Разработка и исследование асинхронного электропривода горных транспортеров и эскалаторов метро с трансформаторно-тиристорными регулирующими устройствами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Климаш, Владимир Степанович

• Климаш, Владимир Степанович
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Климаш, Владимир Степанович

ВВЕДЕНИЕ .».

Глава I. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В АСИНХРОННЫХ ПРИВОДАХ УСТРОЙСТВ НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КПД И С05^ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКОМ ИЗМЕНЕНИИ НАГРУЗКИ

1.1. Горные транспортеры как устройства непрерывного транспорта и их эксплуатационные характеристики.

1.2. Эскалаторы метро и их свойства.

1.3. Принцип управления напряжением асинхронных КЗ двигателей для повышения КПД и COS У приводов с периодически изменяющейся нагрузкой.

1.4. Требования к силовым устройствам регулирования напряжения асинхронных двигателей.

Выводы.

Глава 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИС-ТОРНЫХ РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ АСИНХРОННОГО ПРИВОДА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

2.1. Уравнения, схемы замещения, векторные и круговые диаграммы регулирующих устройств на основе воль-тодобавочных трансформаторов и тиристорных коммутаторов.

2.2. Принцип действия и схемы импульсно-коммутируемых

ТТРН.

2.3. Трехфазные ТТРН с импульсными коммутаторами для асинхронного привода.

2.4. Экспериментальные исследования макетного образца ТТРН с импульсным управлением при работе на асинхронный двигатель

Выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО

СХЕМЕ ТТРН-АД С РЕГУЛЯТОРОМ ДЛЯ УСТРОЙСТВ

НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА

3.1. Основная схема регулирования асинхронного привода по t^Lf и ее элементы.

3.2. Аналитические соотношения и расчет характеристик привода ТТРН-АД с п-регулятором tfflf

3.3. Динамическая устойчивость привода ТТРН-АД.

3.4. Гармонический анализ токов и напряжений привода ТТРН-АД.

3.5. Энергетический анализ привода ТТРН-АД с п-регулятором ^ V

Выводы.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИВОДА ЭСКАЛАТОРА ПО СХЕМЕ

ТТРН-АД С РЕГУЛЯТОРОМ ^ В ЛЕНМЕТР ОПОЛИТЕНЕ

4.1. Штатная схема и характеристики привода эскалатора с КЗ асинхронным двигателем и реостатно-релейным управлением.

4.2. Новая схема привода эскалатора с КЗ асинхронным двигателем, ТТРН и регулятором tg tf , испытанная на натурном эскалаторе типа ЛП-6 Ленметро-политена.

4.3. Натурное исследование привода эскалатора ЛП-6 по схеме ТТРН-АД с регулятором t^ У на станции "Гостиный Двор"

4.4. Технико-экономическая оценка результатов опытной эксплуатации привода эскалатора по схеме ТТРН-АД с регулятором t^^f

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование асинхронного электропривода горных транспортеров и эскалаторов метро с трансформаторно-тиристорными регулирующими устройствами»

Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года определили необходимость ускорения темпов внедрения непрерывных и новых специализированных видов транспорта - конвейерного, пневмоконтейнер-ного, гидравлического и других транспортных средств, особенно в горнорудной и химической промышленности, а также создания новых транспортных энергосиловых установок, обеспечивающих существенное сокращение расхода энергии.

Диссертационная работа направлена на совершенствование систем тиристорного асинхронного привода устройств непрерывного транспорта и выполнена в соответствии с межвузовской программой "Оптимум", согласно которой в Ленинградском горном институте имени Г.В.Плеханова разрабатывается раздел 04,02. темы 04, касающейся разработки схем и алгоритмов управления тиристорными коммутирующими устройствами для электроприводов поточного транспорта. Данная работа также соответствует целевой комплексной программе (ЦЮГ) Госплана СССР 0.Ц.040 - создание и внедрение новых систем грузопассажирского транспорта.

В диссертации разработаны и исследованы схемы трансформатор-но-тиристорных регулирующих устройств с улучшенными энергетическими показателями. На базе этих устройств предложена рациональная система управления асинхронным приводом в функции фазового угла У АД. Новая система привода ТТРН-АД с регулятором ¿^ ^ позволяет рационально потреблять электроэнергию и уменьшить нагрузки на механическую часть привода. С этой точки зрения работа весьма актуальна для машин непрерывного транспорта. Областью применения результатов работы являются асинхронные электроприводы горнорудного транспорта, а также электроприводы эскалаторов метро.

Таким образом, актуальность работы определяется ее соответствием общегосударственным и отраслевым научно-техническим программам.

Целью диссертационной работы являются разработка, исследование и техническая реализация асинхронного электропривода с транс-форматорно-тиристорными регулирующими устройствами с улучшенными энергетическими показателями для горного транспорта и устройств непрерывного транспорта типа эскалаторов.

Для достижения поставленной цели в работе ставятся и решаются следующие задачи:

1. Разработка рациональных управлений напряжением АД для повышения КЦД и COS У асинхронных двигателей при периодически изменяющейся нагрузке.

2. Разработка и исследование трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения с улучшенными энергетическими показателями для асинхронного электропривода транспортных средств.

3. Анализ электромеханических свойств привода ТТРН-АД в двигательном и генераторном режимах.

