r z y obu sposobach zmiany r e z y s t a n c j i ma w a rto ść liozby łv.Aby z i l u s t r o w a ć t e n wpływ,wykonano p r z y k ła d o b lic z e n io w y p rzy jm u jąc w a r t o ś c i : Ma r mqy = 1 , 8 Mgti, MQp = 0 , 9 Ug n , p o ś l i z g k r y t y c z n y s k = 0 , 0 1 8 . Wyniki o b l i c z e ń w a r t o ś c i względnych prądu I E o r a z I z , l i c z b y s t o p n i rozruchowych " i " , o r a z s to s u n k u s t r a t r e g u l a c j i wyrażo

nego wzorem (5) w f u n k c j i l i c z b y podano na r y s . 6.

D alsze k o r z y ś c i ekonomiczne w ynikając e z p r z e j ś c i a ze sto p n io w a n e j do p ły n n e j zmiany oporu rozruchow ego, t o :

- możliwość s k r ó c e n i a c z a s u r o z r u c h u , a p r z e z t o d a l s z e g o o b n i ż e n i a s t r a t r e g u l a c j i ,

- o b n iż e n ie s t r a t e n e r g i i w uzwojeniach s i l n i k a podczas r o z r u c h u , z czym wiąże s i ę możliwość n ie zn a cz n eg o o b n i ż e n i a mocy znamionowej d o b ie ra n e g o s i l n i k a wyciągowego.

(9)

O stosowalności napędu asynchronicznego. 133

B y s . 6. I l u s t r a c j a wpływu l i c z b y % na prądy z a s tę p c z e i s t r a t y r e g u l a c j i

4 . Propozyc.ia nowego r o z w i ą z a n i a r o z r u s z n i k a płynowego

Z porównania a w a r y j n o ś c i r o z r u s z n i k a płynowego (cieczowego) i m e t a l o - wo-stycznikowego w ynik a, że w p r a k t y c e ruchowej m nie j zawodny j e s t r o z r u s z n i k cieczowy [3] . Użytkownicy w e r s j i 3° napędu maszyny wyciągowej czę

s t o wykazują n ie c h ę ć do r o z r u s z n i k ó w ciec zow ych, u z a s a d n i a j ą c j ą n a s t ę p u ją cym i ic h wadami:

(10)

134 Z ygfryd L ib e ru s

- n a r a s t a n i e z czasem e k s p l o a t a c j i warstwy osa du na e l e k t r o d a c h zanurzo

nych w e l e k t r o l i c i e , co oznacza w z r o s t r e z y s t a n c j i r o z r u s z n i k a ,

- k o n i e c z n o ś ć k o n tr o lo w a n i a i utrzymywania s t a ł e g o poziomu e l e k t r o l i t u na s k u t e k zgazowywania i p arow ania wody,

- występowanie i s k r z e n i a i intensywnego gazowania na p o c z ą tk u r o z r u c h u , - u sz kodze nie r o z r u s z n i k a cieczowego z a g r a ż a z n a cz n ie d ł u ż s z ą przerw ą r u

chu maszyny wyciągowej, n i ż uszkodzenie s e k c j i r o z r u s z n i k a metalowo- - s t y c z n i k o w e g o ,

- w y d z ie la n ie s i ę oparów o d z i a ł a n i u korozyjnym.

P ie r w s z e t r z y n ie d o g o d n o ś c i ruchowa krajowych ro zru szn ik ó w cieczowych p r z y p i s a ć można prze de wszystkim n i e d o s ta te c z n e m u ic h ro zw o jo w i,p rz y czym w y tr ą c a n i e s i ę osadu na e l e k t r o d a c h tr u d n o zw alczyć. Dla p o p ra w ie n ia p r a cy i w ła ś c iw o ś c i r o z r u s z n i k a cieczowego pro p o n u je s i ę regulować je g o r e z y s t a n c j ę p r z e z zmianę s t o p n i a o d s ł o n i ę c i a nieruchomych e l e k t r o d . Z a s to sowano w tym c e l u p i e r ś c i e n i e u s z c z e l n i a j ą c e o t a c z a j ą c e o k r ą g łe e l e k t r o d y . P i e r ś c i e n i e t e :

a - poz w a la ją zm ieniać p ow ierz ohnię e l e k t r o d s t y k a j ą c ą s i ę z e l e k t r o l i t e m , h - o c z y s z c z a j ą m e chanicznie e l e k t r o d y z osa du nagromadzonego podczas j a z

dy maszyny,

o - n ie d o p u s z c z a ją do grom adzenia s i ę osa du na e l e k t r o d a c h podczas wszel

k i c h posto jów maszyny.

