I. Anwendungsszenarien
1. Allgemeine Nutzungsbedingungen
Der Hauptschacht und die Hilfsschachtaufzüge des Bergwerks sind mit Thyristor-Gleichstrom-Geschwindigkeitsregelsystemen ausgestattet. DerGleichrichtertransformatordient als Kern der AC-DC-Umwandlung und stellt einen stabilen AC-Eingang für den Motorankerkreis bzw. den Erregerkreis bereit und unterstützt den Vier-{1}Quadranten-Vollbetriebsbetrieb des Hebewerks beim Starten und Stoppen, der Geschwindigkeitsregelung, des Bremsens und der Schwerlastdezentralisierung. Es ist hauptsächlich in vier Kategorien von Nutzungsszenarien unterteilt:
1) Große Schacht-Hauptaufzüge (Kohlenbergwerke, Metallbergwerke): Die Ausrüstung hat eine große Last, häufige Start-{1}}Umkehrungen, die Schwerlastdezentralisierung erzeugt weiterhin Rückkopplungsleistung, starke harmonische Auswirkungen, hohe Kapazität eines einzelnen Ausrüstungsteils, 12-Puls- und 24-Puls-Phasenschieber-Gleichrichterstrukturen werden häufig verwendet, und die Ausrüstung wird im Hochspannungs-Stromverteilerraum der Bodenwinde platziert.
2) Kleine Hilfswinde für geneigte Schächte: Sie wird hauptsächlich für den unterirdischen Ausbau und den Kurzstreckentransport von Personal und Material verwendet. Der Raum im Maschinenraum ist klein und die Probleme der Staubansammlung und unterirdischen Kondensation sind im Vordergrund. . 6-Puls-Trockengleichrichtergeräte werden häufig verwendet.
3) Synchrones Doppelmaschinen--Hebesystem mit Behälter und Korb: Die beiden Hebegeräte arbeiten zusammen und die Last schwankt abwechselnd. In kurzer Zeit können doppelte Stoßbelastungen auftreten, was strenge Anforderungen an die Impedanzanpassung des Transformators, die Stromaufteilung und die Wärmeableitungsleistung stellt.
4) Unabhängige Erregergleichrichter-Stromversorgung: Spezielle Gleichrichterausrüstung mit kleiner-Kapazität, die nur die Erregerwicklung von Gleichstrommotoren versorgt. Die Anforderungen an die Spannungsstabilität sind extrem hoch, um zu verhindern, dass Erregungsschwankungen Sicherheitsunfälle wie Geschwindigkeitsüberschreitungen und Geschwindigkeitsverluste verursachen.
2. Merkmale der besonders harten Arbeitsbedingungen in Bergwerken
1. Starke Staubverschmutzung: Kohlenstaub und Metallerzpulver haben leitfähige Eigenschaften und ihre Ansammlung verringert schnell die Isolationsleistung der Wicklung;
2. Es gibt große Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsunterschiede: Der Untergrund ist das ganze Jahr über einer hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt und neigt zur Kondensation, während im Erdmaschinenraum im Sommer hohe Temperaturen und im Winter niedrige Temperaturen herrschen;
3. Normalisierung der Stoßbelastung: Beim Be- und Entladen, beim Blockieren des Tanks und beim Überladen wird ein 1,5- bis 2-facher kurzzeitiger Stoßstrom erzeugt.
4. Vier-Quadranten-Rückkopplungsbetrieb: Die elektrische Energie wird während der Dezentralisierungsphase schwerer Objekte in umgekehrter Richtung in das Stromnetz zurückgespeist, und der Transformator hält weiterhin den Auswirkungen der Rückspannung stand;
5. Die Oberschwingungen des Stromnetzes sind komplex: Mehrere Geräte wie Luftkompressoren und Winden im Bergbaugebiet arbeiten gleichzeitig und die Spannungsverzerrung des öffentlichen Netzes ist schwerwiegend;
6. Klassifizierte Sicherheitsanforderungen: Unterirdische Ausrüstung muss den Sicherheitsstandards des Bergbaus entsprechen und der ober-Maschinenraum muss strengen Brandschutzvorschriften unterliegen.
II. Wichtige Überlegungen zur Auswahl von Gleichrichter-Transformatorkernen
(1) Kapazitätsberechnung und Margenauswahl
1.Grundlegende Berechnungsformel: S=Ud×Id÷η÷K (Ud-Ankergleichspannung, Id-Nennankerstrom, K-Impulskoeffizient, eta-Gleichrichtergeräteeffizienz)
2. Strenge Standards für die Marge: Gewöhnliche Industrieausrüstung hat nur eine Marge von 1,1 bis 1,2, und das Minimum für Bergbauaufzüge beträgt nicht weniger als das 1,3-fache. Bei Bergwerken mit häufigen Tankstaus und der Freisetzung schwerer Lasten wird die Kapazitätsspanne auf das 1,4- bis 1,5-fache erhöht, um Abschaltungen aufgrund kurzfristiger, über den Standard hinausgehender Überlastungstemperaturanstiege zu vermeiden.
