ОЧИСТНОЙ КОМБАЙН ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ РАБОТ

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к приводу очистных комбайнов.
Известен очистной комбайн 1ГШ68 («Электрооборудование и электроснабжение участка шахты. Справочник», Р.Г.Беккер, В.В.Дегтярев, Л.В.Седаков и др. - М., Недра, 1983, стр.341-347), в котором размещены два асинхронных электродвигателя для привода механизма резания, а для привода механизма подачи используется гидродвигатель. Насос гидросистемы установлен на валу двигателя резания. При этом на комбайне располагается электроблок, в котором расположены один или два контактора для включения двигателей приводов резания с выдержкой времени. Электроблок подключен к питающей сети посредством магнитного пускателя и одной трехфазной кабельной линии.
Недостатком этого комбайна является неудовлетворительная тяговая характеристика гидропривода подачи, не обеспечивающая скоростей подачи и тяговых усилий, необходимых для работы комбайна в составе высокопроизводительных очистных комплексов.
Известен очистной комбайн для подземных работ в горной промышленности (патент US 4898428, приоритет от 20.08.1987, класс Е 21 С 29/00, Е 21 С 31/00, Е 21 С 35\24, E 21 F 17\06), соединенный с нерегулируемым источником трехфазного напряжения (сетью), принятый за прототип, включающий, по крайней мере, один режущий орган, приводимый в движение первым асинхронным электродвигателем (двигателем резания), по крайней мере, один механизм подачи комбайна, приводимый в движение вторым асинхронным электродвигателем (двигателем подачи), электроблок, соединенный кабельной линией с сетью, регулируемый источник трехфазного напряжения, в виде преобразователя частоты состоящего из выпрямителя, звена постоянного
тока с емкостями, и, по крайней мере, одного инвертора, к которому подключен второй электродвигатель (подачи).
При этом инвертор и цепи разряда емкостей звена постоянного тока расположены в электроблоке комбайна, а выпрямитель и звено постоянного тока вынесены на штрек и соединены, по крайней мере, одной кабельной линией постоянного тока с инвертором в электроблоке на комбайне.
Преимуществом прототипа в сравнении с аналогом является электропривод подачи с удовлетворительными тяговыми характеристиками.
Недостатком прототипа является то, что преобразователь частоты разделен на две части (инвертор на комбайне и выпрямитель на штреке), что существенно усложняет схемотехнические решения преобразователя частоты и необходимых для эксплуатации в подземных выработках шахт защитных устройств. Размещение выпрямителя на штреке приводит к необходимости прокладывать дополнительно к линии переменного тока, необходимой для подключения двигателей резания, линию постоянного тока, либо применять специальный кабель, содержащий трехфазную линию и линию постоянного тока.
Недостатком прототипа является также отсутствие эффективной системы охлаждения компонентов преобразователя частоты, установленных в стесненных условиях в электроблоке на комбайне, которые при его работе подвергаются значительному нагреву.
Недостатком прототипа является также необходимость установки на комбайне дополнительных резисторов, диодов и других компонентов с существенным тепловыделением для обеспечения плавного (без удара тока и возникновения нежелательных перенапряжений) заряда емкостей звена постоянного тока, и отсутствие видимого (гальванического) разрыва в цепи двигателя подачи, согласно требованиям безопасности.
Недостатком прототипа является также отсутствие возможности «резервного» подключения двигателя подачи, минуя преобразователь частоты, непосредственно к сети, в случае выхода преобразователя частоты из строя,
необходимое для перемещения комбайна на фиксированной скорости к месту ремонта (нише).
В основу полезной модели поставлена задача: в очистном комбайне, посредством рационального размещения его электрических и механических компонентов и применения оригинальных схемотехнических решений, обеспечить возможность выполнения комбайном всех необходимых функций, включая перемещение комбайна на фиксированной скорости в любую сторону в аварийной ситуации, при подключении комбайна к сети одной кабельной линией, оптимальных размерах и эффективном охлаждении компонентов установленных в электроблоке.
Поставленная задача решается за счет того, что в очистном комбайне для подземных работ, содержащем, по крайней мере, один режущий орган, приводимый в движение первым асинхронным электродвигателем (двигателем резания), по крайней мере, один механизм подачи комбайна, приводимый в движение вторым асинхронным электродвигателем (двигателем подачи), электроблок, соединенный кабельной линией с нерегулируемым источником трехфазного напряжения (сетью), регулируемый источник трехфазного напряжения в виде преобразователя частоты, состоящего из выпрямителя, звена постоянного тока и, по крайней мере, одного инвертора, выполненного с возможностью подключения к нему двигателя подачи, согласно полезной модели, все компоненты преобразователя частоты расположены в электроблоке, выполненном с возможностью охлаждения.
Поставленная задача решается также за счет того, что все компоненты преобразователя частоты установлены на плоском охладителе, выполненном с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости, и, по крайней мере, одна стенка электроблока также выполнена в виде плоского охладителя с каналами для циркуляции охлаждающей жидкости.
