автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Асинхронный частотно-регулируемый привод шахтного электровоза с автоматическим выравниванием нагрузок тяговых двигателей

064616575

На правах рукописи

ВОЛКОВ Дмитрий Владимирович

АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИВОД

ШАХТНОГО ЭЛЕКТРОВОЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ВЫРАВНИВАНИЕМ НАГРУЗОК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 ДЕК 2010

Новочеркасск 2010

004616575

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент СТАШИНОВ Юрий Павлович

Официальные оппоненты: доктор технический наук,

профессор ЩЕРБАКОВ Виктор Гаврилович

кандидат технических наук,

доцент 1 ШПИКОВ Николай Романович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский и

проектно-конструкторский институт электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ»)

Защита состоится 23 декабря в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» в 309 ауд. главного корпуса по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовская обл., ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «ЮжноРоссийский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)». Автореферат диссертации размещен на официальном сайте ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан «18» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

П. Г. Колпахчьян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный уровень развития электронной техники открывает перспективы получения новых качеств существующих объектов: повышения надежности и экономичности функционирования, удобства и безопасности эксплуатации. Так, широкое распространение полупроводниковой преобразовательной техники позволило применить бесконтактные электродвигатели, в частности, асинхронные, в областях, где ранее их применение считалось невозможным либо неоправданным. Одной из них является тяговый привод транспортных средств, где асинхронный привод обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным приводом с коллекторной машиной: отсутствие коллекторно-тцеточного узла, более высокая надежность и простота асинхронного двигателя, отсутствие ограничений по коммутации. Применительно к шахтному электровозу, асинхронный двигатель имеет также такое преимущество, как отсутствие нормально искрящих частей. Рельсовый транспорт продолжает оставаться одним из основных на угольных шахтах, причем большая часть эксплуатируемых локомотивов являются аккумуляторными электровозами.

Существует ряд работ, посвященных вопросам применения асинхронного привода для целей тяги. В них рассматривается тяговый привод магистральных и промышленных электровозов, городского транспорта и ряда других транспортных средств. В то же время, шахтные электровозы имеют ряд особенностей, наличие которых не позволяет непосредственно перенести на них предложенные решения. Среди указанных особенностей можно назвать: сосредоточенность всех средств торможения поезда на локомотиве, питание от источника с ограниченным запасом энергии (аккумуляторной батареи), специфические условия сцепления ведущих колес, а также специальные требования безопасности (в первую очередь, по величине тормозного пути). Таким образом, имеется ряд вопросов, требующих решения при построении асинхронного тягового привода для шахтного электровоза. Ввиду того, что находящиеся в настоящее время в эксплуатации на отечественных шахтах электровозы устарели как физически, так и морально, решение вопросов применения на шахтных электровозах нового вида привода является важной научно-технической задачей.

Тема диссертационной работы вписывается в научное направление ЮРГТУ (НПИ) «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» и госбюджетную тему П-3-834 «Энергосберегающие технологии в электроприводе шахтных машин и установок».

Цель работы - разработка научно обоснованных технических решений по применению асинхронного тягового привода на шахтном электровозе.

Задачи исследования:

1. Анализ технологических ограничений режимов работы шахтного электровоза.

2. Формулировка критериев выбора мощности тягового оборудования.

3. Определение рациональной величины жесткости тяговой характеристики и требований к быстродействию привода.

4. Разработка методов автоматического выравнивания нагрузок тяговых двигателей.

5. Разработка алгоритма управления асинхронным тяговым приводом, обеспечивающего максимальное использование потенциальных возможностей электровоза.

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе использованы: методы теории электропривода, методы структурного анализа линейных систем, математическое и компьютерное моделирование, экспериментальные исследования на физической модели.

Достоверность полученных результатов работы обеспечивается: обоснованностью принятых допущений, корректным применением теоретических методов исследования, адекватностью используемых математических моделей, проверкой результатов на физических и вычислительных экспериментах.

Научная новизна:

1. Допустимая область расположения тяговых характеристик привода определена с учетом ограничения по допустимой длине тормозного пути экстренного торможения и оборудования тормозными средствами только локомотива.

2. Предложен критерий выбора мощности асинхронного тягового привода для шахтного электровоза, учитывающий ограничение скорости движения по условиям торможения в режиме номинальной нагрузки, естественное охлаждение двигателей и ограниченный запас энергии источника питания.

3. Разработана математическая модель распределения тягового усилия в многодвигательном тяговом приводе, отличающаяся использованием приведенных к ободу ведущих колес параметров механических характеристик двигателей.

4. Предложен способ выравнивания нагрузок тяговых двигателей, отличающийся тем, что коррекцией задающих воздействий на частоты вращения и коэффициентов усиления регуляторов скорости в системе векторного управления обеспечивают совпадение приведенных к ободу ведущих колес механических характеристик двигателей.

Защищаемые положения:

1. В связи с наличием средств торможения шахтного поезда только на электровозе и ограничением тормозного пути экстренного торможения, скорость движения в значительной мере ограничена предельной величиной, находящейся в функциональной зависимости с величиной тягового усилия.

2. Жесткость тяговой характеристики не является лимитирующим фактором для обеспечения устойчивой реализации тягового усилия шахтного электровоза и может выбираться исходя из удобства управления и реализуемости быстродействия привода, требуемого для удовлетворительного протекания переходных процессов при выбранной жесткости.

3. Выравнивание тяговых усилий ведущих осей шахтного электровоза следует осуществлять путем совмещения механических характеристик двигателей, приведенных к ободам ведущих колес, выполняя для этого коррекцию их частот вращения идеального холостого хода и жесткостей.

4. Для максимального использования потенциальных возможностей электровоза с асинхронным приводом следует осуществлять автоматический выбор параметров тяговой характеристики (скорость идеального холостого хода и ог-

раничение тягового усилия) так, чтобы режим работы оказывался близко к границе допустимой области расположения тяговых характеристик.

Практическая ценность. В работе приводятся практические рекомендации к определению параметров и структуры системы управления асинхронным тяговым приводом для шахтного электровоза, которые позволяют осуществлять проектирование, достигая максимального использования потенциальных возможностей электровоза: сцепной массы, скоростных параметров, ресурса тяговой батареи. Приведенные рекомендации касаются: выбора мощности и номинальной частоты вращения асинхронных тяговых двигателей; определения варианта частотного управления ими; построения системы автоматического управления тяговым приводом, позволяющей максимально использовать сцепную массу электровоза и площадь области допустимых режимов.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы в проектно-конструкторской деятельности ООО «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод» (г. Новочеркасск) в виде технических рекомендаций, касающихся специальных вопросов проектирования тягового привода для рудничных локомотивов. Отдельные результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс на кафедре «Электрификация и автоматизация производства» ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) в 2005-2010 гг., на научных симпозиумах «Неделя горняка» в Московском государственном горном университете (2005, 2007, 2010 гг.). Работа в полном объеме доложена на расширенном заседании кафедры «Электропривод и автоматика» ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 4 - в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 70 наименований и приложений. Объём работы составляет 142 страницы машинописного текста, 49 рисунков и 10 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, определена цель диссертации, сформулированы задачи исследования, изложены основные научные результаты, выносимые на защиту, научная новизна полученных разработок, практическая ценность, апробация результатов работы.

В первой главе выполнен анализ состояния вопроса, обобщен опыт применения асинхронного тягового привода на электровозах, приведены исторические данные. Перечислены основные конкурирующие виды тягового привода, рассмотрены их достоинства и недостатки.

