автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Оптимизация резьб в процессе каскадных электроприводов шахтных подъемных машин

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЫСПЕЙ ШКОШ

СВЕРДЛОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ШАМЕНИ ГОРНКЙ ИНСТИТУТ ям.В.В.ВАХРУЕЕВА

Маясшов Иван Федорович

Ш 621.34-52:662.673.1

ОШИШАШЯ РЕ, .. В РАБОЗЫ КАСКАДНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ 1ЛА-ХТ11ЫХ ПОЛЬЕШЫХ МАЛЫ

Специальность 05.09.03 - Элекгрот^псгчесга'? комплекса и системы, вклотая о управление и регулирование

диссертают не соискание ученой степеаа

На правах рукописи

Автореферат

кандидата ^гчесотс наук

Свердловси - 1991

Работа выполнена в производственном объединении "Ура лв нергоцв е таге т"• ШО "Уралввергоивешет", г.Свердловсн)

- докгор технических наук, профессор Созонов В.Г.

доктор технических наук, профессор Лапин Э.С.

кандкдат технических наук Макаров Б.А.

- Производственное горнорудное объединение "Уралруда" Министерства металлургия СССР С г.Свердловск, ул.Мамина-Скбиряка, 58)

Защите состоится " 4 « <¿1-0/гУ 1991г. в ^ -часов на заседания специализированного совета Д063.03.01 в.

Свердловском ордена Трудового Красного Знамени горном институте им. В.Б.Вахрушева (620219, г-.Свердловск, ГСП-126, ул.Куйбы-вева, 30).

С диссертацией могно ознакомиться в библиотеке Свердловского горного института.

Огзнвы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 620219, г.Свердловск, ГСП-126, ул.Куйбышева, 30, СШ.

Автореферат разослан " ^ " 1991г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Научный руководитель Офгцеалькие оппоненты :

.Ведущее предприятие

Е.В .Прокофьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Шахтный подъем является одним из основных звеньев в технологическом процессе добычи полезных ископаемых. Производительность, надежность и экономичность подъемных установок во многом определяются возможностями электропривода иахт-ных подъемных машин (ШПМ). Совершенствовании электропривода ИГО/1 посвящены труды Ф.Н.Шклярского, В.Б.Умансяого, А.С.Ильичева, М.М.Федорова. Дальнейшее развитие они получили в трудах В.С.Тулина, Г.М.Еланчина, Б.Л.Давыдова, А.2.Тропа, А.А.Иванова, К.М.Барашдзе, О.М.Крыкановсяого, Е.С.Траубе, В.МЛзрмалыха и других ученых.

Действующий отечественный парк шахтных подъемных установок (1ШУ) на 80$ состоит из машин, оборудованных асинхронным электроприводом. Замена роос га тно-кон так торного управления з роторе на систему асинхронного вентильного каскада (АВК) позволяет обеспечить модернизации действующих установок, повысить к.а.д. и надежность системы управления, улучшить регулировочные характеристики асинхронного электропривода. Исследовании каскадных систем электропривода посвясэны работы Ф.Й.Бутаева, Е.Я.Эттин-гера, Я.А.Завалишиаа, Б.В.Фролова, С.Э.Барского, Ф.И.Чернявского, Г.Б.Онлпкнко, Г.И.ЙзъвровоЗ, Н.М.Алексеева, А.С.Сандлера, Л.М.Тарасенко. Построение электроприводов по схеме АБК возможно в двух основных вариантах: с неуправляемым (НВ) и управляемым роторным выпрямителем (УВ) (Рис.1 а,в). В первом случае регулируемое замедление осуществляется в резнме рекуперативно-динамичесного торможения (РДТ), в во второй - в режиме рекуперативного торможения (РТ).

