автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Исследование аварийных режимов экскаваторных электроприводов по системе НПЧ-АД и разработка устройств защиты

vO*

МОСКОВСКИЙ ордена ЛЕШ-ША и ордена ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЁШККН ШАДЙ!ИР Николаева

исследование abaphSkx pez¡:,:ob

ЭКСКАВАТОРНЫХ ЭЛЕКТРОПК'ШОДОЗ по систзяз ИИ-АД И РАЗРАБОТКА устройств зашы

Специальность 05.09.03 - Электротехнические колзшеясы

и системы, вклнчая их управление и регулирование

Автореферат диссертации на соискание учэной степени кандидата технических наук

Москва - 1991

Работа выполнена на кафедре ЛвтокатЕз про ванного электропривода Московского ордена Ле^ка ¡5 ордена Октябрьской Революции энергетического института.

Еаучлкй руководитель - заслуженный деятель науки и техники РССЕСР, доктор технических наук, профессор КЛЮЧЕВ В.И.

О^гдазлькке одпоиеяты - доктор технических наук,

профессор ШЬКОЗ 1.1.Г.

- кандидат технических наук, додант ТКАЧЕНКО В.Я.

Ведущее предприятие - Ново-Краматорский глааиностроитель-

ный завод.

Защита состоится " /4 " ¿иск? 1991г. в аудитории М-2/4 в М чад. 00. ддинут на заседании специализированного Совета К 053.16-05 Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской РеЕолвдзи энергетического института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 105835 ГСП, Москва Е-253, Красноказарменная ул., д.14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЫЭИ.

Авторефера разослан "_" 1991г.

Ученый секретарь специализированного Совета „ г

к.т.н., доцент 7.2.ШШШ.

■ - - 3 -

I

, . !

-.. ОЕЕДЯ 2АЕДКГ2КХЯШ РАБОТЫ

1

Актуальность теми. Дгл последнего десятилетия в облает;! экскаваторного машиностроения характерен процесс интенсивного перехода от старых систем' экскаваторного электропривода, выполненного, как правило, на базе малин постоянного тока с использование*: магнитных усплктелеИ, к новы.: система.-.: с применением ти-ристорных преобразователей и современной микроэлектроники в схе- " мах управления. Это открывает возможности повцц-зпия производительности экскаваторов за счет реализации более высоких регулировочных свойств электроприводов, обеспечивающих их высокое быстродействие при элективном ограничении динамических нагрузок механизмов экскаватора.

Анализ требован;::":, предъявляемых к электропривода-.: экскаваторов показал, что система ЫИ-Ад обладает рядом существенных достоинств, к числу которых относятся: простота и наде.тлость асинхронных двигателей, однократное преобразование энергии и возможность ее рекуперации в тормозных режимах, а также низкая вероятность режимов опрокидывания инвертора.

При создании экскаваторных электроприводов по системе ШЧ-АД значительное внимание уделяется исследования:.: их динамических свойств. Однако, практически отсутствуют исследования особенностей поведения электроприводов переменного тока в аварийных и аномальных режимах, возникающих при внезапном отключении напряжения питания пли при отказах электрооборудования. Вместе с тем известно, что эти режимы работы, приводящие к неуправляемому движению, при большой инерционности механизмов поворота, наличии активной нагрузки на валу двигателей подъема и .других характерных для экскаватора условий могут вызывать повреждения механического оборудования, длительные простои и значительные затраты на ремонт. Поэтому возникает необходимость исследования возможных способов аварийного торможения, обеспечивающих ограничение нагрузок з аварийных аномальных режимах.

В связи с переходом к практической реализации электроприводов по системе НПЧ-АД на серийных экскаваторах проблема защиты электрического и механического оборудования экскаваторов приобретает важное практическое значение и является актуальной задачей.

Лель ррботч. Данная работа имеет целью разработку и исследование устройств аварийного торможения экскаваторных асинхронных электроприводов с частотны:.! управлением, обеспечивающих ог-раличение неуправляемого двигения приводов ка безопасном уровне при допустимых динамических нагрузках механического оборудования.

Для достижения указанной цели в процессе выполнения работы были поставлены и рэзены следующие конкретные задачи:

1. Исследование эффективности аварийного динамического тормозения приводов с питанием от аккумуляторных батарей.