В настоящее время основным типом тягового привода шахтного электровоза является привод с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения, который управляется с помощью силового контроллера. Недостатками такого привода являются: малая жесткость тяговой характеристики и невозможность автоматического перехода в тормозной режим, что затрудняет управление электро-

возом и снижает безопасность движения; малое число позиций контроллера, что вызывает большие колебания тягового усилия в процессе пуска и не дает полностью использовать сцепную массу; наличие щеточно-коллекторного узла (его техническое обслуживание в условиях угольной шахты затруднено).

Исследования в области построения тягового привода для шахтных электровозов проводились научными коллективами под руководством Б. С. Беловидова, С. А. Волотковского, В. Н. Кордакова, Г. П. Оата, Г. Я. Пейсаховича, Г. Г. Пивняка, А. А. Ренгевича, А. В. Рысьева, О. Н. Синчука, А. О. Спиваков-ского, А. Д. Спицина, В. Д. Тулупова, П. С. Шахтаря, В. Г. Шорина и других. Большой вклад в исследования вопросов тяги, в том числе с использованием асинхронного привода внесли теоретические и экспериментальные работы, выполненные под руководством Ю. А. Бахвалова, А. Т. Буркова, В. Л. Дебелого, Л. Ф. Коломейцева, П. Г. Колпахчьяна, А. Л. Курочка, Д. К. Минова, С. А. Пахомина, Е. М. Плохова, Р. А. Сажнева, А. С. Сандлера, М. Л. Сапункова, Ю. П. Сердюкова, В. Г. Щербакова, В. П. Янова и других авторов. Работы в области тягового привода выполнялись и продолжают вестись в Московском государственном институте путей сообщения (МИИТ), Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ», г.Новочеркасск), Новочеркасском электровозостроительном заводе (ОАО «НПО НЭВЗ»), Южно-Российском государственном техническом университете (ЮРГТУ (НПИ)), Санкт-Петербургском государственном горном институте (СПГТИ), Московском государственном горном университете (МГГУ), институте горного дела им. А. А. Скочинского (г. Москва), Пермском государственном техническом университете, Донецком национальном техническом университете, ОАО «Электромашина» (г. Харьков), ЗАО ПКФ «Амплитуда» (г. Донецк), ООО «Шахтные электрические системы» (г. Пермь) и в других организациях.

Анализ состояния вопроса позволил определить основные задачи диссертационной работы.

Во второй главе рассмотрены общие вопросы проектирования тягового привода применительно к шахтному электровозу: ограничения на возможные режимы работы тягового привода, вопросы выбора мощности тяговых двигателей и построение желаемой тяговой характеристики.

На режимы работы электровоза накладываются ограничения: тягового усилие по условию сцепления; скорости по конструктивным параметрам подвижного состава, состоянию рельсового пути, требованиям безопасности и по условию торможения - максимальная скорость, при которой получается допустимый тормозной путь экстренного торможения.

Если считать известным коэффициент сопротивления движению поезда, то допустимая скорость может быть определена из решения уравнения движения при торможения:

100(Щ1 + 7) £«<(£ +Ж)

где £„ - время подготовки тормозной системы, с; Ж - сила сопротивления движению, Н; у — коэффициент инерции вращающихся масс (типичное значение 0,075); I- тормозной путь, м; Я - ускорение свободного падения, м1с2;м> — полный коэффициент сопротивления движению (сумма из сопротивления движению вагонетки, сопротивления от уклона и дополнительного сопротивления при движении по криволинейному участку пути), Н/кН; В - усилие системы торможения, Н.

Будучи изображенными в одной системе координат, вышеупомянутые ограничения образуют допустимую область расположения тяговых характеристик, в которой должны находиться все допускаемые режимы работы привода (рис. 1). Эта область в значительной мере ограничена по условию торможения ввиду того, что все тормозные средства находятся на локомотиве, и с ростом массы поезда снижается удельное тормозное усилие.

Ограничение по допустимому тяговому усилию определено при наличии и при отсутствии подсыпки песка, как, соответственно, предел тяги при трогании и предел ходовой тяги.

Для выбора номинальной мощности привода требуется определить номинальное тяговое усилие, что осуществляется из рассмотрения условий охлаждения. Показано, что для аккумуляторного электровоза с двигателями закрытого исполнения номинальное тяговое усилие должно составлять порядка 0,5 предела ходовой тяги. Таким образом получено основание для выбора мощности тягового

привода (длительного режима) как произведения номинального тягового усилия и скорости, определяемой по пересечению линии номинального тягового усилия и границы допустимой области расположения тяговых характеристик. Полученное значение длительной мощности проверяется по энергоемкости тяговой батареи.

Для управления электровозом благоприятной является жесткая характеристика с продолжением в область тормозных режимов, которая, однако, не позволяет полностью использовать площадь допустимой области расположения тяговых характеристик. Поэтому предложено формировать тяговую характеристику жесткой с ограничением предельного тягового усилия, а ее параметры выбирать на основании текущего значения скорости и усредненного по времени тягового усилия.

На рис. 2 изображено семейство тяговых характеристик, а на рис. 3 - функциональная схема устройства для автоматического выбора их параметров. В схеме тяговый привод имеет входы управления величинами частоты вращения и предельного момента тягового привода, входные сигналы на которые рассчитываются

Предельная скорость

Рис. 1. Допустимая область расположения тяговых характеристик. Электровоз АРП7

исходя из заданного значения и ограничения скорости, а также достигнутой скорости £2 и момента привода М, определяющих текущий режим работы.

Во второй главе также рассмотрены вопросы общего построения системы

машишста О, Предельная частота— Прощения /2|ТИ1

Oгpaнuчe^

А

м„

о 5 10 15 и. кН

Предельный момент Мп]1 ■

Рис. 3. Функциональная схема системы автоматиче-Рис. 2. Семейство жестких тяговых харак- ского управления движением

теристик

управления асинхронным тяговым приводом. Предложено строить ее по иерархическому принципу, где на нижнем уровне находятся системы управления преобразователей частоты, осуществляющие управление моментом двигателя по заданным значениям частоты вращения, жесткости механической характеристики и ограничении момента. На верхнем уровне находится центральное управляющее устройство с пультом машиниста, в котором реализованы алгоритмы управления движением (рис. 3) и выравнивания тяговых усилий. Связь между центральным управляющим устройством и преобразователями частоты осуществлена через общую шину связи, которая позволяет объединять в общую систему управления два и более электровоза по системе многих единиц при управлении с одного поста. Схема реализации такого объединения двух электровозов показана на рис. 4.

Третья глава посвящена определению требований к параметрам тягового

ЗлектраВоз 1 Злектройаз 2

привода - жесткости тяговой характеристики и быстродействию.

Процесс реализации тягового усилия сопряжен со скольжением поверхности колеса относительно рельса, характеризуемым скоростью скольжения. Зависимость тягового усилия от этой скорости (характеристика сцепления) имеет участки устойчивого и избыточного проскальзывания; на последнем возрастание скорости скольжения приводит к снижению тягового усилия. Известно, что для исключения перехода к разносному боксованию необходимо, чтобы жесткость тяговой

(2)

характеристики была выше, чем жесткость характеристики сцепления на участке избыточного проскальзывания. Для линейной тяговой характеристики мерой жесткости является коэффициент статизма, который должен отвечать условию:

1000*„р. -х>.

