автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Развитие теории, методы и средства управления и защиты электромеханических систем горных машин с преобразователями частоты

Мл прапах рукописи

БЛБОКИН Геннадий Иванович

Г-Д

1 ? ЦЬК 'йЗо

УДК 62-83:621:313.33

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ГОРНЫХ МАШИН С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСТОТЫ

Специальность 05.09.03 — «Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Новомосковском институте Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева и Московском государственном горном университете

Научный консультант —

засл. деятель науки и техники РФ,

проф., докт. техн. наук ЩУЦКИЙ В. II.

Официальные оппоненты: академик АЭН РФ,

докт. техн. наук, проф. ИВАНЧЕНКО Г. Е.

докт. техн. наук, проф. СТЕПАНОВ В. М.

почетный академик АЭН РФ,

докт. техн. наук, проф. РЕКУС Г. Г.

Ведущее предприятие — АО «Тулауголь»

Защита диссертации состоится « 1996 г.

и час, на заседании диссертационного совета Д-053.12.04 при Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП-1, Москва, В-49, Ленинский проспект, д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан «

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, проф. ШЕШКО Е. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Одним из основных путей еализации в горнодобывающих отраслях промышленности онцепции повышения эффективности производства является альнейшая интенсификация горных работ на основе повышения ющности, надежности и производительности горных машин (ГМ), есперебойности электроснабжения приводов ГМ и комплексов, рименения современных средств управления и защиты.

Основными направлениями совершёнствования

лектромеханических систем (ЭМС) горных машин, беспечивающими повышение их производительности и надежности, вляются повышение единичной мощности асинхронных двигателей АД), применение многодвигательного электропривода(ЭП), ;овыщение номинального напряжения шахтной участковой сети и лучшение структуры ЭМС горных машин на базе применения регулируемого ЭП и оптимизация режимов его работы.

В настоящее время установленная единичная мощность АД с шдкостным и водяным охлаждением, применяемых в ГМ, достигла 20-400 кВт и ее дальнейшее повышение сдерживается существующими »граничениями на габариты АД из-за их применения на машинах, »аботающих в стесненных условиях горных выработок. Остановленная мощность много двигательного ЭП очистных :омбайнов (ОК) и конвейерных установок достигла 420-790 кВт. Эднако в последнее время темпы роста производительности ГМ упали I стали равны или ниже, чем темпы роста мощности ЭП. Такая енденция обусловлена частично ухудшением горно-геологических 'словий эксплуатации ГМ и несоответствием механических характери-:тик применяемого привода характеристикам исполнительных )рганов ГМ. Увеличение номинального напряжения шахтной уча-ггковой сети до 6 кВ позволяет повысить пропускную способность иахтной сети, обеспечить достаточные уровни напряжения при работе \ пуске мощных АД. Данное направление совершенствования ЭМС ~орных машин является перспективным и самостоятельным. Наиболее перспективными направлениями повышения троизводительности и надежности ГМ в настоящее время являются ;овершенствование структуры ЭМС на базе применения частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭП) и оптимизация режимов его заботы. Однако применение ЧРЭП в ГМ при работе в подземных условиях связано с тяжелыми режимами работы, характерными частыми пусками и перегрузками по моменту. При этом ГМ имеют в

своем составе упругие звенья, в том числе с переменной жесткостью приводящие к колебаниям моментов и скоростей, а также нелинейны] нестационарный, случайный характер сил сопротивлени: приводящий к перегрузке ЭП и частой работе на упо] Вышеуказанное приводит к частым отказам ГМ, снижению и производительности.

Указанные особенности требуют создания специальных методе и средств управления ЭП с преобразователем частоты (ПЧ обеспечивающих повышение эффективности работы ГМ. Кроме топ применение ЧРЭП в шахтной сети из-за наличия ПЧ приводит появлению в шахтной сети участков различного рода тока, чт требует создания специальных средств защиты сети от аварийны режимов и утечки на землю, обеспечивающих безопасну] эксплуатацию ГМ. Решение вопросов создания средств управления защиты ЭП невозможно без познания реальных переходны процессов, происходящих в ЭМС с ПЧ горных машин, что требуе разработки математических моделей элементов ЭМС и установлени закономерностей формирования переходных процессов.