4. Анализ динамических режимов асинхронного привода, работающего от сети через ТТРН.

5. Разработка и исследование асинхронного привода по схеме ТТРН-АД с регулятором t(j ^ тока двигателя устройств непрерывного транспорта типа эскалаторов метро.

Для решения поставленных задач в работе использованы уравнения обобщенной теории электрических машин и методы расчета характеристик ТТРН по обобщенной структуре трансформаторно-тиристорных регулирующих устройств. Выполнены теоретические исследования асинхронного электропривода ТТРН-АД с регулятором У на ЦВМ типа ЕС-1040, а также исследования на лабораторной физической модели и в условиях опытно-промышленной эксплуатации новой системы асинхронного привода ТТРН-АД с регулятором ¿^ У .

Основные научные результаты и их новизна заключаются в следующем:

- установлена аналогия обобщенной структуры трансформаторно-тиристорных регулирующих устройств с машиной двойного питания; разработаны на уровне изобретений схемы трансформаторно-тиристор-ннх регулирующих устройств ТТРН для асинхронного привода;

- на основе предложенного способа управления асинхронным приводом по постоянству фазового угла У АД разработана схема привода ТТРН-АД с регулятором ЦУ \

- определены области изменения характеристик ТТРН и привода ТТРН-АД с регулятором Ь^У ; оценена степень елияния внутренней обратной связи ТТРН на энергетические и электромеханические характеристики привода при работе в двигательном и генераторном режимах.

Достоверность научных результатов подтверждается использованием теоретических предпосылок и методов, базирующихся на фундаментальных положениях теории электрических машин, электропривода и автоматического регулирования, а также высокой сходимостью теоретических расчетов и результатов моделирования с данными экспериментальных исследований электропривода ТТРН-АД с регулятором на лабораторной установке и действующем промышленном механизме.

Практическая ценность работы заключается в предложениях:

- новых схем трансформаторно-тиристорных регуляторов напряжения для асинхронного привода с улучшенными энергетическими показателями;

- аналитических методов исследования ТТРН, основанных на аналогии обобщенной структуры трансформаторно-тиристорных регулирующих устройств с асинхронной машиной деойного питания;

- новой схемы асинхронного электропривода ТТРН-АД с регулятором Ч* для повышения КПД и OOS ^ асинхронных двигателей.

Система привода ТТРН-АД с регулятором ify^P успешно прошла испытание в условиях опытной эксплуатации на эскалаторе типа ЛП-6 завода им. Котлякоеэ в Ленметрополитене и включена в план внедрения ноеой техники эскалаторной службы Ленинградского метрополитена имени В.И.Ленина.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку: на заседании секции ЭПиСАУ в Центральном правлении НТОЭиЭП (Ленинград, 1981), на Всесоюзном семинаре в ЛДНТП "Полупроводниковые преобразователи современных систем электроприЕода промышленных установок и приборных комплексов" (Ленинград, 1982), на расширенном техническом совете СКВ Эскалаторостроения (Ленинград, 1983) и ежегодно на конференциях молодых ученых е ЛГИ имени Г.В.Плеханова ( 1980+ 1983 гг.).

I. РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ В АСИНХРОННЫХ ПРИВОДАХ УСТРОЙСТВ

НЕПРЕРЫВНОГО ТРАНСПОРТА С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ КПД И 005 У ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКОМ ИЗМЕНЕНИИ НАГРУЗКИ

I.I. Горные устройства непрерывного транспорта и их эксплуатационные характеристики

Все более широкое применение на горных предприятиях с подземными и открытыми горными работами, а также на обогатительных фабриках находят поточно-транспортные системы (ПТС). Неотъемлемой частью ПТС являются транспортные механизмы непрерывного действия (различного типа конвейеры, элеваторы и другие).

Несмотря на значительное конструктивное многообразие машин непрерывного транспорта / 74, 80 /, при разработке электропривода они могут быть объединены в характерную группу.

При разработке электроприводов горных машин непрерывного транспорта, с учетом особенностей нагрузок и переходных процессов, к ним предъявляются следующие требования.

Конвейерные установки, как правило, не требуют регулирования скорости тягоеого органа, поэтому в них е основном применяют нерегулируемые электроприводы переменного тока.

Электрические приводы должны обладать высоким пусковым моментом, необходимым для преодоления статических усилий при пуске и создавать динамический момент, обеспечивающий требуемое ускорение. Величина момента статических сопротивлений при пуске конвейерного привода может оказаться повышенной вследствие того, что конвейер был остановлен под загрузкой. Причиной увеличения момента сопротивления при пуске может оказаться также застывание смазки, особенно на конвейерах карьерного транспорта. Вследствие этого пусковой момент конвейерного электропривода должен в 1,5-2 раза превышать номинальный.

Основным требованием, определяющим выбор электрического привода конвейерных установок, является обеспечение приемлемых условий пуска и разгона тягового органа конвейера. При пуске привод конвейера должен иметь характеристику с постепенным увеличением пускового момента до начала трогания конвейерной ленты и ограничение величины момента в процессе разгона ленты до номинальной скорости.