2. Исследование эффективности аварийного тормогения электроприводов в реглмо динамического торможения с самовозбуждением от конденсаторов.

3. Исследование динамических нагрузок при механическом термохении электроприводов и разработка практических рекомендаций.

Мятог-Ууя. проведения исследований включает анализ состояния вопроса, теоретические исследования, используюцие методы теории электропривода, дифференциальное и интегральное исчисление с применением моделирования на гибридной аналоговой модели, экспериментальные исследования на лабораторной установке. Достоверность теоретически выводов и рекомендаций обусловлена корректны:.! доказательством адекватности используемых математических моделей реальным электроприводам, подтвердивна хорошим совпадением расчетных и экспериментальных результатов.

Научная яп?гзнд результатов, полученных в диссертационной работе состоит в следупдем:

- разработано математическое описание работы электроприводов при аварийном тормохенпи и реализовано на базе гибридной модели экскаваторных электромеханических систем, адекватность модели объекту исследования подтвврвдена лабораторным экспериментом;

- исследования:«; на гибридной модели режима динамического торможения электропривода поворота установлено, «го при неизменном значении постоянного тока переходные процессы сопровождаются упругими колебаниями с повторными зазорообразованиямя,

а коэффициент динамичности достигает значения 6, предложены законы регулирования постоянного тока, позволяющие снизить динамические нагрузки до допустимого уровня;

- установлено, что в режиме конденсаторного тормо~.ския скорость электропривода поворота ыо.тлзт быть ояв.тлка в 4,5 раза .относительно начальной скорости;

- исследования динамических нагрузок при механическом торможении электропривода поворота выявили необходимость плавного приложения момента тормоза, время нарастания момента составляет 1-3 с;

- установлено, что при выходе из строя тирпсторного преобразователя одной фазы тормог.ение приводов поворота и подъема могет осуществляться путем уменьшения сигнала задания скорости;

- анализ возможных вариантов отказов тирпсторных преобразователей показал необходимость применения блока защиты, повы-иаащого безопасность работы электроприводов в аварийных ситуациях;

- разработан вариант двухступенчатого конденсаторного торможения электропривода подъема, позволяющего снизить скорость спуска ковка в 2+3 раза в зависимости от степени загрузки;

- исследования комбинированного тормолякия электропрнзода подъема показали эффективность совмещения конденсаторного и механического тормоу-енпя, обеспечивающего полную остановку электропривода.

Практическая деннреть и реализапяя работы. На основании выполненных исследований определены эффективные способы аварийного торможения асинхронных электроприводов основных механизмов одпоковсовых экскаваторов, удовлетворяющие поставленным требованиям. Практические рекомендации и разработанные защитные устройства приняты к использованию производственным объединением "НовоКраматорский машиностроительный завод". Устройство аварийного конденсаторного тормояания реализовано в комплекте электрооборудования экскаватора ЭШ-6,5/45, находящегося в настоящее время в опытной эксплуатации.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и об-суядеш на научно-технической конференции по проблемам повышения эффективности электрооборудования и электроснабжения в промышленности и на транспорте (г.Москва, 1988г.), на 1У Всесоюзной научно-технической конференции по электроприводу экскаваторов (г.Свердловск, 1989г.) и на заседании кафедры Автоматизированного электропривода Московского энергетического института.

Основное содержание работы надло отраднее

з трех печатных работах.

Ст'ге:-:?7г« I' обт-";: -^.ботн. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 84 наименований. Ее содержание взлогено на 142 страницах и состоит из 80 страниц основного текста, 48 рисунков.

СОДЕНШКЕ РАБОТЫ

• обоснована актуальность темы длссертацаояной

работы, расс:.:этрено состояние проблемы, сформулированы цель и коикготкые задач- работы.

гтсГг.-;<т г.-а?-?. пссвядена анализу аварийных режимов электропривода по систоле КЛЧ-АД. Проведен обзор систем тиристорного электропривода, применяемого на экскаваторах с учетом специфики работы экскаваторного электрооборудования и эозникащих при этом требований, предъявляемых к электроприводам основных механизмов. Показаны известные недостатки исг.ользуем.-гс в настоящее время электроприводов постоянного тока по системе Г-Д и ТП-Д. Отмечено, что всему комплексу условий эксплуатации и режимов работы электроприводов основных механизмов' экскаваторов монет удовлетворить обладают;:;: широкими регулировочными возмоллостя-га и высокими динамическими показателя:.;:: электропривод по системе ЫН-АД, комплектуемый из модульные преобразователей постоянного тока ЛТЭ.'.!-1Р. Наиболее простым и эффективным репением сложной задач;: частотного управления моментом ;; скоростью АД является частотно-токовое управление по абсолютному скольжению.