Так как ЭМС с ПЧ является новым видом систем для ГМ, то пр их исследовании и проектировании ранее отсутствовал системны подход и решались только частные задачи ЭП, причем без учет электромагнитных процессов в АД, насыщения магнитной цепи ДА ступенчатого характера формирования напряжения на выходе ПЧ случайного характера возмущений, переменной величины жесткосп упругого звена, и практически не рассматривались вопрос! электробезопасности.

В связи с вышеизложенным развитие теории, обосновани методов и разработка технических средств управления и защиты обеспечивающих повышение производительности, надежности 1 безопасности ЭМС горных машин с преобразователями частоты нелинейными, упругими механическими системами, нестационарными, случайными моментами сопротивления, являете актуальной научной проблемой, имеющей важное социальное 1 хозяйственное значение.

СВЯЗЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИИ С ГОСУДАРСТВЕННЫМИ НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ. Актуальность данной работь подтверждается тем, что она выполнена в соответствии с целево1 отраслевой программой Ц600503 Минуглепрома СССР (1981-198: г.г.), целевой комплексной программой Ц601148 (1986-1992 г.г. Минуглепрома СССР, научно-технической отраслевой программо1 Госагрохима (приказ № 01-439 от 11.02.92 г.), отраслевой научно технической программой Минтопэнерго России "Уголь России" проект № 12(1993 - 1994 г.г.).

ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является установление основных шсимостей и закономерностей функционирования ЭМС горных шин с преобразователями частоты в установившихся и переходных оцессах с учетом наличия упругих элементов в механических частях, стационарности и нелинейности сил сопротивления на полнительном органе и разработка на этой основе методов и шических средств управления и защиты ЭМС, что позволяет высить производительность, надежность и безопасность сплуатации горных машин.

ИДЕЯ РАБОТЫ состоит в том, что ■ повышение оизводительности, надежности и безопасности эксплуатации ЭМС рных машин с преобразователями частоты достигается за счет именения соответствующих методов, способов и средств управления защиты, учитывающих наличие упругих элементов с переменной :сткостью в механической части, нестационарный, нелинейный рактер сил сопротивления на исполнительном органе, повторно-атковременный режим работы и наличие участков различного рода ка в шахтной сети.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА 1ЩИТУ:

1. Математическая модель электромеханической системы ГМ с юобразователем частоты, учитывающая нелинейность магнитной пи намагничивания АД, ступенчатый характер изменения шряжения на выходе ПЧ, нелинейный и случайный характер сил противления на исполнительном органе машины и переменную четкость упругого звена.

2. Вероятностная математическая модель и закономерности иружения ЭП очистного комбайна, отражающие факторный и »еменной аспекты их формирования, использование которых )еспечивает более точный расчет параметров ЭП и возможность эогнозирования нагрузки.

3. Метод построения адаптивных систем автоматического фавления (САУ) ЭП с упругим звеном (УЗ) с переменной есткостью, отличающихся изменением параметров регулятора 1стоты и корректирующих обратных связей в функции величины есткости, обеспечивающий неизменный предельный апериодический греходный процесс скорости исполнительного органа ГМ при фавляющих и возмущающих воздействиях независимо от жесткости 3.

Способы управления многодвигательным частотно-регулируемым ¡ектроприводом ОК, основанные на согласовании механических фактеристик ЭП и исполнительного органа ГМ путем

изменения при пуске ЭП начальной частоты и интенсивно! изменения частоты напряжения питающего АД в функции от тока г снижения скорости перемещения ОК до нуля при перегрузке с реверса подачи для снятия перегрузки, с последующим обрати подводом исполнительного органа (ИО) к забою с регулируем интенсивностью изменения скорости перемещения, ограничь динамических нагрузок привода переводом АД в генераторный реж при стопорении ИО, обеспечивающие повышение надежности быстродействия электропривода.

5. Способ автоматического подключения выбегающего А/1 резервному ПЧ, основанный на согласовании положен вращающихся векторов напряжения ПЧ и э.д.с. АД и формировав магнитного потока АД перед и после подключения к ПЧ, обеспе1 вающий повышение надежности системы "сеть-ПЧ-АД" пут снижения ударных токов и моментов при подключении.