Если пусковое усилие, приложенное к цепи скребкового конвейера, нарастает очень быстро, то это вызовет рывок начального отрезка цепи, находящегося непосредственно у ведущей звездочки, что будет сопровоздаться значительными динамическими перегрузками в звеньях цепи. Перегрузки приведут к повышенному износу цепи или даже к ее обрыву. Еще более неблагоприятно сказывается резкое цри-ложение усилия на работе ленточных конвейеров. В этом сдучае воз-, можно проскальзывание ленты на барабане, что увеличивает ее износ. Лента конвейера является эластичным элементом, поэтому передача усилия сопровождается упругим ее удлинением. Если .тяговое усилие будет приложено к началу ленты очень быстро, то под егодействием в первую очередь начнет разгоняться приводной барабан и непосредственно сцепленная с ним часть ленты. Остальная часть ленты будет некоторое время неподвижна за счет увеличения ее длины (упругой деформации). Чем больше длина конвейерной ленты, тем заметнее запаздывание в движении отдельных ее участкоЕ. По мере достижения установившейся скорости всеми участками, упругое напряжение ленты снижается. Возврат энергии, запасенной в растянутой ленте, может привести к Еозрастанию скорости отдельных ее участков, по сравнению с установившейся, к колебаниям ленты, а также ,к подъему и опусканию натяжного груза. Такой характер переходного процесса в тяговом органе может вызвать повышенный износ ленты, а в некоторых случаях и ее разрыв.

Для снижения динамических перенапряжений в ленте и цепи конвейеров рекомендуют время пуска определять по формуле х) о,2е-1'\/-га /т т\

О^оп где I, - полная длина ленты при жесткой натяжной станции или длина ленты от ведущего сечения до грузовой натяжной станции; V - ско-ростьдвижения ленты в установившемся режиме; ¿ГО. - средняя масса движущихся и вращающихся частей верхней и нижней ветвей конвейера (при жесткой натяжной станции или грузовой станции, расположенной в точке сбегания ленты с приводного барабана; при расположении грузовой натяжной станции в противоположной приводу части конвейера под ТО. понимается масса верхней ветви^; Ъ^оп - допустимое натяжение ленты (обычно это максимальное расчетное натяжение ленты в точке набегания на приводной барабан при установившемся режиме работы с номинальной загрузкой^.

В стационарных режимах работы конвейера привод должен обеспечивать длительную работу с расчетной производительностью и номинальной скоростью движения ленты.

Во всех режимах работы конвейера с несколькими приводными барабанами привод должен обеспечивать синхронизацию работы приводных барабанов, то есть установленное расчетом распределение тягового усилия между приводными барабанами. Это требование не относится к •конвейерам с одним приводным барабаном. При установке двух или нескольких двигателей на один приводной барабан должно быть обеспечено расчетное распределение нагрузки между двигателями. х^Грейсух М.В., ЗытнерД.Я., Писарский Я.Л, "Электрооборудование и автоматизация обогатительных и агломерационных фабрик". М., "Недра", 1973.

В конвейерах с регулируемой скоростью движения ленты привод должен обеспечивать плавный переход от одной скорости к другой в зависимости от изменения поступающего на конвейер грузопотока.

Помимо перечисленных основных требований, к приводам ленточных конвейеров предъявляется ряд дополнительных требований, связанных с обслуживанием конвейера и поддержанием его в работоспособном состоянии.

Приводы мощных ленточных конвейеров с высокой скоростью движения ленты должны обеспечивать дополнительную пониженную скорость ленты ^ не превышающую I м/с) для проведения ее осмотра в ремонтные смены. При этом конвейер переводится в режим местного управления. Это же требование предъявляется к приводам в грузопассажирских конвейерах.

Электрические приводы конвейеров, применяемых на карьерах, поверхности шахт, обогатительных фабриках, подвержены сильному воздействию окружающей среды: суточных и сезонных колебаний температуры, влажности атмосферы, осадков, запыленности,вызванной горными работами и нагрузкой транспортируемого материала. Поэтому электрические двигатели конвейеров должны иметь защищенное исполнение, а аппаратуру управления следует размещать в специальных помещениях, обеспечивающих нормальные условия функционирования.

Для подземных ленточных и скребковых конвейеров применяются двигатели в рудничном взрывобезопасном исполнении типов КО, BAO, а также специальные конвейерные электродвигатели типа ЭДКОФ. В рудничном взрывобезопасном исполнении должна быть и аппаратура управления. Наиболее современными являются комплекты аппаратуры типов: АУК-ЮТМ, АУК-ЮТМ-68, РКДЦ-2М, ДУКЛ-2М и разработанная для замены двух последних типов бесконтактная система БИСУК-1.

В ленточных и скребковых конвейерах применяют электропривод переменного тока. Схемы электроприводов конЕейеров приведены в таблице 1.1. В простейшем варианте электропривод состоит из пускателя, асинхронного КЗ двигателя, соединительной муфты и редуктора, от которого вращающий момент передается приводному барабану. Основным достоинством привода этого типа являются конструктивная простота, достаточная надежность и относительно низкая стоимость. Недостатком такого привода, является резкое приложение к тягоеому органу значительного момента, что вызывает значительные динамические перегрузки в ленте или цепи, поэтому непосредственный привод конвейера от асинхронных КЗ двигателей допустим при сравнительно небольшой мощности АД (до 100 кВт) и длине конвейера (до 300 м).