До настоящего времени основной системой экскаваторного электропривода является система Г-Д с магнитны;.! или тиристорным возбуждением. За долгие годы эксплуатации и исследований для этой система разработан комплекс блокировок в защитных устройств, обеспечивающих ограничение нагрузок в аварийных и аномальных ре.'тмах, учитывающих специфику этой системы. Новые перспективные системы переменного тока имеют ряд существенных отличий в отношении поведения в аномальных ситуациях- и условий ограничения нагрузок механизмов в аварийных ренимах.

Осноише причины, вызывающе аварийные режимы работы экс-г-аваторши электроприводов, коки о разделить на два вида. К первому могло отнести аварии, вызванные короткими замыканиям: в

питающей сети, ко второму - внутренние аварии из-за повреждений электрооборудования, связанные с выходом из строя силовых тиристоров или с нарушением работы системы управления ЮТ.

Питание экскаваторов от слабых карьерных сетей определяет весьма высокую вероятность внезапного отключения напряжения сети. В системе Г-Д в этих режимах неуправляемого движения не возникает благодаря большой механической инерции преобразовательного агрегата и электромагнитной инерции возбуждения мааин. Это определило подходы к защитным мерам и требования к механическим тормоза;;!, которые на экскаваторах не рассчитает на аварийное торможение приводов с полной скорости. В системе НПЧ-АД в таких условиях без принятия специальных мер возникает неуправляемое движение по инерции или под действием активней нагрузки, опасное во многих отношениях. Здесь требуется введение ■ аварийного торможения асинхронных коротко замкнутых двигателей или для достижения той же цели использование на экскаваторе более мощна и элективных механических тормозов.

Вторая группа причин, вызывающих аварийные и аномальные режимы, связана со степенью надежности отдельных компонентов системы НПЧ-АД, а также существенно зависит от принципов построения системы. Наиболее приемлемым для экскаваторов средней производительности является использование состипулъсных схем НЛЧ с трех- или двухфазными АД. 3 этом случае каждая фаза двигателя питается от двух моноблочных преобразователей ПТЕ.:-1Р.

Анализ ситуац1:й при отказах электрооборудования показ тает, что внутренняя защита преобразователей в силу естественной ограниченности функций не может охватить все случаи отказов, что обуславливает необходимость введения дополнительного блока защиты, контролирующего состояние системы.

Одним из возможных аварийных режимов является режим сало-хода электропривода. Показано, что принцип реализации узла защиты от самохода в применяемой в настоящее время системе ТЗ-Г-Д может быть использован и для системы НПЧ-АД.

Втогая глава посаящена разработке гибридной модели для исследования аварийных режимов в системе НПЧ-АД, з основу которой положена известная гибридная модель экскаваторных электромеханических систем. 3 модели, работающей в реальном масштабе времени, формирование токов в индуктивной нагрузке обеспечивается реальным преобразователем частоты и блоком управления с

обратно;: связью от аналоговой модели, воспроизводящей электромеханическое преобразование энергии з асинхронных двигателях п дз;:::^кпг -..'.ногомазсозой механической части. Входными воздействиями ддя аналоговой модели А£, реализующей уравнения механической характеристики АЛ в неподзпшнгс осях oL , fi , являются сформированные НТК в трансформаторах и дросселях нагрузки токи статора эквивалентного или реального двухфазного двигателя. Схема гибридной модели приведена на рис.1.