Основные методы синтеза систем автоматического управления (САУ) каскадных элеятроприводов ориентированы на использование

линеаризованных структурных схем. Однако наличие нелинейноетей каскадных систем, в сочетании с механической -частью, содержащей упругие звенья (подъемный канат), не позволяет реализовать рекомендуемые настройки контуров САУ. Б резшма РДТ основные координаты систеш АШ-НВ являются функщеЁ степени насыщения магнитной цепи двигателя. Анализ процессов в режиме РДТ основан на графоаналитических методах расчета механических характеристик и частотных методах анализа переходных процессов. Не определены регулировочные характеристики асинхронного двигателя (АД) в резине РДТ, ставящие в соответствие закон изменения тока Еозбувдения б функции тона ротора. Отмеченный недостаток может приводить к размагничиванию АД, что недопустимо по требованиям безопасности'ШПУ. Другим недостатком методов анализа и синтеза САУ в режима РДТ является пренебрежение режимом насыщения магнитной цепи. Отмеченное явление, при максимальной скорости подъема, может вызывать увеличение э.д.с. ротора на 40-50^ по отношению к номинальному значении, что приводит к развитию аварийных процессов в каскадных схемах. Актуальной задачей является построение характеристик намагничивания двигателя в режиме РДТ, исследование и синтез САУ, обеспечивающей поддерга низ постоянства потока АД.

Аппаратное переключение режимов работы, особенно в высоковольтных асинхронных электроприводах о РДТ, затрудняет управление клетевыми подъемными установками в ренинах маневровых операций. По той ее причине невозможно обеспечить управляемый режим разгрузки скипов опрокидного типа.

Замена НВ в роторе на УБ позволяет обеспечить бесконтактный реверс момента АД. Актуальной задачей является исследование системы АВК-УВ в репные РТ, с учетом нелинейных свойств

УВ, обусловленных процессами регулирования и коммутации.

Глубокорегулируемый каскадный электропривод, наряду с высоким к.и.д., обладает пониженным коэффициентом мощности. Большинство ШПУ являются двухконцевыми, с неуравновешенной систе-глой подъерда, ногорая характеризуется переменным моментом нагрузки (Мс). Важной задачей оптимизации является разработка способов повышения энергетических показателей в условиях широкого диапазона изменения Мс.

Разработка уточненного математического описания, исследование и оптимизация режимов работы с учетом важнейшее физических особенностей каскадных систем является актуальной задачей, решение которой позволит улучшить технико-эконсшческяе показатели асинхронных каскадных электроприводов ШМ.

Диссертационная работа выполнялась в рамках программы технического перевооружения электроприводов ПГО" горнодобывающих предприятий цветной металлургии в 1986-1590гг. (приказ Министра /8329 от 3 шоля 1985г.), отраслевых тем НИР и ОКР Ы5 4-81-034 "Разработка и внедрение специализированных тиристорных преобразователей ИТ-АВК для модернизации асинхронных электроприводов ШШ.Г и М54-84-022 "Разработка и внедрение тиристорных преобразовательных систем для асинхронных электроприводов мошзостьв 6304-1200 кВт ШУ". .

Целью работы является повышение надежности тормозных режимов, улучшение динамических и энергетических характеристик каскадных электроприводов ШМ.

Научная новизна габотн заключается в следующем:

1. Разработано уточненное математическое описание каскадных электромеханических систем в различных режимах работы.

2. Выполнены исследование и анализ влияния нелгнейнсстей, присущих каскадным электроприводам, на данашчесяие показателя в упругой электромеханической системе; разработаны рекомендации

по мишшизащи цдааютеских нагрузок, определены оптимальные параметры САУ.

3. Получены аналитические выражения для расчета характеристик размагничивания и намагничивания, а также регулировочных характеристик асинхронного двигателя в репше РДТ.

4. Получены зависимости угла коммутации от момента и момента двигателя от выпрямленного тока при работе управляемого выпрямителя системы АЖ-УВ в инверторном решме. Определены

энергетические соотношения в режиме РТ.

5. Разработаны и исследованы методы технической линеаризации САУ в режиме РТ и методы стабилизации потока в режиме РДТ. Предложены инженерные методики оптимизации контуров намагничивавшего тока и'момента.