С целью улучшения пусковых характеристик, большое распространение в конвейерах как ленточных, так и скребковых получили электроприводы с асинхронным.КЗ двигателем и специальными пусковыми муфтами (гидравлическими, электромагнитными и другими). Применение регулируемых муфт позволяет запускать двигатель вхолостую, а после его разгона обеспечить плавный разгон тягового органа без пробуксовки ленты с ограничением динамических перегрузок. Регулируемые муфты дают возможность применения асинхронных КЗ двигателей без ограничений по мощности. . . .

Гидравлические муфты или, как их еще называют, турбомуфты получили широкое применение в рудничных подземных конвейерах. Как . показали экспериментальные исследования, приводы с КЗ АД и с тур-бомуфтами / 46 /, ранее выпускавшимися в СССР, не обеспечивают е период пуска конвейера достаточной плавности увеличения момента. Однако, благодаря смягчению рабочего участка механической характеристики привода, они создают условия для равномерного распределения тягового усилия между приводными барабанами многодвигатель

Таблица 1.1.

Схемы электроприводов горных конвейеров и эскалаторов метро ных приводов в стационарных режимах.

В последнее время для конвейеров разработаны пусковые турбо-МУфты замкнутого типа, обеспечивающие плавный пуск и необходимое распределение нагрузки между АД многодвигательных приводных станций. Плавность пуска с помощью турбомуфт замкнутого типа достигается благодаря медленному и регулируемому с помощью дросселей перетеканию жидкости из дополнительного объема в рабочую полость. Равномерное распределение нагрузки мезвду двигателями достигается повышенным скольжением в -муфтах.

Основным недостатком этой схемы является увеличение энергии скольжения, вызывающей значительный перегрев муфт и снижение КПД привода.

Кроме гидромуфт в приводе конвейера применяют.муфты других типов, например, электромагнитные фрикционные муфты, у которых сжатие фрикционных дисков регулируется электромагнитом. Более удобны для управления электромагнитные муфты скольжения, представляющие собой индуктор, состоящий из двух половин с когтеобразными полюсами. Магнитное поле индуктора создается обмоткой постоянного тока.

Принцип действия электромагнитной муфты скольжения аналогичен асинхронному двигателю с той лишь разницей, что вращающееся магнитное поле создается не системой трехфазного тока, а механическим вращением индуктора. Ведомая часть муфты аналогична ротору асинхронного двигателя и может быть выполнена с короткозамкнутой или фазной обмоткой / 76 /.

Значительное распространение получили муфты с массивным стальным якорем. Работа электромагнитной муфты скольжения так же, как и гидромуфты, характеризуется скольжением. Потери в муфте пропорциональны скольжению, поэтому снижение скорости ведомой части также приводит к снижению КПД.

За рубежом / 46 / в приводах конвейеров о КЗ АД применяют центробежные колодочные муфты, электромагнитные порошковые муфты и дробемуфты, а также вспомогательный АД с меньшей мощностью по сравнению с АД главного привода. Несмотря на улучшение пусковых характеристик привода, путем таких технических решений, вполне удовлетворительных результатов, как в обеспечении требуемых характеристик переходных режимов, так и в отношении энергетических показателей АД, достичь не удалось.

Для тяжелых ленточных конвейеров с большой шириной и протяженностью ленты и мощностью привода от 200 до 900 кВт применяются асинхронные двигатели с фазовым ротором и реостатным управлением при пуске. Для увеличения плавности пуска сопротивление,, включенное в роторную цепь, имеет значительное число ступеней: до 26 при контакторном управлении и до 20-30 при регулировании сопротивления с помощью плоского контролера. В качестве сопротивлений используются также бесступенчатые - жидкостные реостаты, которые позволяют подучить наиболее благоприятные характеристики-. Жидкостные реостаты выпускаются на широкий диапазон мощностей и изготавливаются во взрыЕобезопасном исполнении,,что позволяет использовать приводы этого типа в угольных шахтах. Получают распространение также индукционные реостаты и специальные, предвключенные в цепь ротора АД, пусковые трансформаторы. В процессе пуска сопротивление реостатов индукционного типа изменяется в функции скольжения АД, что приводит, к ограничениям пускоеых токое и моментоЕ привода. Таким образом, индукционные реостаты представляют собой пускоЕое устройство с плавным бесконтактным изменением сопротивления цепи ротора. Для уравнивания нагрузок в многодЕигательных электроприводах конвейеров с применением АД с фазным ротором в стационарных режимах.оставляют последнюю ступень реостата. В других случаях асинхронные двигатели работают на естественных характеристиках. Реостатный способ регулирования скорости ДЦ не экономичен, так как сопряжен со значительными потерями в цепи ротора. К недостаткам электропривода этого типа следует отнести большое количество релейно-контак-торной аппаратуры.

Для расширения регулировочных и динамических качеств асинхронного электропривода конвейеров в последнее Еремя изучают возможности применения регуляторов переменного напряжения (РПН). Наиболее простыми РПН, выпускаемыми серийно, являются тиристорные регуляторы типа ТСУР, Применение этих регуляторов е электроприводе конЕей-ера позволяет, помимо осуществления функции бесконтактного пуска и реверса, реализовать плавное регулирование скорости в пределах возможного отвода тепла, обусловленного энергией скольжения, получать различные тормозные режимы. Для приводов горных транспортеров применение ТСУР позволит направленно влиять на еид переходных процессов, обусловленных электромагнитными явлениями в машине. Тиристорные регуляторы типа ТСУР могут быть применены как для одно-скоростных, так и для многоскоростных АД.