где кдт - отношение номинального тягового усилия к пределу ходовой тяги; <р - номинальный коэффициент сцепления; % - жесткость характеристики сцепления на участке избыточного проскальзывания, (Н/кН)/(м/с); V, - номинальная скорость движения, м/с.

Для рассмотрения динамических режимов была построена математическая модель тягового привода в виде структурной схемы рис. 5. После замены нелинейной зависимости /„(и) на линейную с коэффициентом а и предположения постоянства линейной скорости в течении переходного процесса, на ее основе получены условия устойчивой реализации тягового усилия:

Г р2а + /?>О \тэp2a+J >0

Первое неравенство выражает требование к статической жесткости и приводит к условию (2). Второе неравенство выражает требование к быстродействию тягового привода.

(3)

Рис. 5. Структурная схема модели тягового привода. Обозначения: П0 - заданное значение частоты вращения, р — жесткость механической характеристики, Тэ - постоянная времени привода, Мй - момент двигателя, У - момент инерции вращающихся частей, П - частота вращения двигателя, р - радиус приведения, и - скорость скольжения, (и) ~ зависимость силы сцепления от скорости скольжения, - сила сцепления, сила сопротивления движению, т - масса состава, V - скорость движения Помимо устойчивости сцепления требуется также удовлетворительная форма переходных процессов, которая может быть достигнута путем получения коэффициента демпфирования системы е = у^ ~ 0,707. При этом требуемое значение электрической постоянной времени определяется по формуле:

:)2

' 1000 у*

У.в.

а

1000'

п 1000

(4)

где J — момент инерции вращающихся частей, кг-м , а — жесткость характеристики сцепления на участке избыточного проскальзывания, (Н/кН)/(м/с); у„ -номинальная скорость, м/с; т3— масса электровоза, кг; п — число ведущих осей.

Для проверки полученных результатов было произведено математическое моделирование работы тягового привода в режиме потери и восстановления сцепления. Математическая модель строилась на основе структурной схемы рис. 5. Моделировались процессы, происходящие при ухудшении условий сцепления колес с рельсами и последующем их восстановлении, при этом регистрировалась величина скорости скольжения и. На рис. 6 приведен пример переходных процессов, полученных при различных величинах быстродействия электропривода Те и ста-тизме тяговой характеристики £„=0,05. Рассчитанное по формуле (4) значение постоянной времени привода для условий моделирования составило 0,011 с.

|

к

5 0.1

§

е

& 0.05

О

°0 1 2 3 "о 1 2 3 1 2 3

Время, с Время, с Время, е

Гэ=0,005 с Гз=0,015 с Гэ=0,025 с

Рис. 6. Графики зависимости скорости скольжения от времени для ли =0,05.

Анализ результатов моделирования позволил сделать выводы о том, что:

1) подтвердились результаты, полученные с помощью аналитического исследова-

ния упрощенной модели тягового привода; 2) увеличение скорости скольжения при потере сцепления определяется жесткостью тяговой характеристики привода;

3) вид переходного процесса определяется электрической инерционностью привода, увеличение которой может приводить к значительной колебательности;

4) требования к быстродействию привода повышаются с увеличением жесткости тяговой характеристики.

На основе расчета для типичных параметров шахтного аккумуляторного электровоза сделан вывод о необходимости применения системы векторного управления асинхронным двигателем, как обеспечивающей требуемое быстродействие. Дополнительным преимуществом такой системы является возможность задания ограничения момента и получения сигнала о его текущем значении.

Четвертая глава посвящена вопросу выравнивания нагрузок между ведущими осями. Особенность асинхронного привода в том что, из-за высокой жесткости тяговой характеристики даже небольшое расхождение в параметрах отдельных приводов вызывает значительное расхождение загруженности двигателей, вплоть до перехода отдельных из них в генераторный режим. В то же время, в процессе работы возможны срывы сцепления, и, как следствие, уменьшение тягового усилия отдельных осей, не связанное с неравномерной загрузкой. Целью выравнивания нагрузок является полное использование сцепной массы электровоза, которое достигается при равенстве тяговых устий всех ведущих осей.

Причиной разности тяговых усилий является различие диаметров колес по кругу катания и параметров тяговых двигателей. Особенностью этих причин является то, что они медленно изменяются во времени. Выравнивания тяговых усилий можно добиться путем индивидуальной коррекции параметров механических ха-

1

|

I о. 8

1

|0.06

--

рактеристик двигателей: жесткости либо частоты вращения идеального холостого хода. Тяговый привод шахтного электровоза (например, двухосного) может быть описан системой уравнений:

=а.(р,.<у01. -V.)

А-

2

■Р2.=а, (р2. со01. —-21 Р2, - у.), (5)

Рг-

где Р,. -тяговое усилие г'-й оси (здесь и далее в относительных единицах); а, - коэффициент перевода скорости скольжения в тяговое усилие; р,. - радиус приведения; са0,. - частота вращения идеального холостого хода; Д. — жесткость механической характеристики двигателя; V. - скорость поступательного движения; Р^ — сила сопротивления движению.

Исходя из данной модели, требуемое скорректированное значение частоты вращения идеального холостого хода (либо жесткости) определяются как:

' (6)

Д. =-^--. (7)

В обоих случаях в выражении присутствует величина текущего сопротивления движению, которая изменяется случайным образом, и требуемое значение корректируемого параметра должно меняться вместе с ним. Последнее требование встречает сложности при реализации. В связи с этим предлагается для выравнивания тяговых усилий добиваться совпадения механических характеристик двигателей, приведенных к поступательному движению. В этом случае выравнивание тяговых усилий будет происходить автоматически, а системе выравнивания потребуется отрабатывать лишь медленные изменения параметров привода.

Совпадение тяговых характеристик возникает при соответственном равенстве их жесткостей и скоростей холостого хода, для достижения которого требуется совмещенная коррекция указанных параметров. При этом возникает задача определения параметра, требующего коррекции, для решения которой предлагается использовать режимы, близкие к холостому ходу, в которых разность тяговых усилий обуславливается преимущественно различием скоростей идеального холостого хода.

Для реализации выравнивания тяговых усилий предлагается устройство, функциональная схема которого показана на рис. 7. Схема содержит ряд тяговых электродвигателей с индивидуальными системами питания, каждая из которых имеет входы для сигналов коррекции скорости идеального холостого хода и жесткости, а также выход наблюдателя тягового усилия. Каждая ось имеет индивидуальный набор корректирующих устройств жесткости и скорости, на входы которых подается сигнал отклонения тягового усилия данной оси от среднего значения тягового усилия. Также каждое из корректирующих устройств имеет вход разре-

РЭ1

РЭ2

Ф-

ксмр

и,

КОЗф

и

3Q)

-н^н-Ч ß l~*

КОЗф

ч

КОЗф F

t

KOPP ч>

KOPP ß

КОЗф. и,

КОЗф ß F

Средн

5®

Рис. 7. Функциональная схема системы выравнивания тяговых усилий ведущих осей

шения, запрещающий сигнал на котором прекращает работу устройства с сохранением неизменной его выходной величины. Сигнал на входы разрешения подается от релейных элементов РЭ1 и РЭ2, работающих в функции среднего значения тягового усилия. Релейные элементы настроены таким образом, что при работе локомотива в режиме, близком к холостому ходу (малом значении среднего тягового усилия) разрешается работа корректирующих устройств скорости идеального холостого хода, тогда как при возрастании среднего тягового усилия происходит их блокирование и разрешение коррекции жесткости. Подобным образом осуществляет-

ся адаптивное регулирование корректирующего воздействия: структура регулирующего устройства изменяется в зависимости от текущего значения параметра -среднего тягового усилия. На такой способ выравнивания тяговых усилий подана заявка для получения патента на изобретение.