,1Ьстовэов?сть научных результатов подтверждается адекватность» математических моделей типам исследуемых процессов.учетом важнейших физических особенностей исследуемых режимов работы, соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты исследований и разработанных методов оптимизации положены е основу при построении каскадных электроприводов 11ШМ по схеме АВК-НВ и АБК-лУБ. В период 1986-19§0гг. Березовским опытным заводов Ю "Уралэнергоцвешет" изготовлено девять систем АВК-НВ даш Вишввогорского РУ, ПО "Дальполиметалл", ГОКа "Каззолото" (2 установки), Хайдаркааского ртутного комбината (2 установки), Ю "Забайкалзолото", Жезкеатского ГОКа, Иртышского ПМК и одна система АВК-УВ для Иртышского ШЕС. :

Апробагтя работа. Основные положения диссертационной работы обсуздалнсь на научно-практическом семинаре СП* им.В.В.Вахруиева "Автоматизация и оптимизация режимов работы электроприводов горных маскн", Свердловск, 1987; УЭ научно-технической конференции УПИ им.С.М.Яирова (подсекция "Автоматизированный электропривод"), Свердловск, 1588; УШ научно-технической конференции "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователям", Свердловск, 1989; Всесоюзной конференции по проблемам преобразовательной техники, Миасс, 1589; секции отраслевого машиностроения КТС ¡.'анистерст-ва металлургии СССР, Дегтярев, 1990; У молодежном симпозиуме с международным участием "Современные проблемы электротехнической промышленности", Варна (НРБ), 1990. .

На итогам 1989г. работа "Тиристорные преобразовательные системы САЛТ-АЕК для асинхронных электроприводов шахтных подъемных установок" удостоена третьей премии Ш ЕНТО цветной металлургии.

Публикации. Основной материал диссертационной работы изложен в 14 печатных работах, включающих семь авторских свидетельств СССР.

Структура .ж п^ьям диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, .списка литературы из 122 наименований, четырех прилолэний, содержащих программы расчета переходных процессов к сведения о внедрении результатов исследований на горнодобьшактах предприятиях. Оснозная часть работы содержит 168 страниц машинописного текста, а такэз иллюстрация и таблицы на 52 страницах. 06ие& объем - 244 страницы сквозной нумерации.

осаошоЕ- содерише работы

Во введении выполнен анализ современного состояния проблемы, показана актуальность теш. Сформулированы цель и научная новизна работы.

В первой главе на основании анализа режимов работы и методов оптимизации электроприводов ПШМ сформулированы задачи исследования;

1. Для исследования регама пуска систем АВК-НВ и АВК-УВ разработать математическое описание с учетом нелинейной зоны "люфт" в цепи постоянного тока; определить нелинейные зависимости М =</( 1/,с1р) и 'у = (где ^ - угол коммутации УЗ) для режима РТ в системе АЕК-ЗВ.

2. Для исследования режима РДТ разработать математическое . описание с учетом реакции ротора и степени насыщения магнитной

цепи асинхронного двигателя.

3. Выполнить исследование переходных процессов в режимах пуска, РДТ и РТ. Определить влияние учитываемых нелинейностей на динамические показатели каскадных электроприводов.

4. Выбрать критерии и разработать методы оптимизащш каскадных электроприводов ШПМ.

Вторая,глава посвящена разработке математического описания каскадных электромеханических систем в различных режимах работы. По результатам сравнения различных методов расчета переходных процессов выбран метод расчета по средним значениям. Выполнено приведение параметров эквивалентной схемы к цепи выпрямленного тока (Рис.1,6), что позволяет исследовать изменение координат, по которым осуществляется воздействие в реальной САУ.

На рис.1 обозначены: UI...U3 - преобразовательные мосты, QI...Q3 - автоматические выключатели, L- сглаживавший дроссель, М - асинхронный двигатель, Т - согласующий трансформатор,^,^ - эквивалентные сопротивление и постоянная времени, - выпрямленные э.д.с. роторе и инвертора, jl<1 - масса поступательно и врашательно движущихся частей, приведенных к окружности навивки, ßK, JUz t ßr>p -массы каната, груза, противовеса, С"Ц - жесткость каната (o.e.).