3. Auswahlunterschied: Der Ankergleichrichtertransformator und der Erregergleichrichtertransformator müssen unabhängig voneinander konfiguriert werden und können nicht gemeinsam genutzt werden, um zu verhindern, dass Erregungsstörungen den Hauptgeschwindigkeitsregelkreis stören.
(2) Wichtige Punkte für die Auswahl der Gleichrichterimpulstopologie
1. Kleine und mittelgroße Schrägwellenwinden (Leistung kleiner oder gleich 500 kW): Verwenden Sie einen 6-Puls-Gleichrichtertransformator, der einen einfachen Aufbau und moderate Kosten aufweist und mit einem einfachen passiven Filtergerät zur Kontrolle von Oberschwingungen verwendet werden kann;
2. Große Hauptschachtaufzüge (Leistung größer oder gleich 800 kW): Geben Sie der 12-Puls-Phase--Schaltstruktur Vorrang und verwenden Sie 24-Pulse für das Doppelmaschinengestänge-System mit großer Kapazität, das die 5., 7., 11. und 13. charakteristische Harmonische erheblich ausgleichen und Harmonische vermeiden kann, die Fehlfunktionen der SPS und der Tiefenanzeiger verursachen;
3. Anforderungen an die Prozesssteuerung: Der Winkelfehler der Phasenverschiebungswicklung muss innerhalb von ±1 Grad kontrolliert werden, damit der Oberwellenunterdrückungseffekt den Standard erfüllen kann.
(3) Wichtige Auswahlstandards für elektrische Parameter
1. Kurzschlussimpedanz (Kernindex): 6 % bis 12 % der Wicklungen mit hoher Impedanz werden gleichmäßig ausgewählt, was viel höher ist als bei herkömmlichen Verteilungstransformatoren. Eine hohe Leckimpedanz kann den Stoßstrom der Thyristorkommutierung begrenzen, den durch dezentrale Rückkopplung verursachten Spannungsstoß abschwächen und das Gleichrichtermodul schützen; Der Impedanzwert darf nicht zu niedrig sein, da sonst der große momentane Kurzschlussstrom leicht zum Ausfall des Brückenarmgeräts führt.
2. Isolationsniveau: Der Bodenwindenraum verfügt über eine Isolierung des Niveaus F-; Unterirdische Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und Staub müssen eine hochtemperaturbeständige Isolierung der Stufe H-verwenden, um der durch Kondensationsstaub verursachten Alterung der Isolierung standzuhalten.
3. Spannungsregulierungsrate Weniger als oder gleich 3 %: Die Last des Aufzugs ändert sich häufig. Eine niedrige Regelrate kann eine konstante Gleichstromausgabe gewährleisten und Geschwindigkeitsschwankungen und Bremsausfälle verhindern.
4. Wicklungsmaterial: Alle verwenden sauerstofffreie Wicklungen aus reinem Kupfer mit geringer Stromdichte, um einem langfristigen Temperaturanstieg durch Stoßbelastung standzuhalten. Aluminiumdrahtwickelgeräte sind strengstens verboten, da sie sich bei wiederholten Stößen leicht erhitzen und brechen können.
(4) Szenarioauswahl der Kühlstruktur
1. Hauptbrunnen-Maschinenraum mit großer-Kapazität auf dem Boden (über 800 kVA):öl-luftgekühlter Gleichrichtertransformatormit höherer Wärmeableitungsgrenze, geeignet für 24-Stunden-Betrieb mit häufigen Stößen, und der Maschinenraum ist mit einem Ölsammelbecken und Feuerlöscheinrichtungen ausgestattet;
2. Unterirdische geneigte Schächte und kleine geschlossene Windenräume: Trockengleichrichtertransformatoren vom Typ Epoxidguss, keine Gefahr von Öllecks und Bränden, ausgestattet mit intelligenten temperaturgesteuerten Ventilatoren und Übertemperaturalarm-Auslösesperren. DerHenan XintailongDas auf dem Markt erhältliche Trockengleichrichtermodell kann als alternative Referenz für Untertageprojekte verwendet werden.
(5) Anforderungen an die Konfiguration des Umweltschutzes im Bergbau
1. Staub--dicht und feuchtigkeitsbeständig-: Die Trockenausrüstung-ist vollständig versiegelt und vergossen, und der Gehäuseschutzgrad beträgt mindestens IP23; Der Kühler der in Öl getauchten Anlage ist mit einer staubdichten Schutzabdeckung ausgestattet, um die regelmäßige Staubreinigung zu erleichtern.
2. Korrosions- und Rostschutz: Das gesamte Maschinengehäuse besteht aus einer robusten Epoxid-Korrosionsschutzbeschichtung und alle Befestigungselemente bestehen aus Edelstahl 304, um Korrosion durch unterirdische Feuchtigkeit und Wasserdampf zu widerstehen.