Работа предложенной системы испытывалась на математической модели тягового привода с двумя ведущими осями, тяговые характеристики которых имеют различные скорости идеального холостого хода и жесткости. Схема модели в системе МАТЬАВ БЫиНпк приведена на рис. 8. Она содержит модель тягового привода с входами управления частотой вращения идеального холостого хода и жесткостью механической характеристики и модель системы автоматического выравнивания тяговых усилий, содержащую корректирующие устройства и релейные элементы.

Моделировалась работа локомотива в условиях переменной нагрузки. Характерный вид переходного процесса показан на рис. 9. Для наглядности в течение первых 50 с не

¡IwDIcpnp ¡¡vQ2wnj>—► I

ilb'"cor.i>—> [lbZconj>~H

Рис. 8. Модель в системе MATLAB Simulink

осуществлялось выравнивание тяговых усилий, и имелась их разность порядка 0,35 отн. ед. На 50-й секунде было разрешено выравнивание тяговых усилий, в результате которого их разность стала близка к нулю и мало зависела от изменяющейся нагрузки локомотива. Показанный график был получен для идеализированного случая обратной связи по истинным значениям тяговых усилий осей. Выполнялось также моделирование для случая обратной связи по моменту двигателя в качестве сигнала тягового усилия оси. В этом случае по окончании переходного процесса имеется остаточная разность, составляющая единицы процентов и обусловленная неравенством радиусов приведения.

Пятая глава посвящена экспериментальной проверке способа выравнивания тяговых усилий путем получения совпадающих тяговых характеристик на установке, схема которой приведена на рис. 10. Установка содержит два однотипных асинхронных двигателя М1 и М2, питающихся от индивидуальных преобразователей частоты Ъ\, Ъ2 и работающих на общий вал с нагрузочной машиной постоянного тока независимого возбуждения МЗ. Двигатель М1 связан с нагрузочной машиной непосредственно, а М2 - через механическую передачу, позволяющую иметь отличное от единицы передаточное отношение. Моменты на валах асинхронных двигателей измеряются по реакции статоров с помощью тензомет-рических датчиков, а частоты вращения - с помощью импульсных оптических датчиков и цифрового тахометра.

Рис. 9. Переходной процесс выравнивания тяговых усилий

Рис. 10. Схема экспериментальной установки

Рис. 11. Зависимости токов преобразователей от их среднего значения перед (прерывистые линии) и после выполнения выравнивания нагрузок (сплошные линии)

В процессе эксперимента моделировалась работа тягового привода при различии диаметров бандажей ведущих колес, что достигалось с помощью механической передачи. На рис. 11 приведены опытные зависимости токов преобразователей частоты от их среднего значения перед и после выполнения выравнивания нагрузок. Как видно из рисунка, после выполнения коррекции линии лежат существенно ближе друг к другу, частично совмещаясь, то есть имеется эффект устранения неравномерности распределения общей нагрузки. При этом относительно малая разность сохраняется при изменении общей нагрузки на привод (величина корректирующих воздействий поддерживалась неизменной).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получено научно обоснованное решение актуальной задачи разработки рекомендаций к проектированию асинхронного тягового привода для шахтного аккумуляторного электровоза. Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Определены ограничения режимов работы шахтного электровоза; выяснено, что максимальная скорость движения в значительной мере ограничена по условию получения допустимого тормозного пути.

2. Предложен критерий для выбора номинальной частоты вращения и мощности тягового двигателя.

3. Исследованы особенности реализации тягового усилия шахтным электровозом, выяснено, что, при практически встречающихся величинах жесткости тяговой характеристики асинхронного привода, она не является лимитирующим фактором для обеспечения устойчивости реализации тягового усилия.

4. Проведены аналитические исследования реализации тягового усилия в динамическом режиме, на основании которых сформулированы требования к быстродействию привода для получения удовлетворительного переходного процесса. Результаты аналитических исследований подтверждены с помощью математического моделирования.

5. Предложен способ выравнивания тяговых усилий в многодвигательном асинхронном приводе по принципу адаптивного регулирования коррекции тяговых характеристик отдельных осей, отличающийся тем, что производится совмещенное воздействие на жесткости и частоты вращения идеального холостого хода механических характеристик тяговых двигателей. Это позволяет поддерживать равномерное распределение тяговых усилий в условиях меняющейся нагрузки на электровоз без необходимости применения быстродействующего автоматического регулятора тягового усилия.

6. С помощью экспериментальных исследований проверена возможность осуществления выравнивания тяговых усилий способом получения одинаковых приведенных механических характеристик путем совмещенного воздействия на их жесткость и частоту вращения идеального холостого хода.

7. Сформулирован принцип управления асинхронным тяговым приводом, который позволяет повысить производительность электровоза путем автоматического установления максимальной скорости в условиях действующих ограничений.

Основное содержание диссертации отражено в публикациях:

1. Д.В.Волков, Ю. П. Сташинов. Асинхронный частотно-регулируемый привод шахтного электровоза // Совершенствование технологии, механизации и организации строительства и эксплуатации горно-добывающих предприятий и пути повышения качества подготовки специалистов: сб. науч. ст. / Шахтинский ин-т ЮРГТУ. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. - С. 56 - 60.

2. Д. В. Волков. Асинхронный частотно-регулируемый привод шахтного электровоза. // Записки горного института. Т. 159: Полезные ископаемые России и их освоение. / Санкт - Петербург, гос. горн, ин-т (техн. ун-т) - СПб, 2004. - Ч. 2. С. 78-81.

3. Д. В. Волков. Разработка микропроцессорной системы управления асинхронным частотно - регулируемым приводом рудничного электровоза. // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Техн. науки. - 2005. - Спецвып. «Проблемы горной электромеханики» - С. 160 - 163.

4. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Разработка и исследование асинхронного частотно-регулируемого привода рудничного электровоза. // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Техн. науки. - 2005. - Спецвып. «Проблемы горной электромеханики» - С. 163 - 166.

5. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. К вопросу о применении асинхронного частотно-регулируемого привода на рудничном электровозе. // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2005. - № 11. - С. 314 - 318.

6. Д. В. Волков. Экспериментальная проверка системы асинхронного тягового электропривода рудничного электровоза. // Механизация, автоматизация и электрификация горного и строительного производства, сервис технологических машин и оборудования. Сб. научн. тр. /Шахтинский ин-т ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2005. - С. 72 - 76.

7. Д. В. Волков. Асинхронный тяговый привод - особенности применения на рудничном электровозе. // Исследования в области конструирования, рабочих процессов и эксплуатации технологических машин: сб. научн. тр. / Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2006.-С. 192 -197.

8. Д. В. Волков. К вопросу управления приводом рудничного электровоза в режиме пуска. // Горный информационно - аналитический бюллетень - 2007. -№8.-С. 360-363.

9. Д. В. Волков. К вопросу формирования рациональной тяговой характеристики рудничного электровоза. // Перспективы развития Восточного Донбасса. Часть 2: сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ), 2007. - С. 187-192.

10. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Реализация рациональной тяговой характеристики шахтного электровоза средствами асинхронного частотно-регулируемого электропривода. // Горное оборудование и электромеханика. -2008.-№ 10.-С. 28-32.

11. Д. В. Волков. Моделирование асинхронного частотно-регулируемого привода шахтного электровоза. // Интеллектуальные электро-механические устройства, системы и комплексы: Материалы IX Междунар. науч.-практ. конф., г.

Новочеркасск, 20 окт. 2008 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (ИЛИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2008. - С. 6 - 9.

12. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Компьютерное моделирование переходных процессов в асинхронном тяговом приводе шахтного электровоза. // Электротехнические системы и комплексы: Межвузовский сб. науч. тр. Вып. 16. -Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. - С. 39 - 44.

13. Д. В. Волков. Выравнивание нагрузок тяговых двигателей шахтного электровоза. Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы: материалы X Междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 22 окт. 2009 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009. - С. 4 - 6.

14.Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Выравнивание нагрузок двигателей асинхронного тягового привода шахтного электровоза. // Известия тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 3: в 5 ч. / Тула: Изд-во Тул-ГУ.2010.-Ч.З.-С. 10-15.

Волков Дмитрий Владимирович

АСИНХРОННЫЙ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИВОД

ШАХТНОГО ЭЛЕКТРОВОЗА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ВЫРАВНИВАНИЕМ НАГРУЗОК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Автореферат

Подписано в печать 16.11.2010. Формат 60x84 '/|б. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 48-1173.

Отпечатано в ИД «Политехник» 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Введение.

1 Обзор состояния шахтной электровозной тяги.

1.1 Эволюция тягового электропривода.

1.2 Вопросы применения асинхронного привода.

1.3 Цели и задачи диссертационной работы.

2 Принципы построения асинхронного тягового привода шахтного электровоза.

2.1 Технологические ограничения режимов работы тягового привода.

2.2 Мощность тягового привода.

2.3 Тяговая характеристика. Управление движением.

Выводы по главе.

3 Обоснование требуемых жесткости тяговой характеристики и быстродействия тягового привода.

3.1 Определение требуемой статической жесткости тяговой характеристики.

3.2 Исследование динамики процесса реализации тягового усилия.

3.2.1 Математическое описание тягового привода.

3.2.2 Аналитическое исследование динамических процессов.

3.3 Моделирование процессов реализации тягового усилия.

3.4 Пример выбора элементов привода.

Выводы по главе.

4 Выравнивание нагрузок в асинхронном тяговом приводе.

4.1 Причины неравномерности нагрузок.

4.2 Анализ способов выравнивания нагрузок в многодвигательном тяговом приводе.

4.3 Разработка и исследование системы выравнивания тяговых усилий с совмещенным воздействием на параметры тяговых характеристик ведущих осей.

4.3.1 Моделирование процесса устранения разности тяговых усилий

4.4 Пример выбора способа выравнивания нагрузок.

Выводы по главе.

5 Экспериментальное исследование методов выравнивания нагрузок.

5.1 Цель и задачи экспериментальных исследований.

5.2 Описание экспериментальной установки.

5.3 Оценка влияния изменения соотношения напряжение-частота на жесткость механической характеристики.

5.4 Исследование влияния малых изменений частоты на зависимость момент - ток звена постоянного тока.

5.5 Экспериментальная проверка способов выравнивания нагрузки.

Выводы по главе.

Транспорт играет важную роль в работе горного предприятия по подземной добыче полезного ископаемого. Одним из основных его видов продолжает оставаться рельсовый, который имеет преимущество при транспортировке на большие расстояния. Внедрение таких средств рельсового транспорта как вагонетки с донной разгрузкой и секционные поезда дополнительно повышают его эффективность за счет сокращения затрат времени на по-грузочно-разгрузочные работы.

Показатели работы рельсового транспорта, такие как производительность откатки, надежность и безопасность эксплуатации, во многом определяются свойствами применяемых локомотивов, основным типом которых являются аккумуляторные и контактные электровозы. В связи с этим совершенствование шахтных электровозов является актуальной задачей. Применяемые в настоящее время электровозы оснащены тяговым приводом с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения и реостатным управлением с силовым контроллером. Подобный привод имеет целый ряд недостатков, а именно:

- потери энергии в пусковом реостате;

- мягкая механическая характеристика в зоне малых нагрузок, которая усложняет управление электровозом в условиях переменного уклона шахтных выработок, что приводит к снижению безопасности из-за возможного превышения скорости;

- сложность перехода в тормозной режим;

- применение коллекторных двигателей снижает надежность электровоза в шахтных условиях и усложняет его техническое обслуживание;

- сложность введения защит и блокировок, а также организации дистанционного и автоматического управления.

Устранить перечисленные недостатки можно путем применения современных видов электропривода, в частности, асинхронного. Асинхронный тяговый двигатель более надежен и менее требователен к уходу по сравнению с коллекторным двигателем постоянного тока, а совместно с полупроводниковым преобразовательным устройством он обладает существенно лучшей управляемостью.

Попытки применения асинхронного двигателя для целей тяги имеют давнюю историю [1], с момента появления электротяги вообще, однако о реальном практическом применении асинхронного привода стало возможным говорить лишь во второй половине XX века, когда стали появляться статические преобразовательные устройства приемлемых габаритов и стоимости.

В настоящее время, современный уровень развития электронной техники позволяет широко применять бесколлекторный регулируемый привод, в том числе на шахтных электровозах. Существует ряд работ, посвященных вопросам применения асинхронного привода для целей тяги. В них рассматривается тяговый привод магистральных и промышленных электровозов, городского транспорта и ряда других транспортных средств. Имеются работы и по тяговому приводу шахтных электровозов. Исследования в области построения тягового привода для шахтных электровозов проводились научными коллективами под руководством Б. С. Беловидова, С. А. Волотковского, В. Н. Кордакова, Г. П. Оата, Г. Я. Пейсаховича, Г. Г. Пивняка, А. А. Ренгеви-ча, А. В. Рысьева, О. Н. Синчука, А. О. Спиваковского, А. Д. Спицина,

B. Д. Тулупова, П. С. Шахтаря, В. Г. Шорина и других. Большой вклад в исследования вопросов тяги, в том числе с использованием асинхронного электропривода внесли теоретические и экспериментальные работы, выполненные под руководством Ю. А. Бахвалова, А. Т. Буркова, В. Л. Дебелого, Л. Ф. Коломейцева, П. Г. Колпахчьяна, А. Л. Курочка, Д. К. Минова,

C. А. Пахомина, Е. М. Плохова, Р. А. Сажнева, А. С. Сандлера, М. Л. Сапункова, Ю. П. Сердюкова, В. Г. Щербакова, В. П. Янова и других авторов. Работы в области тягового привода выполнялись и продолжают вестись в Московском государственном институте путей сообщения (МИИТ), Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ», г. Новочеркасск), Новочеркасском электровозостроительном заводе (ОАО «НПО НЭВЗ»), ЮжноРоссийском государственном техническом университете (ЮРГТУ (НПИ)), Санкт-Петербургском государственном горном институте (СПГГИ), Московском государственном горном университете (МГГУ), институте горного дела им. А. А. Скочинского (г. Москва), Пермском государственном техническом университете, Донецком национальном техническом университете, ОАО «Электромашина» (г. Харьков), ЗАО ПКФ «Амплитуда» (г. Донецк), ООО «Шахтные электрические системы» (г. Пермь) и в других организациях.