6. Метод выявления короткого замыкания (к.з.) в кабельи линии между преобразователем частоты и асинхронн: электродвигателем, основанный на контроле и сравнении параметр характеризующих направление потоков энергии в ПЧ и А обеспечивающий применение ЭМС с ПЧ в протяженных шахтн сетях.

7. Метод изменения частоты переменного оперативного тс УЗО, отличающийся тем, что частота оперативного тока изменяе* пропорционально относительной частоте напряжения на выходе Г причем коэффициент пропорциональности дискретно изменяется функции диапазона частот ПЧ.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЬ ПОЛОЖЕНИЙ. ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЩ ПОДТВЕРЖДАЮТСЯ: представительным объемом статистическс материала, позволившим получить оценки результатов исследовани доверительной вероятностью не ниже 0,9; обработкой статистическ данных исследования с помощью методов теории вероятностей теории случайных функций; удовлетворительной сходимост результатов аналитических исследований с результата экспериментов, выполненных на машинах, работающих производственных условиях (относительная погрешность превышает 12% при доверительной вероятности 0,5 положительными результатами внедрения и эксплуатации частот) регулируемого электропривода очистного комбайна, конвейернс питателя, породной канатной дороги, гранулятора с автоматическ переключателем нагрузки.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В:

- разработке математической модели электромеханической системы ГМ для исследований переходных процессов в нормальных и аварийных режимах работы, учитывающей нелинейность магнитной цепи АД, ступенчатый характер изменения напряжения на выходе ПЧ, нелинейный характер сил сопротивления на ИО механизма, переменную жесткость упругого звена;

- установлении зависимостей параметров динамики нагружения ЭП очистных комбайнов от режима работы комбайна и условий эксплуатации электрооборудования;

- установлении зависимостей параметров, характеризующих, неравномерность изменения скорости подачи и момента электродвигателя резания, от жесткости упругого звена и параметров комбайна;

- разработке метода стабилизации динамических свойств ЭП с упругим звеном с переменной жесткостью и установлении зависимостей, по которым необходимо изменять параметры регуляторов и корректирующих звеньев САУ, реализующей метод, от величины жесткости;

- установлении закономерностей неравномерного нагружения двухдвигательного асинхронного ЭП с питанием двигателей от общего ПЧ с изменением нагрузки на валу и частоты питающего напряжения и разработке метода выравнивания нагрузки;

- установлении зависимостей параметров переходного процесса подключения выбегающего АД к резервному ПЧ от условий подключения;

- установлении зависимостей параметров переходного процесса при трех- и двухфазных коротких замыканиях в кабельной линии между ПЧ и АД от частоты напряжения ПЧ и длины кабельной линии и разработке метода выявления данных режимов;

- установлении закономерностей формирования токов утечки в шахтной сети с ПЧ на участке изменяющейся частоты в режимах без компенсации, со статической и автоматической компенсацией емкостной составляющей первой гармоники тока утечки.

Научная новизна работы подтверждена 28 авторскими свидетельствами СССР.

НАУЧНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ состоит в разработке математической модели ЭМС горной машины с преобразователем частоты, учитывающей дискретный характер вращения вектора напряжения ПЧ, нелинейности сил сопротивления и магнитной цепи АД, переменную жесткость упругого звена; установлении