С целью обобщения результатов исследований осуществлен переход к системе относительных единиц (o.e.). За базисные величины приняты:

B6-Edn - номинальное значение выпрямленной э.д.с. ротора; I6-=IdH - номинальный выпрямленный ток ротора; R6=E6/I6 - сопротивление цепи выпрямленного тока; , Кр=Еб/£/й/>. - коэффициент усиления роторного выпрямителя; Ki/ =Еб-blüs.f,. - коэффициент усиления сетевого выпрямителя

(где В - запас по напряжении в каскадной схеме при диапазоне регулирования 100?); Мб = .. .Р- - идеальный критический момент в каскадной схеме;. Vj- -Я.й £.бйрЛ ' линейная скорость на ободе барабана

(где Qc - синхронная частота враиения двигателя, tlgap. - радиус барабана, I - передаточное число редуктора). Для представления кинематической цепи подъемных установок принята трехмассовая последовательная упругая система (Рис.1,г). За базисные величины механической части приняты основные параметры подъемных установок/ Получена обещанная система нелинейных уравнений в форме Кош для рекимов пуска и РТ:

_ е _

%

ш

ЕисЛ. Каскадные системы АВК-НВ (а), АВК-УВ (в), расчетные схемы силовой (б) и механической части (г)

-е

Ойо ^

6x1 _ £1 № ' тх

оН: тл Тл

Величина 6 см в система уравнений (I), характеризушая величину зоны "люфт" в режиме пуска, принимается равной нулю в реки-

ые РТ. Б системе уравнений (I) обозначены:

Ыи - интегральная составляющая регулятора тока;

Т^Лч - электромеханическая постоянная и постоянная интегрирования контура скорости;

Т,ТГ - веяомпенсяруемая постоянная и постоянная интегрирования контура выпрямленного тока;

Ъг - постоянная времени форсирушей части регулятора тока;

¿/=4^ - ховйшдаевт пропорциональности;

- коэффициент передачи сетевого преобразователя;

в-Исм^р- в.д.с. сетевого-и роторного преобразователей;

линейные скорости задания, первой кассы, груза и каната;

перемевазния первой массы, груза, каната;

¡аМ - выпрямленный ток до и после звена с однонаправленной проводимостью;

-Ж, М

Tf-f-^m- высота подъема;

к,.«£■; fa.

номинальная в.д.с. и индуктивное сопротивление ротора.

Разработано математическое описание каскадной влектроыеха-нической системы для режима РДТ. Получены выражения в o.e. для момента ( гл ) $ в.д.с. ротора ( efl ):

m^-kifatjuXjuLet-^fklCtf.) , (2)

еР' ijuXjUl'1 , (3)

где ^fi^f" - IQK 2 сопротивление намагничивания.-С учетом выражений (2), (3) система уравнений (I) справедлива и для режима РДТ. За базисные величины для цепи возбуждения приняты номинальные параметры намагничивания:

х^иы— номинальный намагничиватапий ток;

номинальное сопротивление намагничивания; - э.д.с. возбуждения. Получена система нелинейных дифференциальных уравнений в фораэ Коси для цепи возбуждения:

сИ 75/ к/е

и)

\ (4)

-0,691 Н _ -О.Шш ■

■х^ 0,503-е _

■

В системе уравнений (4) обозначены:

Ц& - напряжение интегральной части регулятора тока возбуждения;

• - эквивалентные сопротивление и электромагнитная

постоянная цепи возбуждения;

кп - коэффициент передачи тиристораого возбудителя;

Тт$~ некомпенеируеиая постоянная, постоянные времени ' форсярутаей части и интегрирования регулятора тока возбуждения;

- э.д.с. тиристорного возбудителя; й,1ё ~ заданное ж текушее значение тока возбуждения;

/7*. - коэффициент трансформации токов АД.

Б третьей главд изложены результаты исследования переходных процессов в режимах пуска, РТ и РДТ с помощью разработанных математических моделей. По результатам анализа основных методов исследования линейных систем выбран метод численного решения на ЭВМ.

Рассмотрены основные критерии оптимизации переходных процессов в электромеханических системах. Разработан алгоритм формирования и программа расчета оптимального по динамичности многопериодного задающего воздействия с заданием ускорения и рывка на каждом участке:

М-* / (5)

М-*} "

где ас^- - ускорение и рывок на I -м участке многопериод-ной диаграммы скорости.

Б основу оптимизации режимов работы полокен обобщенный

квадратичный функционал качества ( Скк ):

0,-1 иш . ' (6)

1*1 д

где ошибка между скоростяш задания и I - той мас-

сы, а также между скоростям I- той и (Г+/)-Я массы;

ТК- время переходного процесса.

Одним из способов снижения амплитуды колебаний в упругих влектромеханическпх системах является выбор времени изменения двигушего усилия (т^с) из условия:

, (7)

где _ период свободных колебаний двухмассовой системы.