Ъ зависимости от поставленной задача на аналоговой модели мо.'.езт быть реализована механическая: часть каждого из электроприводов глазных механизмов экскаватора. Наиболее сложной является механическая часть электропривода поворота, которая со-дорг-пт два ротора двигателей, приводящих через индивидуальные редукторы и щестерни, обегающие зубчатый венец, поворотную платформу в движение. Крупномодульное зацепление щестерен с венцом обладает повышенным, увеличивающимся по мере износа, зазором А У^ , а такке является для каждого залопровода источником внутреннего возмущения áfá-f-t(b>2.¿¡ и Л^-- fz {¿dz, ~é-J . гда ¿¿г - угловая скорость платформы, которой пропорциональна частота перехода зацепления с зуба на зуб. Каздый из дзигателей образует с платформой сепаратную двухмассовую систем, третья масса - коза связан с платформой гибкой подвеской. С учетом этих особенностей получено математическое описание механической части электропривода поворота.

.Едя исследования аварийных и аномальных регеимов представленная гибридная модель была расширена путем введения дополнительных узлов в аналоговую часть модели, реализующих различные способы аварийного тормелсенпя. Анализ бсзмоеннх способов аварийного тормолиш:я экскаваторных электроприводов яо системе ЫГГЧ-АД поулзол, что тсхничоск:. реализуемы дин&мпческов тормо-sshiío с возбуждением от аккумуляторных батарей, динамическое тормог-екие с самовозбуждением от конденсаторов, а такте механическое тормояекпо при замене применяемых на экскаваторах тормозов на более мощные.

На основании математического описания била составлена модель узла динамического торможения, воспроизводящая обмотку статора AJI (рис.2). В узел поступает сигнал потокосцепления ротора i сформированный в аналоговой части модели и сигнал источника постоянного тока и.ип . с помощью которых формирует-

cs сигнал постоянного тока статора ¿у , поступающий на вход основной модели. При этом, в зависимости от схемы подключения обмоток статора к источнику постоянного тока, используются один или два узла/

Резан дика;-:;:ческого торможения является частным случаем питания асинхронного двигателя от источника тока, то есть та-Koii рези;,: возможен з системе Ы1Ч-АД с частотно-токовым управление:.: при задании частоты =о ( =0). Поэтов проведенный в предздузкх исследованиях анализ адекватности модели системы НПЧ-АД полностью применим и к режиму динамического торможения при частоте fj =0.

По аналогичному принципу строится модель узла конденсаторного торможения (рис.3). В этом случае вместо сигнала источника постоянного тока формируется сигнал напряжения на конденсаторах lie • £дя тормозного режима было проведено осстоятель-ное подтверждение адекватности модели объекту. При этом использовались материалы лабораторных испытаний асинхронного двигателя A5I-4A и результаты его моделирования.

Для реализации модели механического тормозного устройства использовалось нелинейное звено типа "момент сухого трения" (рис.4). Здесь задание необходимой величины момента тормоза Мт осуществляется путем регулирования величины опорного напряжения + U оп. При этом тормозной момент может прикладываться либо скачком, либо с плавным нарастанием, для чего в схеме предусмотрено подключение конденсатора С в цепь обратной связи опреационного усилителя У . Темп нарастания момента тормоза регулируется путем изменения постоянной времени интегрирования

Ти = R. C . Адекватность модели механической части электроприводов основ;шх механизмов экскаватора подтверждена исследования:.^, известны:.:;! из литературы.

Тг^тт-я глава посвящена исследованию аварийных режимов электропривода поворота по системе 12ТЧ-АД.

Существенное влияние на возникновение аварийных ситуаций на экс::аза7орах оказывает система электроснабжения. Питание экскаваторов осуществляется посредством сотового кабеля, проложенного по-разрабатываемому карьеру, вследствие чего существует достаточно болы::ая вероятность его механического повреждения пли электрического пробоя изоляции. Супествукцио карьерные сети п:'0",7, как правило, малую мощность и зачастую одиовреиешю питал? ncci:o.-,ivxi trssjiux потребителей, что щк завис::-

мости энерголриемников друг от друга. В результате этого возможны внезапные отключения питавсего напряжения, однофазные замыкания на "землю", а также значительные просадки и колебания напряжения. В случае потери питания электропривод по системе НПЧ-АД полностью теряет управляемость.

Дяя поворотного механизма экскаватора характерным является наличие значительных по величине моментов инерции поворотной платформы -У2 и ковша . Анализ показывает, что наиболее опасным является неуправляемое движение механизма поворота яри груженом ковше, находящемся у головы стрелы.