Шахтные электровозы имеют ряд особенностей, наличие которых не позволяет непосредственно перенести на них предложенные решения. Среди указанных особенностей можно назвать: сосредоточенность всех средств торможения поезда на локомотиве, питание от источника с ограниченным запасом энергии (аккумуляторной батареи), специфические условия сцеп л е-, ния ведущих колес, а также специальные требования безопасности (в первую очередь, по величине тормозного пути). Таким образом, имеется ряд вопросов, требующих решения при построении асинхронного тягового привода для шахтного электровоза. Ввиду того, что находящиеся в настоящее время в эксплуатации на отечественных шахтах электровозы устарели как физически, так и морально, решение вопросов применения на шахтных электровозах нового вида привода является важной научно-технической задачей.

Тема диссертационной работы вписывается в научное направление ЮРГТУ (НПИ) «Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы» и госбюджетную тему П-3-834 «Энергосберегающие технологии в электроприводе шахтных машин и установок».

Цель работы - разработка научно обоснованных технических решений по применению асинхронного тягового привода на шахтном электровозе.

Задачи исследования:

1. Анализ технологических ограничений режимов работы шахтного электровоза.

2. Формулировка критериев выбора мощности тягового оборудования.

3. Определение рациональной величины жесткости тяговой характеристики и требований к быстродействию привода.

4. Разработка методов автоматического выравнивания нагрузок тяговых двигателей.

5. Разработка алгоритма управления асинхронным тяговым приводом, обеспечивающего максимальное использование потенциальных возможностей электровоза.

Методы исследований. Для решения поставленных задач в работе использованы: методы теории электропривода, методы структурного анализа линейных систем, математическое и компьютерное моделирование, экспериментальные исследования на физической модели.

Достоверность полученных результатов работы обеспечивается: обоснованностью принятых допущений, корректным применением теоретических методов исследования, адекватностью используемых математических моделей, проверкой результатов на физических и вычислительных экспериментах.

Научная новизна:

1. Допустимая область расположения тяговых характеристик привода определена с учетом ограничения по допустимой длине тормозного пути экстренного торможения и оборудования тормозными средствами только локомотива.

2. Предложен критерий выбора мощности асинхронного тягового привода для шахтного электровоза, учитывающий ограничение скорости движения по условиям торможения в режиме номинальной нагрузки, естественное охлаждение двигателей и ограниченный запас энергии источника питания.

3. Разработана математическая модель распределения тягового усилия в многодвигательном тяговом приводе, отличающаяся использованием приведенных к ободу ведущих колес параметров механических характеристик двигателей.

4. Предложен способ выравнивания нагрузок тяговых двигателей, отличающийся тем, что коррекцией задающих воздействий на частоты вращения и коэффициентов усиления регуляторов скорости в системе векторного управления обеспечивают совпадение приведенных к ободу ведущих колес механических характеристик двигателей.

Защищаемые положения:

1. В связи с наличием средств торможения шахтного поезда только на электровозе и ограничением тормозного пути экстренного торможения, скорость движения в значительной мере ограничена предельной величиной, находящейся в функциональной зависимости с величиной тягового »усилия.

2. Жесткость тяговой характеристики не является лимитирующим фактором для обеспечения устойчивой реализации тягового усилия шахтного электровоза и может выбираться исходя из удобства управления и реализуемости быстродействия привода, требуемого для удовлетворительного протекания переходных процессов при выбранной жесткости.

3. Выравнивание тяговых усилий ведущих осей шахтного электровоза следует осуществлять путем совмещения механических характеристик двигателей, приведенных к ободам ведущих колес, выполняя для этого коррекцию их частот вращения идеального холостого хода и жесткостей.

4. Для максимального использования потенциальных возможностей электровоза с асинхронным приводом следует осуществлять автоматический выбор параметров тяговой характеристики (скорость идеального холостого хода и ограничение тягового усилия) так, чтобы режим работы оказывался близко к границе допустимой области расположения тяговых характеристик.

Практическая ценность. В работе приводятся практические рекомендации к определению параметров и структуры системы управления асинхронным тяговым приводом для шахтного электровоза, которые позволяют осуществлять проектирование, достигая максимального использования потенциальных возможностей электровоза: сцепной массы, скоростных параметров, ресурса тяговой батареи. Приведенные рекомендации касаются: выбора мощности и номинальной частоты вращения асинхронных тяговых двигателей; определения варианта частотного управления ими; построения системы автоматического управления тяговым приводом, позволяющей максимально использовать сцепную массу электровоза и площадь области допустимых режимов.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы в проектно-конструкторской деятельности ООО «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод» (г. Новочеркасск) в виде технических рекомендаций, касающихся специальных вопросов проектирования тягового привода для рудничных локомотивов. Отдельные результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс на кафедре «Электрификация и автоматизация производства» ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях ШИ (ф) ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) в 2005-2010 гг., на научных симпозиумах «Неделя горняка» в Московском государственном горном университете (2005, 2007, 2010 гг.). Работа в полном объеме доложена на расширенном заседании кафедры «Электропривод и автоматика» ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ).

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований по разработке рекомендаций к проектированию асинхронного тягового привода для шахтного электровоза заключаются в следующем:

1.Получены критерии для расчета параметров области существования тяговых характеристик - технологических ограничений, накладываемых на возможные режимы работы тягового привода. Показано, что в большинстве случаев определяющим является ограничение скорости по условию получения допустимого тормозного пути.

2.Номинальная мощность тягового привода определяется как произведение величины тягового усилия в длительном режиме на величину скорости, предельной для тягового усилия в длительном режиме по условию получения допустимого тормозного пути.

3. Сформулированы критерии для определения тягового усилия в длительном режиме. Исходя из величины мощности и тягового усилия в длительном режиме производится выбор элементов тяговой аппаратуры.

4. Для управления электровозом наиболее благоприятна жесткая тяговая характеристика с ограничением максимального тягового усилия и продолжением в область тормозных режимов. В то же время, такая ее форма не позволяет полностью использовать площадь области существования тяговых характеристик, в связи с чем предложено автоматически выбирать параметры жесткой тяговой характеристики исходя из текущего значения нагрузки на электровоз.

5.Для исключения режима разносного боксования требуется выполнение условий статической и динамической устойчивости процесса реализации тягового усилия в зоне контакта колеса с рельсом. Условие статической устойчивости требует, чтобы жесткость тяговой характеристики превышала жесткость характеристики сцепления в зоне избыточного проскальзывания. Условие динамической устойчивости определяет требования к быстродействию электропривода. Получена формула для расчета максимального значения электрической постоянной времени привода.

6.Показано, что условие статической устойчивости выполняется для встречающихся на практике параметров шахтных электровозов, что объясняется особенностями условий сцепления и малой величиной скорости движения электровоза по сравнению с возможной скоростью скольжения колеса относительно рельса при реализации тягового усилия.

7.Применение привода с жесткой тяговой характеристикой приводит к возникновению значительной неравномерности распределения общего тягового усилия по ведущим осям и требует принятия специальных мер по устранению этой неравномерности.

8.Для устранения неравномерности тяговых усилий ведущих осей требуется вводить корректирующие воздействия на тяговые характеристики ведущих осей, величины которых необходимо изменять вслед за изменениями общего тягового усилия. Для исключения подобной необходимости предложено осуществлять совмещенное корректирующее воздействие на частоты вращения идеального холостого хода и жесткости тяговых характеристик отдельных ведущих осей. Предложена функциональная схема устройства для осуществления подобного совмещенного корректирующего воздействия.