зависимостей параметров нагружения ЭП очистных комбайнов о условий эксплуатации и разработке метода расчета перегрузочно способности АД; установлении зависимостей параметров, xapaктep^ зующих неравномерности изменения скорости подачи и момент электродвигателя резания, от жесткости упругого звена; разработк метода стабилизации динамических свойств ЭП с упругим звеном переменной жесткостью и установлении зависимостей параметро регулятора и корректирующих обратных связей в функции жесткое™ установлении оптимальной структуры регулятора тока резана обеспечивающего минимум среднеквадратической ошибки установлении закономерностей нагружения двухдвигательног* асинхронного ЭП с питанием от общего ПЧ и разработке метод выравнивания нагрузки; установлении зависимостей параметро переходного процесса подключения выбегающего АД к резервном ПЧ от условий подключения и разработке способа безударноп подключения с формированием магнитного потока АД; установленш закономерностей формирования токов трех- и двухфазного короткой замыкания в кабеле между ПЧ и АД и разработке метода выявлена данных режимов; установлении зависимостей тока утечки в сети i переменной частотой от параметров изоляции сети и режима нейтрал! сети, - что в совокупности является новым вкладом в развитие теорш электротехнических и электромеханических комплексов и систек горных предприятий.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ заключается i разработке: методики расчета адаптивной параметрической СА!> ЧРЭП с упругим звеном с переменной жесткостью, обеспечивающе1 неизменный апериодический переходный процесс скорости ИС горных машин при управляющих и возмущающих воздействиях методики синтеза логических блоков системы управления ЧРЭГ горных машин; рекомендаций по оптимальным параметрам частотно регулируемого ЭП механизма подачи очистных комбайнов; методик расчета параметров регулятора нагрузки электродвигателя резани? комбайна; методики расчета статических экскаваторных характеристик частотно-регулируемого ЭП горных машин; методики расчета токов короткого замыкания и тока однофазной утечки е кабельной линии между ПЧ и АД; методики расчета новых устройств определения положения вращающихся векторов напряжения ПЧ и э.д.с. АД и датчика аварийного состояния ПЧ; новых технических средств: ЧРЭП механизма подачи ОК и ЧРЭП породной канатной дороги с адаптивными САУ, параметры которых изменяются в функции жесткости УЗ; САУ режимами работы многодвигательного ЭП очистного комбайна и питателя шахтной мельницы; оптимального 6

ггулятора тока резания очистного комбайна с переменным ээффициентом усиления; автоматических переключателей :инхронной нагрузки с устройствами контроля положения эащающихся векторов э.д.с. АД и напряжения ПЧ и датчиком зарийного состояния; защиты от аварийных режимов кабельной инии между ПЧ и АД; устройства защитного отключения для сети с [Ч.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ .

Методика расчета адаптивной САУ с переменной жесткостью 3 использована при проектировании ЧРЭП породной канатной ороги и ЧРЭП механизма подачи комбайна КШ1КГУ с тяговой епью. ЧРЭП породной канатной дороги с адаптивной САУ внедрен а шахте "Дубовская" АО "Тулауголь" с годовым экономическим эф-ектом (далее - цены июня 1995 г.) 120,51 млн. руб. Годовой кономический эффект от внедрения ЧРЭП механизма подачи омбайна КШ1КГУ с тяговой цепью с адаптивной САУ составляет 3,18 млн. руб.

Методики расчета статических экскаваторных характеристик [РЭП, параметров регулятора нагрузки электродвигателя резания, интеза логических блоков системы управления и рекомендации по птимальным параметрам ЧРЭП использованы при проектировании [РЭП механизма подачи комбайнов КШ1КГУ и КЮПМ с бесцепной истемой подачи (БСП) и питателя шахтной мельницы. Годовой кономический эффект от внедрения однодвигательного ЧРЭП (еханизма подачи комбайна КШ1КГУ с БСП составил 136,11 млн. уб., двухдвигательного ЧРЭП комбайна КЮПМ - 91,989 млн. руб. и [ногодвигательного ЧРЭП питателя шахтной мельницы - 190 млн. уб.

Методики расчета токов к.з. и тока однофазной утечки в абельной линии между ПЧ и АД использованы при проектировании ащит от к.з. и устройства защитного отключения для ЧРЭП [еханизма подачи комбайнов КШ1КГУ, КЮПМ и оценки области рименения вышеуказанных ЭП.

Методики расчета устройств определения положения ращающихся векторов напряжения ПЧ и датчика аварийного остояния ПЧ использованы при проектировании автоматических [ереключателей нагрузки АПН - 2 и АПН - 3, внедренных в цехе Карбамид - 2" НАК "Азот" с годовым экономическим эффектом 92,594 млн. рублей.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты 1аботы докладывались, обсуждались и получили одобрение на IV всесоюзной научно - технической конференции "Проблемы