Wyniki próh modelu l a b o r a t o r y j n e g o proponowanego r o z w i ą z a n i a r o z r u s z n i k a , zbudowanego w I n s t y t u c i e E l e k t r y f i k a c j i i A u to m a ty za cji Górnictw a P o l i t e c h n i k i ś l ą s k i e j , b y ły pozytywne. S zcz eg ó ły k o n s t r u k c y j n e będą mogły być publikowane d o p ie ro po z g ł o s z e n i u o p i s u p aten to w e g o . K r ó t k i o k r e s u—

ży tkowania modelu proponowanego r o z r u s z n i k a n i e pozwala u s t a l i ć ilo ś c io w o s t o p n i a w y ższ o ści nad r o z w ią z a n ia m i użytkowanymi w przem yśle pod względem gromadzenia s i ę osa du i p r z y r o s t u r e z y s t a n c j i . W modelu l a b o r a t o r y j n y m u- zyskano z a k r e s zmian r e z y s t a n c j i (25»6 ~ 0 , 7 2 ) £ 2 przy zmianie p o w ie r z c h n i

2 2

o d s ł o n i ę c i a (3)1 t 157) cm i g ę s t o ś c i pow ierz chniow ej ( 1 , 0 f 0 , 2 6 ) A/cm .

5 . Zakończenie

Spośród p rze d sta w io n y c h na r y s . 1 ośmiu w e r s j i napędu asyn ch ro n icz n eg o t y l k o p ie rw s z e t r z y wykorzystano d o ty c h c z a s w k r a j u do napędu g ó rn ic z y c h u r z ą d z e ń wyciągowych. Także’ w p r z y s z ł o ś c i k la s y c z n y napęd a s y n c h ro n ic z n y wydaje s i ę być p r z y d a tn y do napędu maszyn wyciągowych, zw łaszcza przy ma

łym n a s i l e n i u r u c h u . U d z i a ł s t r a t r e g u l a c j i w poborze e n e r g i i d l a jednego c y k l u ja z d y j e s t r z ę d u (20 -i 10) Si w z a k r e s i e g łę b o k o ś c i szybu (600 ~ i- 1500) m i udźwigu użytecznego (200 £ 600) kN [5] . W przypadku maszyn o małym współczynniku w y k o rz y s ta n ia czasowego s t r a t y r e g u l a c j i mają znacze

n i e t r z e c i o r z ę d n e .

K onieczność s to s o w a n ia p r z e k ł a d n i w nap ę d zie asynchronicznym z s i l n i kiem na c z ę s t o t l i w o ś ć znamionową 50 Hz tra k to w a n a j e s t dość powszechnie ja k o wada i je d n a z b a r i e r w z r o s tu mocy napędu a s y n c h r o n ic z n e g o . W przy

(11)

O stosowalności napę du asynchronicznego,. 135

padku z a i n s t a l o w a n i a dwóch p r z e k ł a d n i dwuwejściowych, c z y l i napędu c z t e - r o s i l n i k o w e g o , można o s ią g n ą ć moc c a ł k o w i t ą do 8 MW.

W ersja 5° przewyższa k la s y c z n y napęd a s y n c h r o n ic z n y p r z e z wyeliminowa

n ie s t r a t r e g u l a c j i , a t a k ż e pod względem s t e r o w n o ś c i . W porównaniu z na

pędem klasycznym w e r s j a 5° p o s i a d a o około 10 % n i ż s z e k o s z t y r u c h u , o r a z o ok. 5 & n i ż s z e k o s z t y e k s p l o a t a c j i d l a g ł ę b o k o ś c i szybu 600 m, a ok. 2%

- d l a g ł ę b o k o ś c i szybu 1500 m [5] • Konkurencyjność wobec napędu k l a s y c z nego i p r z y d a tn o ś ć w e r s j i 5° r o ś n i e w m ia rę z w ię k s z a n ia zadań wydobyw

czych i mocy z a p o trz e b o w a n e j , o r a z w m ia rę m a le n ia g ł ę b o k o ś c i s z y b u . Wyeliminowanie s t r a t r e g u l a c j i p r z e z budowę w e r s j i 6° do 8° n ie z n a j d u je d o s t a t e c z n i e s i l n e g o u z a s a d n i e n i a ekonomicznego [5]« P r z e m i e n n i k i c z ę s t o t l i w o ś c i a k t u a l n i e n ie d o g o d n ie j e s t budować na moce r z ę d u k i l k u me

gawatów przy n a p i ę c i u 6 kV, a i c h wpływ na s i l n i k a s y n c h r o n ic z n y i s i e ć e l e k t r o e n e r g e t y c z n ą ma a s p e k ty t a k ż e negatywne. Nie wydaje s i ę , aby wer

s j e 7° i 8° w p r z y s z ł o ś c i mogły s k u t e c z n i e konkurować z innymi r o z w ią z a niami napędu maszyny w yciągowej, nawet dysponując as ynchronicznym s i l n i kiem wyciągowym o c z ę s t o t l i w o ś c i znamionowej r z ę d u k i l k u n a s t u herców. Do w spółpracy z ta k im s i l n i k i e m k o r z y s t n i e j j e s t użyć c y k l o k o n w e r to r . W ersja 6° wydaje s i ę b a r d z o p r z y d a t n a do napędu maszyn wyciągowych, a t o z uwagi na b r a k p r z e k ł a d n i i d o b r ą s t e r o w n o ś ć . O k o lic z n o ś c i wymienione wyżej i w p unkcie 2 s p r a w i ł y , że d o ty c h c z a s napęd t e n n ie z d o ł a ł wyprzeć k la s y c z n e go napędu a s y n c h r o n ic z n e g o , a tym b a r d z i e j b e z p o ś r e d n ie g o napędu p r z e k s z t a ł t n i k o w e g o p rą d u s t a ł e g o i napędu Leonarda.