Известно, что в режиме динамического торможения желаемые механические характеристики определяться путем рационального выбора величины постоянного тока статора и добавочного сопротивления в цепи ротора двигателя. Регулирование последнего в асинхронных короткозамкнутых двигателях, применяемых в системе КПЧ-АД,является невозможны:.:, что вносит определенные трудности при реализации режима динамического торможения лгя таких двигателей. 3 этом случае формирование требуемой характеристики может осуществляться только путем регулирования постоянного тока, подаваемого в обмотки статора. Кроме того, моеные АД о ко-роткозамкнутым ротором обладают маты:.: критическим скольжением в виду небольсой величины сопротивления ротора, вследствие чего начальное моменты динамического торможения получаются :.:аи:.:л даже при больших токах возбуждения. 3 связи с этим, для опека эффективности данного тормозного режима Сыта предложена методика расчета и получено семейство универсальных механических характеристик динамического торможения экскаваторных АД (5»), которые в выбранной системе относительных единиц определяются выражения:.:;!

г* ^экА» -К/*» * у У-/** 1.

(I)

/V, ...2 . (2)

Установлено, что необходим:!:'! тормозной мо:.:ент, при котором путь торможения не превышает допустимого ¿г - ЪтЗоп. ГД0

Sr =2 рад - принятии допустимый угол поворота платформы, мо-

жет быть получек при величине постоянного тока J_„„=7,5 !"„.

ЭлЗ о

На гибридной модели были проведены исследования режима аварийного динамического торможения.. Установлено, что при традиционной схеме питания обмоток статора постоянным током (_Z\ =

о KB

= const ) в процессе торможения возникают значительные ударные нагрузки в водопроводах, сопровождающиеся повторными зазоро-образованиями. Коэффициенты динамичности Яд = Матах/Мн при этом достигает недопустимых значений 5+6. Дестабилизирующим фактором, вызывающим резонансные колебания момента и скорости, является наличие положительной жесткости ^ на участке статической механической характеристики при скольжениях больше критического. С целью снижения динамических нагрузок в валопрово-дах предложены законы регулирования постоянного тока в функции скольжения двигателя, позволяющие формировать статические характеристики с у3 = 0 и ув < 0. Осциллограмма на рис.5 иллюстрирует процесс торможения при уменьшении постоянного тока в функции скольжения по линейному закону. К недостаткам данного способа торможения следует отнести необходимость подачи больших токов возбуждения ( 13кЁ ^Ю), а также введения дополнительного регулятора постоянного тока.

При анализе процессов конденсаторного торможения показано, что зона существования режима емкостного возбуждения и, следовательно, проявления тормозного эффекта при постоянном значении возбуждающей емкости ограничена двумя значениями скорости машины, которые называются критическими к определяются выражениями:

для нижней критической скорости.

Отмочено, что увеличение возбуждающей емкости приводит к уменьшению нижней критической скорости, зона существования режима перемещается в зону более низких скоростей. На характер протекания переходных процессов в режиме емкостного самовозбуждения определенным образом влияет схема подключения конденсаторов.

(3)

для верхней критической-;

(4)

U/г "С

M'.

•Wî--

I

Рис.5

Рис.6

Емкость конденсаторов может распределяться по фазам статора симметрично и несимметрично. Показано, что при одинаковых показателях эффективности торможения применение несимметричных схем дает заметное сокращение суммарной-емкости, однако, наличие "значительных пульсаций тормозного момента и увеличение его пиков делают нецелесообразны;,; использование несимметричного режима в сложных электромеханических системах с упругими связями при наличии значительных зазоров и кинематических погрешностей.

Исследования на гибридной модели режима конденсаторного торможения показали, что при торможении электропривода поворота с полной скорости, которая соответствует питающей частоте 25 Гц, с ростом величины возбуждающей емкости растет пик динамического момента. Получены зависимости коэффициентов динамичности Ад и Кд - М1гтак/Мггср • характеризующие соответственно динамические нагрузки при выборе зазоров и на стрелу. Па основании анализа зависимостей, из условия ограничения динамических нагрузок определена величина возбуждающей емкости. Это позволяет снизить скорость электропривода в 4,5 раза относительно основной скорости. При этом запас кинетической энергии движущихся масс в конце торможения составляет 5% от начального. Эти обстоятельства дают возможность применения конденсаторно-механи-ческого торможения. Значительное поглощение кинетической энергии на первом этапе существенно облегчает работу механического тор-коза, обеспечивающего полную остановку электропривода.