9.Экспериментально проверена возможность выравнивания нагрузок без необходимости изменения корректирующего воздействия вслед за изменением нагрузки на электровоз. Также экспериментально показана возможность использования величины тока звена постоянного тока для оценки момента на валу асинхронного двигателя.

10.Произведено общее рассмотрение процессов управления асинхронным тяговым приводом и требований к быстродействию управляющего устройства. По результатам рассмотрения предложено строить систему управления по иерархическому принципу. На нижнем уровне расположены системы векторного управления моментом асинхронного электродвигателя (требующие значительного быстродействия). На верхнем уровне — центральное устройство управления, реализующее относительно медленные процессы удержания режима в пределах области существования тяговых характеристик и выравнивания тяговых усилий.

И.Система управления тяговым приводом, построенная по иерархическому принципу, с вынесением на верхний уровень только относительно медленных процессов, удобна для управления несколькими электровозами с одного поста по системе многих единиц (СМЕ).

133

Заключение

1. Пармас Я. Ю. Судьба асинхронного привода. // Электрическая и тепловозная тяга. - 1992. - № 1. - С. 41 — 45.

2. Анализ эксплуатации шахтных электровозов. / В. Г. Щербаков, М. Б. Бондаренко, И. К. Юренко, Ю. А. Самара // Сб. науч. тр. Всерос. науч.-исслед. и проект.-конструкт. ин-т электровозостр. -Новочеркасск, 1997. № 37. - С. 143 - 147.

3. Петров Б. П. Использование сцепного веса электроподвижного состава при пуске и торможении тяговых двигателей. // Электричество. 1957. - № 1. - С. 30 - 34.

4. Синчук О. Н., Удовенко О. А., Чумак В. В. Особенности переходных электромагнитных процессов в тяговом электроприводе с импульсным преобразователем напряжения рудничных аккумуляторных электровозов. // Электротехника, 2004, № 6. С. 58 -60.

5. Волотковский С. А. Рудничная электровозная тяга. 4-е изд., пе-рераб. и доп. -М.: Недра, 1981. - 389 с.

6. Грошев Б. А., Медведев В. С. Разработка эскизного проекта автоматического электровоза на базе рудничного электровоза 10КР: Отчет по НИР. / Новочеркасский политехнический институт. Новочеркасск: НПИ, 1960. - 129 с.

7. Поспелов Л. П. Рудничная автоматика и телемеханика. М.: Недра, 1983.-341 с.

8. Справочник. Подземный транспорт шахт и рудников. Под общей ред. Г. Я. Пейсаховича, И. П. Ремизова. М.: Недра, 1985. -565 с.

9. Системы управления рудничным электровозным транспортом. / О. Н. Синчук, Т. М. Беридзе, Э. С. Гузов и др. М.: Недра, 1993. - 255 с.

10. Ю.АмонсИ. М. Опытный образец аккумуляторного электровоза АРП-8Т-900. // Уголь Украины. 2003. - № 10. - С. 14 - 15.

11. П.Довженко В. П., Вакульчик В. Г., Дебелый В. JI. Транзисторные модули для управления приводом рудничных электровозов. // Уголь Украины. 2003. - № Ю. - С. 16 - 18.

12. Петров Б. П., Степанов А. Д. Электрическое оборудование и автоматизация электрического подвижного состава. M.-JI.: Гос-энергоиздат, 1963. — 304 с.

13. Гнездилов В. В. Система автоматического регулирования электровоза серии 120. // Электрическая и тепловозная тяга. 1988. -№ 7. - С. 46 - 48.

14. Проблемы создания электровозов с асинхронными тяговыми двигателями. / О. Н. Жулев, И. К. Иванченко, A. JI. Курочка, В. П. Янов // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 1983. - № 11. - С. 19 - 27.

15. Моделирование электромеханической системы электровоза с асинхронным тяговым приводом. / Ю. А. Бахвалов, А. А. Зарифьян, В. Н. Кашников и др.; под ред. Е. М. Плохова -М.: Транспорт, 2001. 286 с.

16. Носков A. JI. Российское электровозостроение на пороге XXI века. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». -Новочеркасск, 1999. Т. 41. - С. 3 - 14.

17. Лещев А. И., Солтус К. П., Усвицкий С. А. Промышленный электровоз НПМ2 с асинхронными тяговыми двигателями. // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения: науч. изд. /

18. ОАО «Всерос. н.-и. и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ»). № 1. - Новочеркасск, 2004. -С. 118-125.

19. Стасюк В. Н. Электровозный рудничный подземный транспорт. М.: Гос. научн.-техн. изд-во лит. по черной и цветной металлургии, 1957. 592 с.

20. Аккумуляторный рудничный электровоз с тяговым приводом трехфазного тока. // Железные дороги мира. 1997. № 9. - С. 31— 35.

21. Промышленные испытания электровозов с асинхронными приводом на Объединенном Кировском руднике ОАО «Апатит». / Пивнев В. А., Герман А. Г., Леонтьев В. М., Чернигов В. М. // Горное оборудование и электромеханика, 2006. № 3. - С. 37-38.

22. Система тягового индукторного электропривода для рудничного электровоза. / Ф. А. Реднов, Е. В. Карпенко, В. Л. Коломейцев, У. М. Сулейманов, В. Г. Щербаков. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». Новочеркасск, 2002. - Т. 44. -С. 81-86.

23. Режимы работы тягового электропривода рудничного электровоза. / И. А. Прокопец, С. А. Пахомин, В. Л. Коломейцев, Д. В. Крайнов, В. М. Павлюков. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». Новочеркасск, 2002. - Т. 44. - С. 62 -71.

24. Тяговый реактивно-индукторный двигатель для рудничного электровоза К14У. / Л. Ф. Коломейцев, С. А. Пахомин, И. А. Прокопец, Д. А. Звездунов, В. И. Захаров. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». Новочеркасск, 2002. -Т. 44.-С. 87-90.

25. Волотковский С. А., РенгевичА. А. Увеличить мощность тяговых двигателей электровозов для железорудных шахт. // Горный журнал, 1962. № 12. - С. 19 - 20.

26. Седов В. И., Василенко Г. В. Метод определения мощности асинхронного тягового двигателя электропоезда. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». Новочеркасск, 2002. -Т. 44.-С. 167-175.

27. Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями. / Н. А. Ротанов, А. С. Курбасов, Ю. Д. Быков, В. В. Литов-ченко; Под. ред. Н. А. Ротанова. -М.: Транспорт. 1991. - 336 с.

28. Елсуков В. С, Волков С. Г. Система селективно-согласованного регулирования нагрузок электроподвижного состава // Вестник Всерос. н.-и. и проект.-конструкт, ин-та электровозостроения. / ОАО ВЭлНИИ. Новочеркасск, 2006. - №1. - С. 188-194.

29. Алексеев Н. И. Оптимизация систем электрической тяги в подземных выработках шахт. — М.: Недра, 1979. 352 с.

30. Схема силовых цепей электровоза двойного питания типа ЭП10. / А. И. Лещев, С. С. Матекин, С. А. Усвицкий, В. Н. Позднаков. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». Новочеркасск, 2000. - Т. 42. - С. 24 - 37.