Проблема ограничения пусковых токов АД не является ноеой, но решение ее е приводах конвейероЕ и эскалаторов метро с помощью несимметричных предвключенных сопротивлений и дросселей насыщения не дает желаемых энергетических характеристик, как в переходных так и в установившихся режимах. Достоинством тиристорных станций типа ТСУР является низкий уровень активных потерь, высокое быстродействие и надежность, а также сравнительно небольшие габариты и вес. Однако этим устройствам присуще и ряд .существенных недостатков, среди которых, прежде всего, следует выделить снижение коэффициента мощности и увеличение процента высших гармонических состэеляющих в кривой еыходного напряжения при увеличении угла управления тиристорами в процессе регулирования переменного напряжения. Эти недостатки ТСУР ограничивают возможность их.применения в стационарных режимах работы конвейеров и эскалаторов. При необходимости регулирования скорости конвейеров тип электрического привода определяется требованием к плавности и диапазону регулирования'. Для электроприводов сравнительно небольшой мощности до 40-50 кВт, требующих ступенчатого регулирования скорости, например для пластинчатых питателей, можно, применять асинхронные короткозажнутые многоскоростные двигатели. Для плавного регулирования скорости можно использовать электроприводы по схемам Г-Д, ТП-Д, АВК / 46, 47 /. Каскадная схема регулирования достаточно экономична, так как позволяет осуществлять рекуперацию энергии скольжения в сеть. Нужно однако отметить, что наиболее рациональной областью применения АВК является электропривод турбомеханизмов с диапазоном регулирования, не превышающим 1:2 / 9 /, В этом случае мощность преобразователя уменьшается пропорционально энергии скольжения и достигает двукратного уменьшения, по сравнению со схемой ТП-Д. Наиболее целесообразным в этом случае является применение НПЧ, обладающего свободным обменом энергии между сетью и АД. Следует отметить, что.АВК на основе НПЧ не дает возможности обеспечить пуск двигателя. Для пуска привода используются пусковые реостаты.

В последнее время для формирования плавного пуска и регулирования скорости в стационарных режимах работы конвейеров горных предприятий и эскалаторов метро рекомендуют электропривод по схеме ПЧ-АД / 44,. 46 /. Выпускаемые серийно преобразователи частоты предназначены для механизмов с вентиляторной нагрузкой и не учитывают особенностей нагрузок горно-транспортных машин. В связи с этим для конвейерного транспорта требуются специальные системы частотно регулируемого привода, которые в настоящее время серийно не выпускаются. Следует подчеркнуть, что общим недостатком схем частотного привода с применением непосредственных преобразователей частоты и преобразователей с промежуточным звеном постоянного тока является снижение коэффициента мощности в процессе регулирования скорости, что также требует совершенствования схем и алгоритмов управления этих преобразователей. В настоящее время для горных машин непрерывного транспорта частотнорегулируемый электропривод не применяется.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Климаш, Владимир Степанович

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4

1. Электропривод эскалатора по схеме ТТРН-АД обеспечивает регулируемый пуск.

2. Схема позволяет изменять ускорения лестничного полотна р эскалатора в пределах (0,05 - 0,7) м/с , что дает возможность сформировать требуемую тахограмму привода, обеспечивающую улучшение комфортности пассажиров и снижение динамических нагрузок на элементы привода.

3. Пусковой ток привода может быть ограничен,до (П5-80)А, пусковая активная, мощность до (35-17) кВт и пусковая реактивная мощность до (39-23) квар.

4. Привод ТТРН-АД с регулятором ^ ^ позволяет в стационарных режимах работы эскалатора с периодическим изменением нагрузки повысить средний Оо$ У7 привода до(о,7-0,8) и снизить ток потребления на (20-25)%.

5. Новая схема электропривода эскалатора позволяет уменьшить расход электроэнергии в среднем на (40-50)%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Применение ТТРН в асинхронном приводе позволяет: осуществлять регулирование выходного напряжения с опережающим фазовым сдвигом первой гармоники, снизить уровень, вносимых в сеть искажений и уменьшить регулируемую мощность пропорционально диапазону , регулирования напряжения АД.

2. Регулятор напряжения с вольтодобавочным трансформатором и тиристорным ключевым устройством может быть представлен асинхронной машиной двойного питания с эквивалентным скольжением, изменяющимся в функции угла управления тиристорами

3. Регулирование напряжения АД по постоянству фазового угла ^ посредством регулятора ^ У эквивалентно режиму постоянства абсолютного скольжения при работе двигателя.

4. ТТРН позволяет при фиксированном угле управления ТК за счет изменения угла уб в функции фазового угла У АД получить требуемые режимы торможения привода с рекуперацией энергии в сеть без снижения перегрузочной способности.

5. Электропривод эскалатора по схеме ТТРН-АД с регулятором Ь^ У обеспечивает двукратное повышение коэффициента энергетической эффективности в стационарных режимах; уменьшает на 50% пусковые токи двигателя и ограничивает ускорение до требуемых пределов

0,05 * 0,?)м/с2 .

6. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения системы ТТРН-АД с регулятором составил 2,5 тыс. рублей на каждом эскалаторе типа ЛП-б.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Климаш, Владимир Степанович, 1984 год

1. Автоматизация технологических процессов угольных шахт.-М.: Недра, 1973. -352 с. Авт.: Мелькумов Л.Г., Лазукин Н.Я., Бого-польский Б.Х., Розенберг Р.Л.

2. Автоматизированный электропривод. / Под общей ред. И.И.Петрова, М.М.Соколова, М.Г.Юкъкова. -М.: Энергия, 1980. -408 с.

3. Анго А. Математика для электро- и радиоинженеров. -М.: Наука, 1967. -779 с.

4. Андреев В.П., Сабинин Ю.А. Осноеы электропривода. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. -722 с.

5. Асинхронный приЕод с тиристорными коммутаторами. -М. : Энергия, 1970. -128 с. Ает.: Петров Л.П., Ладензон В.А., Обухов-ский М.П., Подзолов Р.Г.

6. Бавдас A.M., Шапиро C.B. Трансформаторы, регулируемые подмагничиванием. -М.: Энергия, 1965. -159 с.

7. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1972. -450 с.

8. Башарин A.B., Ноеикое В.А., Соколоеский Г.Г. Управление электроприводами. -Л.: Энергоиздат, Ленинград, отд-ние,1982.-392 с.

9. Блоцкий H.H., Лабунец И.А., Шакарян Ю.Г. Электрические машины и трансформаторы. Машины двойного питания.-М.: ВИНИТИ, 1979. -122 с.

10. Богрый B.C., Русских A.A. Математическое моделирование тири-сторных преобразователей. -М.: Энергия, 1972. -184 с.

11. Ботвинник М.М., Шакарян Ю.Г. Управляемые машины переменного тока. -М.: Наука, I960. -140 с.

12. Браславский И.Я;, Зубрицкий О.Б., Кирпичников Ю.В. Особенности совместного упраЕления статорными и роторными цепями тиристорных регулируемых асинхронных электроприводов. -Электричество, 1974, J6 12, с. 42-46.

13. Булатов О.Г., Царенко А.И. Тиристорно-конденсаторные преобразователи. -М.: Энергоиздат, 1982. -217 с.

14. Булгаков A.A. Частотное управление асинхронными двигателями. -М.: Энергоиздат, 1982. -216 с.

15. Бухтияров А.М., Маликова Ю.П., Фролов Г.Д. Практикум по программированию на фортране. -М.: Наука, 1983. -304 с.

16. Быков Е.И., Косарев В.Н., Манфред Е.В. Электропривод эскалаторов.-В сб.: Повышение надежности эскалаторов метрополитенов. -М.: ВНИЖТ, 1981, вып. 648, с. 38-54.

17. Вольдек А.И. Электрические машины. -Л.: Энергия, 1978. -832 с.

18. Вольдемаров О.Н. Перспективы развития в СССР пассажирских конвейеров с большими скоростями. -В сб.: Эскалаторы и пассажирские конвейеры. -Тр. ВНИИПТМАШ, 1971, вып.З, с. 3-18.

19. Гаинцев Ю.В. Повышение КПД асинхронных двигателей. -Электротехническая промышленность. Электрические машины, 1981, вып. 8(126), с. 22-27.

20. Гельман М.В., Л0хов С.П. Тиристорные регуляторы переменного напряжения. -М.: Энергия, 1975. -104 с.

21. Гинзберг М.Д. Управление электроприводом эскалатора. -Тр. ВШИПТМАШ, 1971, вып. II, с. 39-50.

22. Гойхман В.ГЛ. Пути создания рациональных систем электропривода ленточных конвейерных устройств. Электрооборудование и электроснабжение горных предприятий. Записки ЛГИ, том 53, вып.1, 1967, с. 23-27.

23. Глазенко Т'.А., Иришков В.И. Тиристорные преобразователис дросселями насыщения для систем электропривода. -Л.: Энергия, Ленинград.отд-ние, 1978. -136 с.

24. Глазенко Т.А. Полупроводниковые преобразователи в электроприводах постоянного тока. -Л.: Энергия, Ленинград.отд-ние, 1973. -304 с.

25. Глазенко Т.А., Гончаренко Р.Б. Полупроводниковые преобразователи частоты в электроприводах. -Л.: Энергия, Ленинград, отд-ние, 1969. -184 с.

26. Глазенко Т.А. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах. -М.-Л.: Энергия, 1965. -188 с.

27. Карский Б.К., Голубев В.В. Импульсное регулирование переменного напряжения. Препринт 96, -К.: ИЭД АН УССР, 1975,-60 с.

28. Еерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. -Л.¡Энергия, Ленинград.отд-ние, 1968. -574 с.

29. Кабанов И.Д., Басов М.А. Расчет характеристик управляемого генератора на основе асинхронной машины с роторным возбуждением. -Электрическая промышленность. Электрические машины,1981, еып. 4 (122), с. 4-5.

30. Карасев A.B., Роадественский Л.Л. Преобразования токое и напряжений при импульсном регулировании на первичной стороне трехфазных трансформаторов. -В сб.: Проблемы преобразовательной техники, часть 3. -К.: ИЭД АН УССР, 1979, с. 26-29.

31. Карташов Р.П., Карский Б.К., КоролькоЕ K.M. Регулятортрехфазного переменного напряжения. A.c. СССР $ 393736, Б.И.й 33, 1973.