Поставленная задача решается также за счет того, что в электроблоке установлен, по крайней мере, один контактор и один источник питания, входы контактора и источника питания подключены к сети, выход контактора -
к выпрямителю преобразователя частоты, выход источника питания - к звену постоянного тока.
Поставленная задача решается также за счет того, что в электроблоке установлены, по крайней мере, два контактора, вход первого контактора подключен к сети, выход первого контактора выполнен с возможностью поочередного соединения посредством переключателя с выпрямителем преобразователя частоты и с двигателем подачи, вход второго контактора выполнен с возможностью поочередного соединения посредством упомянутого переключателя с инвертором преобразователя частоты и с сетью с изменением порядка чередования фаз, выход второго контактора подключен к двигателю подачи.
Размещение всех компонентов преобразователя частоты в электроблоке позволяет избежать применения дополнительной протяженной кабельной линии постоянного тока, а также упрощает схемотехнические решения при изготовлении преобразователя частоты и необходимых защитных устройств.
Размещение компонентов преобразователя частоты на плоском охладителе с внутренними каналами, а также дополнительный охладитель, выполненный в стенке электроблока, обеспечивают эффективное охлаждение электроблока и его компонентов.
Возможность подключения входа преобразователя (выпрямителя) к сети не напрямую, а посредством одного контактора, позволяет обеспечить гальванический разрыв цепи двигателя подачи и подавать напряжение сети на преобразователь частоты после заряда емкостей звена постоянного тока. Заряд емкостей звена постоянного тока при этом производиться плавно при помощи дополнительного источника питания малой мощности.
При установке в электроблоке двух контакторов и при подключении входа первого контактора к сети, его выхода посредством переключателя - к выпрямителю или к двигателю подачи, входа второго контактора посредством упомянутого переключателя - к инвертору или к сети с изменением порядка чередования фаз, а его выхода - к двигателю подачи, обеспечивается
возможность полного гальванического отсоединения преобразователя частоты от сети и от двигателя подачи, который при этом подключается к сети посредством одного из двух контакторов, что обеспечивает возможность перемещения комбайна на фиксированной скорости в любую сторону.
Суть полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 показано схематичное изображение очистного комбайна, размещенного в очистном забое.
На фиг.2 показано схематичное изображение электроблока комбайна и его подключений.
Очистной комбайн 1 содержит режущие органы 2, приводимые в действие асинхронными электродвигателями 3 (двигателями резания), механизмы подачи 4, соединенные с асинхронными электродвигателями 5 (двигателями подачи), электроблок 6, соединенный кабельной линией 7 с нерегулируемым источником трехфазного напряжения (сетью) 8, расположенным на штреке.
В электроблоке 6 размещены первый 9 и второй 10 контакторы, преобразователь частоты, состоящий из выпрямителя 11, звена постоянного тока 12 и инвертора 13, переключатель 14, источник питания 15. Все компоненты преобразователя частоты размещены на плоском охладителе 16, одна из стенок электроблока выполнена также в виде плоского охладителя 17, при этом оба охладителя выполнены с внутренними каналами для циркуляции охлаждающей жидкости.
Реализация полезной модели осуществляется следующим образом.
При работе комбайна напряжение от трехфазной сети 8 подается по кабельной линии 7 непосредственно в электроблок 6 и на подключенные к нему двигатели резания 3, чем обеспечивается выполнение операции разрушения угольного массива. Напряжение сети, поданное на электроблок 6, поступает также на входы первого контактора 9 и источника питания 15, который производит плавную зарядку емкостей звена постоянного тока 12, после чего контактор 9 включается и подает напряжение сети на преобразователь частоты.
Напряжение сети с фиксированной частотой и уровнем последовательно выпрямляется выпрямителем 11, сглаживается звеном постоянного тока 12 и преобразуется инвертором 13 в напряжение с регулируемым уровнем и частотой, поступающее на двигатели подачи 5, обеспечивая перемещение комбайна 1 в обе стороны вдоль забоя с регулируемой скоростью.
В случае выхода из строя преобразователя частоты, двигатели подачи 5, посредством переключателя 14 и одного из контакторов 9 (10) подключаются через кабельную линию 7 к сети 8, минуя преобразователь частоты, чем обеспечивается возможность перемещения комбайна в аварийной ситуации на фиксированной скорости к месту ремонта. Подключение второго контактора 10 с изменением порядка чередования фаз обеспечивает движение комбайна 1 в любую сторону.
Выпрямитель 11, звено постоянного тока 12, инвертор 13 (основные тепловыделяющие компоненты), установленные на плоском охладителе 16, охлаждаются посредством кондукционной теплопередачи за счет отвода тепла циркулирующей в каналах воде. Конвекционная теплопередача осуществляется за счет отвода тепла от компонентов к воздуху, для охлаждения которого одна из стенок электроблока также выполнена в виде плоского охладителя 17, с каналами по которым циркулирует вода.