Для асинхронных влектротгрнводов ШПУ величина находится в пределах ij>~Ûr4-r!r5. Задержка в нарастании движущего усилия, при наличии активного статического момента, приводит к увеличению амплитуды колебаний, росту начальной динамической осибга (Рис.2, /(éj) ). На рис.2 обозначены:йщДт^'к^^р - функционалы ошибок il-^f-VlrÎu-i'l-fz; Zi~£i-r ¿и в Регкае пуска; ¿2/г = / (j5/>, - функционалы ошбкл ¿1 в тормозных режимах; t't^i'f - линейные скорости задания в первой массы. Установлено, что функционал (6) в режиме пуска, в функции обобпенной ошибки à% , имеет экстремальное значение. Оптимизация пуска по критерии (6) позволяет уменьшать величину iр на начальном участке тахограммы и снизить динашческий коэффициент. Минимизация функционала в функции обобщенной оиибки ■ достигается при ij> =0,42 (при ép =0,61 . из условия (7)). Рассмотрены вопросы разработки оптимального по динамичности многопериодного задающего устройства, с возможностью формирования величины на начальном участке движения.

Зона нечувствительности, обусловленная запасом сетевого • напряжения по условиям коммутации {¿О'сп) вызывает увеличение амплитуды колебаний и начальной динамической ошбки. Установлено, что увеличение коэффициента демпфирования контура гокз ( Qr- 4) позволяет ограничить динамический коэффициент в пределах Кд = да fa при {Рис.3). Бри настройке

на модульный оптимум ( ат=2 ) динамический коэффициент возрастает ( кА-1,52 ), но-не зависит от величины зоны "люфт" в широком диапазоне ( Последнее обстоятельство

имеет вагяое значение для низковольтных АД, которые через схему АВК могут быть подключены непосредственно к сети 380 В.

QJ

xß"5

Рис

¡ ________t. ! /

! У

x0f M Dnskià

I "1- i i •Qn"/

1 jbt У!

H—- I I ¡

0.4

m

12. В

. Tr

1.2

0.4

í

!

¡ dB=150. /¡.mH

J w

,120 v/

Jû5 ¿-ЯП

H

,tf,L

Q

за

60

Функционала качества в Е

в щетмах куска,. РТ

«8 1.6

ßtfiwS. Рис.4. Характеристики

--------

двигат роторе

m-J(Ld) асинхронного двигателя о JB в

. i K¿*

1.4

ÚL7*

Í___ s

b-rA

aie 032 ¿lícm

Рео.З. Зависимости

Е рехиле пуска

48 i¿ié

Рис.5. Характеристики ùu-é(ld) г в режиме РДТ.

В тормозных режимах, при выборе из условия (7), колебаний скорости и момента, как правило, не возникает. В режиме РТ динамическая ошибка ¿1 является нелинейной функцией угля опережения jЧр . Минимизация функционала (6) достигается при минимальном ßp, ( Ün4(ßpl, Рис.2) который, по услоЕияа коммутации, определяется допустимым тормозным моментом (усилием):

ßGZCSiti{tn +8 , (8)

где т - тормозной момент в о.е;

F - угол восстановления зашграпцюс свойств.

В режиме РДТ магнитное состояние асинхронного двигателя определяется соотношением векторов токов статора и ротора. При этом возможны реясимы как насыщения, так и размагничивания двигателя, что может вызывать аварийные резями в схеме ABK. Опре-' делены характеристики размагничивания асинхронного двигателя tjh -j(t'd). Получено семейство регулировочных характеристик tß-jfi/ji iju-CoHSt: ), которые определяют закон нзменения тока возбуждения для поддержания постоянства потока. Определены характеристики намагничивания АД (Рис.5). Получены зависимости момента АД от выпрямленного тока n=-f(id) при различных углах управления <*■/> =0+150 эл.град. Прямая 0 является линеаризованной характеристикой при dp =0 вл.град. (Рис.4).