32. КарташоЕа Л.Ф. Методы регулирования переменных токое е силовых электронных цепях. -В сб.: Магнитно-вентильные преобразователи напряжения и тока. -Томск, изд-ео ТТУ, 1976, с.104-112.

33. Каспржак Г.М. О законах управления напряжением асинхронных приводов при частотном регулировании. -В сб.: Электрификация и автоматизация промышленных устаноЕок.-М.: ВЗПИ, 1980, еып.126, с 3-12.

34. Касьянов В.Т. Электрическая машина двойного питания как общий случай машины переменного тока.-Электричество,!931, В 21, 22.

35. КобзеЕ A.B. Многозонная импульсная модуляция. Теория и применение в системах преобразования параметров электрической энергии. -Новосибирск: Наука, 1979, -304 с.

36. Ковач К.П., Рац И, Переходные' процессы в машинах переменного тока. -М.: Госэнергоиздат, 1963. -774 с.

37. Кононенко Е.В., Сипайлов Г.А., Хорьков К.А. Электрические машины. -М.: Высшая школа, 1975. -279 с.

38. Копылов И.П., МамедоЕ Ф.А., БеспалоЕ В.Я. Математическое моделирование асинхронных машин. -М.; Энергия, 1967. -97 с.

39. Копытое Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии е промышленности. -М.: Энергия, 1978. -118 с.

40. Костенко М.П. Электрические машины, часть 2. -М.:Энергия, 1973. -648 с.

41. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины, часть I. -М.: Энергия, Ленинград.отд-ние, 1972. -543 с.43.- Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины, часть 2. -М.: Энергия, Ленинград, отд-ние, 1973. -648 с.

42. Кудрявцев Г.В., Гинзберг М.Д. Результаты исследований привода эскалатора с частотным регулированием. -Тр. ВНИШИМАШ, 1971, вып. 3, с. 51-55.

43. Кузовской Н.Т. Динамика систем автоматизированного управления. -М.: Машиностроение, 1968. -427 с.

44. Ленточные конвейеры в горной промышленности. /Под ред. А.О. Спиваковского. -М.: Недра, 1982. -349 с.

45. Липковский К.А. Основные характеристики трансформаторно--тиристорных регуляторов переменного напряжения. -В кн.: Проблемы технической электродинамики. -К.: Наукова думка, 1975, вып. 50, с. 86-87.

46. Машины непрерывного транспорта. /Под общей ред. А.Х. Кома-шенко. ВНИШИМАШ, 1971, вып. 3. -80 с.

47. Миловзоров В.П., Мусолин А.К., Зайцев Ю.В. Исполнительные элементы стабилизаторов-регуляторов синусоидального напряжения с дискретным управлением. -В кн.: Электронная техника в автоматике. -Советское радио, 1975, вып.7, с. 74-78.

48. Моделирование асинхронных электроприводов с тиристорным управлением. -М.: Энергия, 1977, -200 с. Авт.: Петров Л.П., Ладен-зон В.А., Подзолов Р.Г., Яковлев A.B.

49. Обрусник В.П. Дискретно-управляемые ферромагнитные элементы для преобразования параметров электроэнергии. -М.: Наука, 1979. -192 с.

50. Обрусник В.П., Кобзев A.B. Дискретно-управляемые магнитно-вентильные устройства, часть 2. Принципы построения и элементы проектирования. -Томск: ТГУ, 1977. -161 с.

51. Окунь С.С., Сергеенков Б.Н., Киселёв В.М. Трансфориаторные и трансформаторно-тиристорные регуляторы-стабилизаторынапряжения. -М.: Энергия, 1969. -184 о.

52. Основы автоматизированного электропривода. -М.: Энергия, 1974. -756 с. Авт.: Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский A.B.

53. Петров Г.Н. Электрические машины, часть I. -М.: Энергия, 1974. -240 с.56;. Петров И.й., Мейстель A.M. Специальные режимы работы асинхронного электропривода. -М.: Энергия, 1968. -264 с.

54. Петров,Л.П. Управление пуском и торможением асинхронных двигателей. -М.: Энергоиздат, 1981, -184 с.

55. Пинчук И.О. Переходные процессы в асинхронных электродвигателях при периодической нагрузке. -Электричество, 1957,9, с.27-31.

56. Погорелов В.П., Сочелев А.Д. Вопросы построения регулирующих устройств стабилизаторов напряжения распределительных электрических сетей. -В сб.: Магнитно-Еентильные преобразователи напряжения и тока. -Томск: ТГУ, 1976, с.136-143.

57. Поминов И.Н., Щербакова И.М. Улучшение, тормозных.харак-. теристик эскалаторов.-Тр. ВНИИПТМАШ, 1966, вып. 9 (73),с. 18-23.

58. Поминов И.Н. Исследование режимов работы эскалаторов. -Тр. ВНИИПТМАШ, 1967,.вып. 6 (79), с. 50-56.

59. Поскробко A.A., Вратолюбов В.Б. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. -М.: Энергия, 1978. -192 с. . .

60. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М., Федин В.Т. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических системах. -Л.:Энерго-атомиздат, Ленинград.отд-ние, 1983. -112 с.

61. Постников И.М. Обобщенная теория и переходные процессыэлектрических машин. -М.: Высшая школа, 1975. -319 с.