преобразовательной техники" (Киев, 1987), Всесоюзной научна технической конференции "Состояние и перспективы развит! электротехнологии. Третьи Бенардосовские чтения"(Иваново, 1987), Всесоюзной научно-технической конференции "Динамические режим работы электрических машин и электроприводов" (Каунас, 1988 Всесоюзной научной конференции "Проблемы Teopt чувствительности измерительных датчиков, электронных электромеханических систем" (Владимир, 1989), Третьей Всесоюзнс научной конференции "Методы кибернетики химико-технологичесю процессов" (Москва, 1989), научно-практической конференщ "Охрана труда в цветной металлургии" (Челябинск, 1990), Всесоюзнс научно-практической конференции "Электро- и пожаробезопасное при эксплуатации электроустановок" (Душанбе, 1990), научн практическом семинаре "Применение в промышленное] электроприводов на перспективной элементной базе" (Москва, 1991 научно-практической конференции "Контроль изоляции распределительных сетях" (Челябинск, 1992), Международнс межвузовской научно-практической конференщ

"Совершенствование конструкции, технологии изготовления эксплуатации горного оборудования и средств автоматизаци] (Москва, 1992), II Международном симпозиуме "Автоматичесю управление энергообъектами ограниченной мощности" (Санк Петербург, 1992), научно-практическом семинаре с международна участием "Проблема повышения надежности, уровня безаварийное эксплуатации электротехнических и электромеханических систе комплексов и оборудования горных промышленных предприяти: (Москва, 1993), семинаре с международным участием "Проблемы перспективы развития горной техники" (Москва, 1994), научн технической и методической конференции "Энергоснабжену электропотребление, электрооборудование" (Москва, 1994), Международной научно-технической конференции "Защита < поражения электрическим током" (Вроцлав, 1995), Международнс симпозиуме "Горная техника на пороге XXI века" (Москва, 1995 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 123 научш работы, в том числе монография, брошюра и 28 авторею свидетельств на изобретения.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертащ состоит из введения, шести глав и заключения, изложенных на 3 страницах машинописного текста, содержит 120 рисунков и таблицу, список использованной литературы из 249 наименований и приложение.

Автор выражает глубокую признательность проф., докт. техн. наук В.И.Щуцкому за научные консультации и методическую помощь при подготовке диссертации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В решение проблемы повышения надежности, производительности и безопасности электротехнических и электромеханических систем горномеханического оборудования внесли большой вклад ведущие ученые России и стран СНГ-В.В.Алексеев, П.Д.Андриенко, С.А.Волотковский, Г.Г.Гимоян, Л.В.Гладилин, Л.Х.Дацковский, В.С.Дзюбан, Н.Ф.Ильинский, Н.А.Киклевич, Е.И.Киампо, В.П.Колосюк, В.И.Ключев, Р.М.Лейбов, Б.Г.Меньшов, Ю.П.Миновский, Г.Г.Пивняк, Л.А.Плащанский, Позин Е.З., Г.И.Разгильдеев, В.В.Рудаков, В.И.Серов, В.Г.Соболев, В.С.Тулин, Е.Ф.Цапенко, В.И.Щуцкий, Шакарьян Ю.Г., В.В.Шевченко, М.Г.Юньков и др.

При этом решены основные вопросы применения электрооборудования переменного тока с постоянной частотой и постоянного тока в условиях горнодобывающих предприятий.

Применение частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭП) в ГМ выявило необходимость совместного исследования электромагнитных и механических процессов в ЭМС ГМ с преобразователем частоты (ПЧ) в шахтной сети при учете нелинейного характера сил трения, переменной жесткости упругого звена механической части ГМ и случайного характера изменения момента сопротивления.

Обобщенная структурная схема ЭМС ГМ (рис. 1) включает источник энергии (ИЭ) с участковым трансформатором, преобразователь частоты, питающий асинхронные электродвигатели АДП],...,АД[и с механическими частями (например, механизм подачи очистного комбайна), нерегулируемые электродвигатели АДР1,...,АДРп с механическими частями (например, привод резания очистного комбайна), исполнительный орган (ИО), систему управления ЭМС (СУ) и систему защит ЭМС (СЗ).

