Очистной комбайн для подземных работ

Полезная модель относится к горной промышленности, в частности к приводу очистных комбайнов. Очистной комбайн содержит, по крайней мере, один режущий орган, приводимый в движение первым асинхронным электродвигателем, по крайней мере, один механизм подачи также приводимый в движение асинхронным электродвигателем, электроблок, в который встроен преобразователь частоты, состоящий из выпрямителя, звена постоянного тока и инвертора. Все элементы преобразователя размещены на плоском охладителе, и, кроме того, водяное охлаждение имеет и сам электроблок. Вход преобразователя подключается к сети посредством первого контактора, что 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 производится плавно при помощи дополнительного источника питания малой мощности. Выход преобразователя может быть подключен к двигателю подачи посредством второго контактора, что позволяет совместно с устройством переключения подключить двигатель подачи либо к преобразователю, либо непосредственно к сети. Предложенный очистной комбайн обеспечивает работу в высокопроизводительных выемочных комплексах с высокими скоростями и тяговыми усилиями за счет использования преобразователя частоты. При этом комбайн подключается одной кабельной линией, преобразователь частоты встроен в электроблок на комбайне, обеспечено его охлаждение и плавный заряд емкостей звена постоянного тока, а также имеется возможность перемещения комбайна на фиксированной скорости в случае выхода преобразователя частоты из строя.

1 н.п., 3 з.п. ф-лы, 2 иллюстр.

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.

1. Очистной комбайн для подземных работ, содержащий, 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, отличающийся тем, что все компоненты преобразователя частоты расположены в электроблоке, выполненном с возможностью охлаждения.

2. Очистной комбайн для подземных работ по п.1, отличающийся тем, 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.

3. Очистной комбайн для подземных работ по п.1 или 2, отличающийся тем, 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.

4. Очистной комбайн для подземных работ по п.1 или 2, отличающийся тем, 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.