62. Рудаков В.В. Динамика электроприводов с обратными связями. Учебное пособие. -Л., 1980. -113 с.

63. Рудаков В.В., Столяров И.М. Специальные электрические машины для горной промышленности. Учебное пособие. -Л.: ЛГИ, 1981. -90 с.

64. Рудаков. В.В. Расчет и моделирование автоматизированных . электроприводов. т-М.-Л.: Наука, Ленинград.отд-ние, 1965. -136 с.

65. Рудаков В.В. Электромеханические свойства и расчет характеристик электроприводов.с обратными связями. Учебное пособие. -Л.: ЛГИ, 1980. -101 с.

66. Рудаков В.В. Анализ трехфазного асинхронного двигателя при питании от двух последовательно включенных источников одинаковой частоты. Записки ЛГИ, том 94, 1982, е.91-98.

67. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники. -М.: Высшая школа, 1980. -424 с.

68. Сарв В.В. Сглаженное регулирование переменного напряжения путем управления межфазным обменом энергии. -В сб.: Проблемы преобразовательной техники, часть 3. -К.: ИЭД АН УССР, 1979, с 10-13.

69. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических.машин. -М.: Энергия, 1969. -632 с.

70. Синегубко Ю.Е. Упрошенные трехфазные тиристорные регу- . ляторы. -В сб.: Проблемы преобразовательной техники, часть 3. -К.: ИЭД АН УССР, 1979. с. 56-58.

71. Соколов М.М.Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. -М.: Энергия, 1969. -544 с.

72. Соколов М.М., Масандилов Л.Б. Измерение динамических мо- . ментов в электроприводах переменного тока.-М.: Энергия,1975.-184 а

73. Соловьев A.C., Соловьев B.C. Автоматизированный электропривод конвейеров. Учебное пособие. -Л.: ЛШ, 1977. -65 с.

74. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами./ Под редакцией Круповича В.И., Барыбина Ю.Г., Самовера М;Л. -М.: Энер-гоиздат, 1982. -416 с. (Электроустановки промышленных предприятий)

75. Справочник по преобразовательной технике. / Под ред. Чиженко И.М. -К.: Техника, 1978. -447 с.

76. Столяров И.М., Рудаков.В.В. Электромеханические преобразования. Учебное пособие. -Л.: ЛГИ, 1978, -87 с.

77. Транспорт на горных предприятиях. -М.: Недра, 1969. -656 с.Авт.:Кузнецов Б.А., Ренгевич A.A., Шорин В.Г. и др.

78. Чиликин М.Г., Ключев В.И.,.Сандлер Д.С. Теория автоматизированного электропривода. -М.: Энергия, 1979. -615 с. .

79. Чиликин М.Г., Сандлер A.C. Общий курс электропривода. -М.: Энергоиздат, 1981. -576 с. .

80. Чиликин М.Г., Соколов М.М., Шинянский A.B. Асинхронный электропривод с дросселями насыщения. -М.-Л.: Энергия, 1964. -408 с.

81. Шадрин Г.А. Анализ токов тиристорных регуляторов переменного напряжения с комбинированной коммутацией. Проблемы пре-. образовательной.техники, часть З.-К.: ИЭД АН УССР, 1979,с.30-33.

82. Шорин В.Г., Стрельников Л.П. »ПейсаховичГ.Я. Автоматизация подземных транспортных машин и комплексов. -М.: Недра, 1973. -392 с. . .

83. Щубенко В.А., Браславский И.Я. Тиристорный асинхронный электропривод с фазовым управлением. -М.: Энергия, 1972. -130 с.

84. Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока. -М.: Энергоиздат, 1982. -191 с.

85. Электромагнитные переходные процессы в асинхронном . . электроприводе. -М.: Энергия, 1967. -202 с. Авт.: Соколов М.М., Петров. Л.П., Масандилов Л.Б., Ладензон В.В.

86. Ясутис В.А. Анализ работы вольтодобавочного трансформатора с тиристорным управлением. -В сб.: Электрооборудование и автоматизация промышленных установок. -М.: ВЗПИ, 1973, вып. 84, с 146-156.90. boScAn>yt&J4l< \/-А. , Кгtu&HsUv L.P.J Posto-Zustp ./. М.

87. Патент.ФРГ, кл. МЕСИ Н02 3/186, В 2531578 от 24 мая 1978.тлЛоъ. сяк,^ш-г&ъ.- Ун{. /¿д979f 29, № 3. -с. 6-8.92. Уш" гг^о^Р^сЛл^ Cufmets^1. ЬМи,u^L- Е-^&с. у 1979, 192, № 5. -С. 46-47.

88. Труды автора по теме диссертации

89. Климаш B.C. Асинхронный электропривод, управляемый напряжением. Записки ЛГИ, том 94,,1982, с. 85-90.

90. Климат B.C., Рудаков В.В. Устройство для регулирования трехфазного напряжения. A.c. СССР № 1056394, Б.И. £ 43, 1983, с.155.

91. Климат B.C., Столяров И.М., Рудаков В.В. Устройство для регулирования трехфазного напряжения. A.c. СССР гё I056I46, В 43, 1983, 0.214.

92. Климат B.C., Рудаков В.В. Компенсатор реактивной мощности. A.c. СССР Ik 982145, Б.И. № 46, 1982, с.