3. Einschränkungen für den Explosionsschutz im Untertagebau: Untertage dürfen nur allgemein abgedichtete Trockengleichrichtertransformatoren-für den Bergbau eingesetzt werden. Gewöhnliche offene-Geräte und in Öl-getauchte Geräte dürfen nicht direkt ins Bohrloch geleitet werden, um das Risiko einer Gasexplosion zu vermeiden.
(6) Besondere Auswahlanforderungen für Arbeitsbedingungen mit Vier-{{1}Quadranten-Feedback
1. Der Eisenkern besteht aus hochqualitativen Siliziumstahlblechen mit geringer Hysterese, was den Hystereseverlust reduziert, wenn das schwere Objekt zurückgeführt und in umgekehrter Richtung mit Strom versorgt wird, um eine kontinuierliche Überhitzung des Eisenkerns zu vermeiden.
2. Die Wicklungsisolierung ist mit einer schlagspannungsbeständigen Beschichtung ausgestattet, um der durch die Rückkopplung erzeugten momentanen Hochspannung zu widerstehen und einen Durchschlag zwischen den Windungen zu verhindern.
3. Die Sekundärseite des Transformators bietet eine Installationsschnittstelle für das Widerstands--Kapazitätsabsorptionsgerät, um sich an die Bremsrückkopplungsschleife anzupassen und Spannungsspitzen zu unterdrücken.
(7) Unterstützende Überwachungs- und Schutzkonfigurationsanforderungen
Während der Auswahlphase müssen gleichzeitig unterstützende Schutzfunktionen bestätigt werden, um die Produktionsstandards für die Minensicherheit zu erfüllen:
1. Online-Überwachung der Wicklungstemperatur in Echtzeit, Einstellung eines Übertemperaturalarms und einer Übertemperatur-Auslösesperre sowie direkte Blockierung des Betriebs des Hebezeugs;
2. Das in Öl- getauchte Modell verfügt über zusätzlichen Ölstand, Öltemperatur und Gasschutz. Wenn das Gas den Standard überschreitet, wird es sofort abgeschaltet;
3. Die Temperaturkontrolle der Ausrüstung und Fehlersignale unterstützen den Zugriff auf die umfassende Automatisierungsplattform des Bergbaugebiets, um eine Online-Fernüberwachung zu erreichen.
4. Die Hoch- und Niederspannungsseiten sind mit speziellen Strombegrenzungssicherungen und Vakuum-Leistungsschaltern ausgestattet, um sie an den Kurzschlussstoßstrom des Aufzugs anzupassen.
(8) Vermeidung häufiger Missverständnisse bei der Modellauswahl
1. Es ist verboten, gewöhnliche Leistungstransformatoren als Ersatz für spezielle Gleichrichtertransformatoren zu verwenden: Herkömmliche Transformatoren haben eine niedrige Impedanz und keine Phasenverschiebungswicklungen, und häufige Laststöße können leicht zum Durchbrennen von Thyristoren führen.
2. Reduzieren Sie die Kapazitätsspanne nicht absichtlich: In Minen steckende Dosen und plötzliche Stoßströme bei der Freisetzung schwerer Lasten können leicht dazu führen, dass der Temperaturanstieg den Standard überschreitet und Produktionsstillstände auslösen.
3. Es ist strengstens verboten, in Öl-getauchte Produkte in unterirdischen Umgebungen zu verwenden. Öllecks erhöhen das Sicherheitsrisiko der Gasverbrennung und -explosion.
4. Wenn mehrere Hebezeuge parallel laufen, müssen das Übersetzungsverhältnis und die Kurzschlussimpedanzparameter der unterstützenden Gleichrichtertransformatoren vollständig konsistent sein, um eine ungleichmäßige Lastverteilung und eine Überlastung einzelner Einheiten zu verhindern.
5. Ignorieren Sie die Harmonic-Control-Konfiguration: Wenn keine Multipuls-Gleichrichterstruktur verwendet wird, kommt es zu Netzverzerrungen, was zu einer instabilen Aufzugsgeschwindigkeit und häufigen Fehlfunktionen des Sicherheitsschutzes führt.
3. Zusammenfassung des Plans
Die Hauptunterschiede zwischen Bergbau-Gleichrichtertransformatoren und allgemeiner industrieller Gleichrichterausrüstung konzentrieren sich auf vier Punkte: kontinuierliche Stoßbelastung, Vier{0}}Quadranten-Leistungsrückkopplung, Bergbaustaub, feuchte und explosionssichere Umgebung sowie strenge Oberschwingungskontrolle im Stromnetz. Die Auswahlarbeit muss sich auf die fünf Kerndimensionen Kapazitätsmarge, hohe Kurzschlussimpedanz, Mehrfach-{4}Pulsphasen-umschaltende Wicklungen, anwendungsspezifische Kühllösungen sowie bergbaustaub- und korrosionsbeständige Isolierung konzentrieren. Gleichzeitig sind die Temperatur-, Gas- und Überlastschutzsysteme so ausgestattet, dass sie einen langfristig stabilen und sicheren Betrieb der Hebezeuge gewährleisten.