В четвертой главе рассмотрены вопросы разработки каскадных систем АВК-ЙВ и АЖ-УВ с учетом рекомендаций, полученных в третьей главе. Рассмотрены вопросы построения САУ в режиме РТ. При работе в широком диапазоне моментов' нагрузки и изменепииßP по выражению (8) задача линеаризации САУ мокет быть решена как путем коррекции коэффициента передачи регулятора скорости (Рис.6,а), так и путем замыкания внутреннего кон тура САУ по мо-

ыенгу (усилию) двигателя (Рис.6,6). Передаточная функция регулятора момента (усилия) Wph может быть синтезирована на основании общих принципов систем подчиненного регулирования:

W = ЪтР + 1.

Рекомендовано производить настройку контура момента при минимальных углах опережения, что обеспечивает повышение устойчивости САГ.

Передаточная функция регулятора скорости {Wpi ) должна выбираться с учетом того, что компенсация коэффициента C-f осуществляется во внутреннем контуре. Тогда, для однократноинтегриру-вдей системы:

wpc^~bT - ао)

Б режиме РДТ наиболее простым способом поддержания постоянства потока является ноюшюация реакции ротора по функциональной зависимости, определяемой регулировочной характеристикой Ljj =1. Введение нелинейной обратной связи по э.д.с. ротора, воздействующей на ток возбуждения, исключает недопустимое повышение э.д.с. ротора вследствие насыщения магнитной цепи (Рис.6,в). Рассмотрена реализация способа торможения с непосредственной стабилизацией намагничивающего тока. Получено выражение для восстановления последнего через измеряемые параметры:

1щЪь - текущие значения намагничивающего и постоянного ' тока;

Г, - ток ротора;

Кб$, - коэффициент схэкы соединения обмоток АД;

- измеряемый фазовый сдвиг между э.д.с. и током ротора.

Определена передаточная фуняцгя (Ырнт ) регулятора нвмэгни-чи ва пае го тока:

Коэффициент уменьшается с ростом тока ротора, что объясняется оке с» нием начальной точки в крвеых намагничивания (Рис.5). Выбор коэффициента , соответс пзутаего 1с( =0, позволяет повысить устойчивость контура намагничивавшего тока при увеличении реакции ротора. Структурная схема каскадной электромеханической системы в режиме стабилизации ншгагшчввагаэго тока приведена на рис.6,г. Выполнен струк1урно-ааро1итричесЕ2й синтез САУ в-режиме стабилизации по критерии (6). Оптимизация функционала ^¡достигается при соотноЕеншг постсзнвпх

интегрирования контуров наиагнлчнвавсего ( ) л вкпр-тяен-ного тока ( Тт ) Ъ^/Тт'0^10. Повышение быстродействия контура выпрямленного таяа, как и сндгзние быстродействия контура намагничивавшего гока ( ), вызывает значительное уве-

личение ошибки £ 1 . При Тг&/ТгУ1,2 наблюдается размагничивание АД (Рис.2).

Разработаны способы улучшения энергетических показателей каскадных электроприводов. Минимизация угла опережения в режиме РТ, кроме повышения коэффициента мощности УВ в роторе, позволяет повысить коэффициент мощности сетевого выпрямителя во всем диапазоне торможения. При 30 =1 справедливо:

Трър+ 1

(12)

где С ~ коэффициент намагничивания.

где с1г - угол управления сетевым выпрямителем;

а)

1 С" 1

fr?

ЗУ

oJ j^UIQ-1 ~>п\ Л Г ' ' ■ 1 ки «Г л1 ы Je. i ы 1 HI

"И? г- Ъо* 1 Tf'P

ÍCH J H?

1

ó)

PEO.6. Сшквднне czem САУ "сесзвм АВК-УВ (a,tí), ¿EK-Ж (2,г)

В А ~ запас и падение напряжения в схеме АЕК. Показано, что при снижения момента нагрузки, например, в два раза по отношению к номинальному, и минимизации угла опережения по выражению (8) возможно повышение коэффициента мошссти сетевого выпрямителя в 3,3 раза. В режиме РДТ энергетические показатели возбудителя имеют важное значение для низковольтных АД. Установлено, что разработанная система стабилизации намагничивающего тока позволяет снизить ток возбуждения в 3-4 раза, при моментах нагрузки, значительно меньших номинального значения. Запас напряжения возбудителя по условиям форсировки, наряду с ограничением тока в режиме стабилизации, приводит я работе в статическом режиме с углом о(У 60 эл.град. Разработано устройство управления возбудителем с двукратным вклвчением вентилей, работа которого основана на свойстве синфазности силовых линейных и синхронизирующих напряжений. Формирование системы дополнительных импульсов управления производится по сигналам основного СИФУ. Перевод выпрямителя в режим несимметричного управления позволяет повысить коэффициент мощности каскадных электроприводов во всех режимах работы. Рассмотрены принципы построения системы управления сдвоенным инвертором. Разработано устройство управления, исключавшее срывы коммутации и допускающее использование управлявших импульсов стандартной ширины.