31. Сысоева Н. Я. Испытание изоляции тягового асинхронного двигателя НТА-1200 в процессе изготовления. // Электровозостроение: Сб. науч. тр. / ОАО «ВЭлНИИ». Новочеркасск, 2002. -Т. 41.-С. 328-335.

32. Пискунов С. В., Ворошилов В. С., Поляков В. А. Тяговые асинхронные двигатели для приводов подвижного состава городского электротранспорта. // Электротехника, 2005. № 5. - С. 32 - 34.

33. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины. / В. И. Бочаров, Г. В. Василенко, А. Л. Курочка, и др.; под ред. В. И. Бочарова, В. П. Янова. М.: Энергоатомиздат, 1992. -464 с.

34. Ренгевич А. А. Коэффициент сцепления шахтных электровозов // Вопросы рудничного транспорта. Сб. статей. Вып. 5. Под ред.чл.-корр. АН УССР, проф. Н. С. Полякова. М. 1961. - С. 227 -246.

35. Правила безопасности в угольных шахтах. — Самара: Самарский дом печати, 1995. — 242 с.

36. Транспорт на горных предприятиях. / Б. А. Кузнецов,

37. A. А. Ренгевич, В. Г. Шорин и др. М.: Недра, 1969. — 656 с.

38. Курников Ю. А., Абрамов А. П. Рельсовый магнитный тормоз. // Шахтный и карьерный транспорт. Вып. 6. Под ред. чл.-корр. АН СССР А. О. Спиваковского, М.: Недра, 1980. 333 с. - С. 159 -162.

39. Определение допустимой тормозной силы локомотива по условиям устойчивого движения вагонеток при торможении поезда на прямолинейных участках пути. / А. А. Ренгевич, А. К. Быля,

40. B. В. Балашов, Э. М. Шляхов. // Шахтный и карьерный транспорт. Вып. 5. Под ред. чл.-корр. АН СССР А. О. Спиваковского, М.: Недра, 1980. С. 196 - 199.

41. Спицин А. Д. Расчет электромеханических параметров шахтных электровозов при адекватности их тяговых и тормозных характеристик. // Изв. вузов. Горный журнал. 1985, № 5. - С. 72 - 74.

42. Айзеншток Л. И., Иванов Ю. А., Чернов Е. Д. Выбор тяговых характеристик локомотивов. // Шахтный и карьерный транспорт. -Вып. 11. / Отв. ред. Ю. С. Пухов. М.: Недра, 1990. С. 205 - 208.

43. Сысоева В. А. Характеристики основных факторов, определяющих условия работы электровозной откатки в горной промышленности. // Сб. "Вопросы конвейерного и рельсового транспорта в горной промышленности". М.: Госгортехиздат, 1963.

44. Рольганговые электродвигатели для применения с преобразователями частоты. Технический каталог. Челябинск: ООО «Кран-рос», 2006. - 11 с.

45. Электрические двигатели серии 4А: Справочник. / А. Э. Кравчик, М. М. Шлаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. М.: Энергоиз-дат, 1982. - 504 с.

46. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т. 1. / Под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1988.- 456 с.

47. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т. 2 / Под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1989.- 688 с.

48. Минов Д. К. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электропередачей. М.: Транспорт, 1985. - 267 с.

49. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов. Под ред. А. Т. Головатого. / А. Т. Головатый, И. П. Исаев, Е. В. Горчаков. М.: Транспорт, 1976. 152 с.

50. Ключев В. И. Теория электропривода: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.

51. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. JL: Энергоиз-дат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 392 с.

52. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. М.: АС ADEMA, 2006. - 265 с.

53. Дьяконов В., КругловВ. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. СПб.: Питер, 2002. - 448 с.

54. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. СПб.: КОРОНА принт, 2001. - 320 с.

55. Колпахчьян П. Г. Адаптивное управление асинхронным тяговым приводом магистральных электровозов. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2006. — 131 с.

56. Литовченко В. В., Петров П. Ю. Быстродействующий привод для повышения тяговых свойств ЭПС с АТД // Материалы VII Меж-дунар. конф. «Проблемы развития рельсового транспорта». — Ливадия, Крым 29 сентября 3 октября 1997 г. - Луганск: ВУГУ, 1997.-С. 71-72.

57. Черных И. В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений. / Под общ. ред. к. т. н. В. Г. Потемкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. - 496 с.

58. ACS350 Drives. User's Manual 3AFE68462401 Rev D. / Компания ABB, 2007.-314 с.

59. Шахтарь П. С. Рудничные локомотивы. М.: Недра, 1982. -296 с.

60. Сташинов Ю. П. Формирование нагрузки от уклона рельсового пути при моделировании движения рудничного поезда. // Горныйинформационно-аналитический бюллетень, 2008, № 5. С. 330 -334.

61. Сандлер А. С., Сарбатов Р. С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. М.: Энергия, 1974. 328 с.

62. Эпштейн И. И. Автоматизированный электропривод переменного тока. М.: Энергоиздат, 1982. - 192 с.

63. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. К вопросу о применении асинхронного частотно-регулируемого привода на рудничном электровозе. // Горный информационно-аналитический бюллетень.2005. № 11.-С. 314-318.

64. Д. В. Волков. К вопросу формирования рациональной тяговой характеристики рудничного электровоза. // Перспективы развития Восточного Донбасса. Часть 2: сб. науч. тр. / Шахтинский инт (филиал) ЮРГТУ (НПИ), 2007. С. 187 - 192.

65. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Реализация рациональной тяговой характеристики шахтного электровоза средствами асинхронного частотно-регулируемого электропривода. // Горное оборудование и электромеханика. 2008. - № 10. - С. 28 - 32.

66. Д. В. Волков. Разработка микропроцессорной системы управления асинхронным частотно — регулируемым приводом рудничного электровоза. // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Техн. науки. 2005. - Спецвып. «Проблемы горной электромеханики» -С. 160- 163.

67. Д. В. Волков. К вопросу управления приводом рудничного электровоза в режиме пуска. // Горный информационно аналитический бюллетень - 2007. - № 8. - С. 360 - 363.

68. Д. В. Волков. Асинхронный частотно-регулируемый привод шахтного электровоза. // Записки горного института. Т. 159: Полезные ископаемые России и их освоение. / Санкт Петербург, гос. горн, ин-т (техн. ун-т) - СПб, 2004. - Ч. 2. С. 78 - 81.

69. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Разработка и исследование асинхронного частотно-регулируемого привода рудничного электровоза. // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Техн. науки.2005. Спецвып. «Проблемы горной электромеханики» - С. 163 - 166.

70. Д. В. Волков, Ю. П. Сташинов. Выравнивание нагрузок двигателей асинхронного тягового привода шахтного электровоза. // Известия тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 3: в 5 ч. / Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. Ч. 3. - С. 10 -15.

71. Волкова Дмитрия Владимировича

72. В работе освещены следующие вопросы проектирования тягового привода:

73. Показано, что именно оно является определяющим в значительной части области существования тяговых характеристик и его учет обязателен пр1-проектировании подвижного состава.

74. Зам. директора ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) ш образовательной деятельности, канд. техн. наук1. А. Ю. Прокопов

75. Декан факультета сервиса машин и оборудования

76. ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ), д-р техн.1. В.А.Евстратов

77. Зав. кафедрой «Электрификация и автоматизация производства» ШИ(ф) ЮРГТУ (НПИ), канд. техн. наук