W przypadku napędu głównych maszyn wydobywczych b a r d z i e j kon k u ren c y jn y d l a k la s y c z n e g o napędu asy n c h r o n ic z n e g o o k az u je s i ę w o b ec n ej p ra k ty c e k r a jo w e j b ez p r z e k ła d n io w y napęd p r z e k s z t a ł t n i k o w y p r ą d u s t a ł e g o , n i ż wer

s j e 5° do 8 ° . Główną przy c zy n ą ty c h t e n d e n c j i r a c z e j n ie j e s t p o t r z e b a wy

elim in o w a n ia s t r a t r e g u l a c j i , l e c z f a k t y c z n e dysponowanie s i l n i k a m i wolno

obrotowymi p rą d u s t a ł e g o . W o g ó l n o ś c i ł a t w i e j w ykorzystać s t r a t y r e g u l a c j i do celów gospodarczych n i ż j e e lim in o w a ć. J e ś l i do d y s p o z y c j i b ę d ą p r z e k ł a d n i e dwuwejściowe d u ż e j mocy, t o k la s y c z n y napęd a s y n c h r o n ic z n y bę

d z i e p r z y d a tn y t a k ż e do maszyn wyciągowych dowolnego p r z e z n a c z e n i a i n s t a lowanych d l a szybów g ł ę b o k i c h .

LITERATURA

[1] Baron E . : A n a li z a o b c i ą ż a l n o ś c i dwubiegowego napędu a s y n c h r o n ic z n e g o kla tk ow ego sz ybikow ej maszyny w yciągowej. Nie p u b l . - p r a c a m a g i s t e r s k a , IEiAG P o l . Ś l . , G liw ic e 1973.

[2] Duda F . : Krajowe w y ciąg i szybikowe z napędem elektrycznym d l a k o p a lń gazowych. R e f. na I I K o n fe re n c j ę n a u k o w o -te c h n ic z n e j p t . K i e r u n k i r o z woju g ó rn ic z y c h u r z ą d z e ń wyciągowych, P o l . Ś l . , G liw ic e 1972.

[3] P y zio T .: P r o j e k t i budowa r o z r u s z n i k a płynowego d l a napędu asynchro

nic z n e g o maszyn wyoiągowych szybów g ł ę b o k i c h . Nie p u b l . p r a c a magi

s t e r s k a , IEiAG P o l . Ś l . , G liw ic e 1975.

(12)

Zygfryd Liber u.s

[t] S z k l a r s k i I i . , S kalny A.t T eor3ty czne z a g a d n i e n ia maszyn wy ciągowy oh.

Cz. 1 , PWN, Warszawa 1975«

[5] A n aliza p r z y d a tn o ś c i napędów asynchronicznych d l a maszyn wyciągowyob szybów g łę b o k ic h - e t a p I , n ie p u b l . p r a c a naukowo-badawcza,ISiAG P ol.

Ś l e , G liw ic e -197-4-«

0 nPHMEHHEMOCTH ACHHXPOHHOrO U PH B O M H Jia n o n i^ M H H X m a id k h

P 9 3 X) m e

Ha ocHOBe c B o e o h p a 3 a a pa3JinqHnx pemeHHfi acHHxpoHHoro n p a B o sa noKa3aHH b c 3 - u o m o c r H npnMeH6Hna e r o «Jia p a 3 a a x noy/bdMHUx MamHH. OTueneHO npeHMymecrBO n o d o a H H o ro K3ueHeHHa jroSaBovHoro conpoTHBjieHHfl H a i H3ueHeHHeu n o c ie ^ O B a — TejzBHux. HajoTca n p e ^ ro z e a H a n npe^B apH T ejibnue p e3 y ju > T am HcnHTaHH« k h ^ k o c t - h o t o nycK aiejiH h o b o to T u n a .

ON THE APPLICABILITY OP AN ASYNCHRONOUS DRIVE TO THE HOISTING MACHINES

S u m m a r y

A g a in s t t h e background o f p e c u l i a r i t i e s o f d i f f e r e n t asynchronous d r i v e s , t h e p a p e r shows t h e r a n g e s o f i t s u s a b i l i t y f o r t h e d i f f e r e n t h o i s t i n g m a ch in e s. The s u p e r i o r i t y o f a c o n t in u o u s change o f a d d i t i o n a l r e s i s t a n c e o v er t h e g r a d u a l change, has been em phasised.

The new s u g g e s t i o n and some i n i t i a l r e s u l t s o f t e s t s w ith t h e new s o l u t i o n o f a l i q u i d s t a r t e r , have been g i v e n .