В цятой главе приведены результаты экспериментальных и промышленных испытаний каскадных электроприводов Ш!Ы. Экспериментальные исследования проведены на специально созданной установке с двигателем МТР Ш-691, 3,5 кВт. Преобразовательная часть каскада выполнена на о иго тиристорах МТ0Т080-12Ш. Сравнение различных систем управления роторным выпрямителем показало, что синхронизатор ва основе активно-индуктивного делителя обес-

печиваег помехоустойчивув patíosy СЙ5У в диапазоне / =0,5+50 Гц. Предусмотрена компенсация влияния активного сопротивления делителя. Установлено, что отклонение фактического угла от заданного находится в пределах4сС=2*-4 ал.град, во всем диапазоне частот и объясняется погрешностью метода щгсочна-дшейной аппроксимаций при реализации арктангенциальной зависимости ( - активное а индуктивное сопротивление делителя).

Приведены результаты щшшленнах испытаний. каскадного электропривода мощностью 320 кВт по системе АВК-НВ на грузолпд-ской ШПУ (клеть с противовесом). Подтверягена возможность прост-роения САУ каскадным электроприводом ШПУ на основе унифицированной двухкоатурной системы подчиненного регулирования. Экспериментально подзверявено возникновений режимов насдаения и размагничивания АД в решаю РД1. Применение разработанной системы стабилизации потока АД, состоящей из нелинейного элемента типа "лярт" и нелинейного элемэнта с параболической характеристикой, позволило нскдичнть отмеченные режимы. Установлено, что во время паузы, обусловленной гапениеы дуги (О,4*0,7с), происходит приращение скорости клзти на 10-125? под действием активного Мс. Разработано устройство ограничения тока (УОТ), исклзнагаке накашш-вашв сигнала ошибки на выходе регулятора скорости в период неуправляемости. Предусмотрено отключение УОТа на участке дотягивания . для удучиащщ регулировочных свойств прн выполнении маневровых операций. Омдашогванаа цикла работы ШПУ приведена на рес.7,

Проведено осцаллографираванжз переходных процессов системы АВК-УВ в ревиззах. пуска, РТ и изменения нагрузки. Установлено,что характер протекания теоретических и экспериментальных переходных

Рис.7£>сцпллогрзмма цикла работы 1ШУ по схеме АВК-НВ

Я

^ГЗГ

Q

ЮЯВИ5 J

. РТ..

йШ*

а) ——' . а)

Рис.8.Осциллограммы переходных процессов в системе АВК-УВ} наброс активного Mc(a); реверс Mc(<j)

процессов совпадает. Показано, что на величину динамической ошибки оказывает влияние широкий диапазон работы регулятора тока, обеспечивающего изменение углов сетевого выпрямителя от с{г =30 эл.град, до 20 эл.град. Бесконтактный реверс момента в цепи ротора позволяет осуществлять стабилизацию скорости при мгновенном изменении знака Мс (Рис.8,а,б). На рис.7,8 обозначены: заданная и действительная скорости; 2^/ -

выпрямленный ток , РТ - выходное напряжение ре-

гулятора выпрямленного тока.

ЗАКЛСЧШ1Е

. Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Разработано уточненное математическое описание каскадных электроприводов с неуправляемым и управляемым роторными выпрямителями в различных режимах работы. Разработаны математические модели каскадных электромеханических систем.

2. Проведена оценка влияния зоны неуправляемости в цепи постоянного тока глубокорегулируемых каскадных электроприводов на динамические показатели пуска. Определен оптимальный закон изменения ускорения в начальный период движения и параметры настройки САУ, обеспечивающие сочетание хороших регулировочных свойств с ограничением динамических нагрузок.