На гибридной аналоговой модели были проведены исследования аварийного механического торможения электропривода поворота, которые были направлены на определение оптимальной величины тормозного момента и условий ого приложения, обеспечивающих выполнение требований в отношении ограничения динамических нагрузок в механическом оборудовании экскаватора. Анализ полученных материалов показывает, что при скачкообразном приложении момента тормоза его величина но должна превшать значения Мт=0,25-Мн, что следует из условия ограничения динамических нагрузок. Однако в этом случае не обеспечивается условие ограничения тормозного пути. Показано, что увеличение тормозного момента и, следовательно, эффективности торможения, может быть реализовано при плавном приложении момента тормоза. Результаты моделирования позволяют утверждать, что оптимальная величина тормозного момента должна составлять У.т = 1,Э-МН, при этом время нарастания

момента тормоза определяется интервалом 1+3 сек.

В работе рассмотрены аварийные режимы, возникающие при отказах электрооборудования. Одним из наиболее вероятных отказов является выход из строя тиристорпого преобразователя, в результате чего отключается одна фаза КПЧ. Моделирование процессов отключения преобразователя показало, что торможение можот осуществляться путем уменьпения сигнала задания скорости по линой-ному закону (рис.6). На основании анализа возможных вариантов отказа была выявлена необходимость применения блока защиты, повышающего безопасность работы электропривода в аварийных ситуациях и предложена схема его реатизации.

В четвертой глазе приведены материала исследований аварийных режимов электроприводов с активной нагрузкой, к числу которых на экскаваторах-драглайнах относятся электроприводы подъема и тяги.

В отличие от электропривода поворота, для которого при потере питания характерно неуправляемое дзижанио по инерции, в электроприводах копающих механизмов в этом случае может возникать неуправляемое движение под действием активной нагрузки на валу двигателей. Очевидно, что при этом характер протекающих процессов при внезапном отключении напряжения сети будет определяться главным образом пространственны:,! положением ковща относительно грунта в цикле экскавации. Потеря управляемости электроприводов подъема и тяги в случае, когда ковщ находится в под-вещеннсм состоянии, ведет к падении его на грунт, что может вызывать недопустимые нагрузки на стрелу и другое механическое оборудование экскаватора. Кроме того, этот процесс повлечет за собой опасное увеличение скорости двигателей, особенно механизма подъема, в результате чего возможен выход из строя механической части электропривода.

Проведенный анатиз сил, действующих на подвехенный ковз при потере управляемости призодов подъема и тяги показал, что аварийное падение ковза определяется главны:.: образом действием силы тяяести и задача реатизацни защитных мер при Енезапном отключении напряжения питания для электроприводов копающих механизмов сводится к введен;иэ аварийного торможения электропривода подъема.

Принимая во внимание характерные особенности, присущие данному классу приводов, расчетная электромеханическая схема элект-

ропривода подъема представляется, в виде однодвигательной двух-массовой структуры, две инерционные массы которой 7у и соединены упруги:,! элементом с жесткостью С« , активный момент сопротивления приложен ко второй массе, учтена возмоаность ос5— разоваяия слабины канатов, однонаправленность передачи усилия канатами (в сторону подъема) и т.д.

С целью ограничения неуправляемого движения, возникающего под действием активной нагрузки на валу двигателей механизма подъема предложен режим динамического торможения с самовозбуждением от конденсаторов, для которого характерным является возможность получения значительных тормозных моментов при высокой угловой скорости и прекращение режима возбуждения при малых скоростях, близких к нижней критической.

Проведенные исследования на гибридной модели показали, что наиболее целесообразным методом формирования переходного момента является двухступенчатое подключение конденсаторов. Вначале к двигателю подключаются конденсаторы емкостью 10 Сн (Сн=500 шф а затем вторая группа конденсаторов (30 Сн), обеспечивающая требуемые показатели эффективности торможения. В качестве возбуждающих емкостей целесообразно использование конденсаторов фильтрокомпенсируищего устройства. В этом случае за счет конденсаторного торможения поглощается (80+90)# кинетической энергии вращающихся масс.

Для экскаваторов малой производительности можно рекомендовать более простое одноступенчатое торможение с емкостью 10 Сн.