3. Получены аналитические выражения для расчета характеристик размагничивания и намагничивания асинхронного двигателя, определены регулировочные характеристики в режиме РДТ. Выполнено исследование электромеханических переходных процессов с учетом степени насыщения машины. Предложены методы оптимизации САУ и параметры настройки контуров регулирования, позволяющие повысить надежность и безопасность тормозных режимов.

4. Выполнены исследование и анализ электромеханических переходных процессов каскадного электропривода с управляемым выпрямителем. Определена зависимость угла коммутация от момента двигателя при работе управляемого роторного выпрямителя в инвертором режиме, а такке влияние угла управления на показатели точности регулирования. Разработанаметоды технической линеаризации CAT" в режиме рекуператавного торможения, определены параметры настройки контуров регулирования.

5. Разработаны принципиальные технические решения, позволяющие повысить надежность, динамические и энергетические показатели каскадных электроприводов 1ШЫ.

Основные положения диссертации опубликованы в следуских работах:

1. Максимов И.Ф., Киявин В.И. Электропривод пахтных подъемных машк с асинхронны?.® двигателями // Цветная металлургия.-

1985. . -с. 68-7 Q.

2. Лысенко В.Г., Максимов И.<5., Унрау П.П., Патрик A.A. Реконструкция асинхронных электроприводов 1ШУ // Горный журнал.-

1986. -JSI0. -с. 55-56.

3. A.c. 1339869 СССР, МКИ4 Н02 Р 7/80. Асипхрояно-аенгиль-ннй каскад / В.А.Городецкий, В,Г.Лысенко, И.Ф. Максимов, А.А.Патрик (СССР). -Зс.:ил.

4. A.c. 1365339 СССР, !,КИ4.Я02 Р 7/74. Асинхронный вентильный каскад / В.Г.ЛнсенКо, И.Ф.Магсвмов (СССР).-4с.:ил.

5. Максимов Й.Ф., Чепуптаяов П.В. Специализированный пристойный преобразователь для реконструкции электроприводов шэхт-ннх подъемных машин // Информационней листок о научн.-техы.дос-тижэнии /Свердловский ЦПЙ.-Сгердловсх, 1987,- >287-30.-4с.

6. A.c. I4I7I43 СССР, Ш4 Н02 М 7/155. Задавшее устройсг-

бо системы гиристорного управления электроприводом постоянного тока / В.А.Городецкий, И.Ф.Иаксимов (СССР).-5с.:ил.

7. A.c. 1536494 СССР, МКИ4 Н02 М 7/162. Устройство для управления мостовым преобразователем с двукратным выклшением вентилей / В.Г.Лысенко, И.Ф.Максимов (СССР).-6с.:ил.

8. Максимов И.С., Лысенко В.Г., Киявин В.И., Патрик A.A. Автоматизированный электропривод рудничного подъема по схеме асинхронного вентильного каскада//1ез.докл.У1 науч.-техн.коаф. "Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями". февраль 1989.-Свердловск, I98E.Q.22.

9. Максимов И.5. Многофункциональное задавшее устройство для электроприводов ШПУ // Горный журнал.-K89.-/S.-с.45-46.

10. A.c. I6C?06S СССР, ШИ 4 НО2 Р 5/40. Устройство для управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором / И.Ф.Максиыов, В.Г.Лысенко, Ш.И.Байдашев (СССР),-4с.:ил.

11. Лысенко В.Г., Киявин В.И., Максимов И.Ф. Тиристорная система по схеме асинхронного вентильного каскада с управляемым выпрямителем для электроприводов ШПУ и ленточных конвейеров // Информационный листок о нзучн.-техн.достижении /Свердловский ЩТИ.-Свердловск, I990.-JS90-52.-4c.

12. Максимов И.Ф., Лысенко В.Г. Исследование динамики глубокорегуллруемого каскадного электропривода с управляемым роторным выпрямителем//Тез .докл. У молодежного симпозиума с международным участием "Современные проблемы электротехнической промышленности". 25-27 октября 1990г. - Варна (НРБ), 1990.с.40.

13. A.c. (положительное решение-от 22.02.91 по заявке JS4795345/07 от 12.01.90) СССР, МКИ4 Н02 Р 3/18. Способ торможения асинхронного вентильного каскада / И.Ф.Максимов, В.Г.Лысенко (СССР),-4с.:ил.