Это позволяет снизить скорость на (20+50)£ и уменьшить запас кинетической энергии на (40+75)£ в зависимости от степени загрузки ковша.

Для обеспечения полной остановки электропривода наиболее приемлемым является совмещение конденсаторного и механического торможения (рлс.7). Исследования на гибридной модели комбинированного торможения- позволили определить количественные зависимости мевду величиной тепловой энергии, выделяемой в механическом тормозе, емкостью конденсаторов и прикладываемым механическим моментом.

Исследования процессов при аварийном отключении преобразователя показали, что уменьшение перегрузочной способности двигателя вследствии снижения потока ухудшает динамические свойства электропривода. Однако, развиваемый двигателем динамический момент позволяет осуществить снижение скорости до нуля, что иллюстрируется осцилго! рап\ч>2 на рис.а.

Рлс.7

ws

Ш

CT'.ГУ. I",'f.

Г...........Т

',Viil[M.<.!.trlt'»<i l| Il I I к • \ \

4V.V.VÏ.4Vll»lt'tl'»J t 4 V У *

...............11 ■ 11 I ' ' i : : 'I И! г

...............i i i i Í1111 i • 11 • i i ! i

) Il 11M1111111 и S « • • л

M Iii IIII1111111 i l i , V V

-„.,..,,,;„:„!„.,,,.,,.|.I,,,,, I, « fl ^ ^

.. U i : :.. f ■ ; ¡ IÍ ;, ; ■,, j ;,,, t, i ¡ 1 ¡,,,,, jT,, ; ; • V V V Vj il

Рис.8

ОСНОВ:¡НЕ РЕЗУЛЬТАТЫ К ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ возможных способов аварийного торможения экскаваторных электроприводов по системе КПЧ-АД показал, что технически реализуемы динамическое торможение с возбуждением от аккумуляторных батарей, с самовозбуждением от конденсаторов фильтров, а такжо механическое торможение при замене применяемых тормозов на более мощные.

2. Разработано математическое описание работы электропривода при аварийном торможении и реализовано на базе созданной на кафедре АЗП МЭИ гибридной модели экскаваторных электромеханических систем.

3. Исследования процессов аварийного динамического торможения электропривода поворота от аккумуляторов показали недопустимость использования этого способа при = СО/г$Ь в виду наличия значительных динамических нагрузок. Предложены законы регулирования постоянного тока, позволяющих снизить динамические нагрузки до допустимого уровня.

4. Результаты исследования процессов аварийного динамического конденсаторного торможения позволили дать количественные оценки эффективности этого вида торможения и дать рекомендации по расчету параметров и схемным решения:,и

5. Исследования механического аварийного торможения выявили необходимость для механизма поворота ограничения темпа нарастания тормозного момента,даны количественные реокменда-ции по расчету производной тормозного момента, исходя из требования ограничения динамических нагрузок. Показано, что для ■ механизма подъема эффективно сочетание конденсаторного торможения с механическим.

6. Результаты исследования процессов аварийного отключения преобразователей позволили оценить степень сохранения работоспособности электроприводов и рекомендовать способ торможения. Вшгвлона необходимость применения блока защиты и предложена схема его реализации.

Осноишо положения диссзртеотошюй работы иазля отражение з слэдувдих публикациях:

1. Баранов Ю.М., йяден В.Н., йлькян В.А. Разработка гиб-рдегой модели экскаваторного электропривода по системе ШТЧ-АД // Дзя, в Кяформэлектро, У» 235-0т S9, IS89, 16с.

2. йзгяя 3,11. йе,следования режима аварийного торможения siiCKaiÄTOffiöfO злеетрокривода по системе НПЧ-АД // Деп. в Ин-ф>£мзл»к?р0# & Iß-ö? 91, 1991, 20с.

3. Еарзг&зв C.U., Еяькян З.А., Ёакин В.Н. .Исследования динамики электропривода поворота по системе НПЧ-АД на гибридной модели. 1У Всесоюзная научн.-тахн. конй. по эл.приводу экскаваторов. Тез. докл. -Кнформэлектро, 1989, с.54-55.

1Ь.Л.к „!,.„» .1 С/.' -У"

П. 1 .1 /.¿Л_ 1.fCO

eft-9/.

t»-, |П,TILI.

Тип.., [.г,^.., И М.-Ч1. h|. tMIU|