Для исследования статических и переходных процессов разработана математическая модель ЭМС ГМ с ПЧ, включающая уравнения:

- источника энергии

где [г;/с] = [/*,,'*•«] Г.["«с] = [1вх пч,идн] Г>[ег] = [^т'ет] Т матрицы токов, напряжений и э.д.с. источника энергии;

], ], [Я,] - матрицы параметров источника энергии; - преобразователя частоты

^[х1]/./Г = [£4}[Х1]+[£5][Х2], (2)

где [-Х1]=[^|)и23]7')[х2]=[///,мвь/А,яч]7" - матрицы токов

напряжений на входе и выходе ПЧ;[2?4], [¿?5] - матри параметров ПЧ, включающие коммутационную функцию инвертс ПЧ Фи(1) ;

- п-го нерегулируемого двигателя

а[уЛ1й1=- {МЫ"+К] Ь4 (3)

Д0]Г. ,„]= I а рп'У 1(5 рп>Ч> 2а рп'У 2Р рп

матрицы напряжений и потокосцеплений АД; [р*"1

матрицы параметров АДрп;

- момента нерегулируемого п-го АДрп

Мрп = рп'1 рп-У рп'1 рп) (4)

- ¡-го двигателя АДт с частотным управлением

где

Ей л I ]= Iа/7 рЧ^рп /'У 2ап рЧ'грп / ] '[*Л /]= р'|рп ¡¿ъ.п пн$п | ]

[и1ал .]-[ы1ал I А0,0] Г - матрицы потокосцеплений, токов напряжений двигателя АДШ;

[Кгл ]> [5б, ]> [В1 ,•]. [Я8, ] " матрицы параметров АДП1;

- момента ¡- го двигателя АДП|

Мп , = 2Р"(У ' ' 'Ря ' ~ ^ ч>" ' ' '«я (6)

- механического канала с регулируемым двигателем АДП1

* 'п , ] М = [*„■ ] [ю 'п . ]+ [Вт} КП ' ]' (7)

Рис

Мг.М

I. Электромеханическая система ГМ.

гдея <]= .I я ,>му,] Г> Iмсп ,-]= Мтр н> я /).,] Г -

матрицы скоростей и моментов; [^9/]» [^ю.] " матрицы параметров механической части данного канала;

- механического канала нерегулируемого АДрп

* = 1В и,} 'рп]+ [В ш} [мрп], (8)

где ^'Рп]=^пт,ыРп>МурпУ7\Мрп]=[Мрп, Мрезрп, О]- матрицы

скоростей и моментов канала; [®Ц|]> [®12;] " матрицы параметров механической части трансмиссии;

-момента сопротивления на шнековом ИО очистного комбайна.

пр

мрез. шi — р/ рез.]

+ МГ(1)+МСЛ(() ,(9)

>1

где Лил - радиус шнека; А - сопротивляемость угля резанию; Ир] , * . - толщина и ширина стружки ] - го резца; кРЕЗ . - коэффициент, зависящий от параметров инструмента, схемы резания и свойств разрушаемого массива, Мг Мсл (?) - гармонические и

случайные слагаемые момента.

В модели ЭМС учтены ступенчатый характер изменения напряжения на выходе ПЧ, насыщение магнитной цепи АД, глубокий паз АДрп, переменная жесткость упругого звена механической части.

При аналитическом исследовании нелинейная система (1)-(8) для конкретной структуры ЭМС линеаризовалась в окрестности точки статического режима.

Аналитически и экспериментально исследовано влияние жесткости упругого звена на колебания скорости подачи ОК и момента электродвигателя резания.

Установлено, что с увеличением жесткости УЗ механизма подачи ОК коэффициент неравномерности скорости подачи и момента АД резания (отношение размаха колебаний к средней величине) уменьшаются. При жесткости УЗ, большей рациональной, равной

1 • 108 Н/м, амплитуда и коэффициент неравномерности момента

электродвигателя равны нулю, а при жесткости УЗ больше 2-108 Н/м амплитуда и коэффициент неравномерности скорости подачи равны

нулю. При жесткости

УЗ (1,2-2,4)-107 Н/м характер колебаний скорости изменяется от релаксационного к гармони-

ческому. При постоянной жесткости УЗ с увеличением массы О] коэффициент неравномерности момента увеличивается. Показано, чт рациональная величина жесткости УЗ не зависит от массы комбайнг сопротивляемости угля резанию и постоянной стружкообразования.

При исследовании установившегося процесса нагружения Э1 ОК функция нагрузки рассматривалась как совокупност непрерывных реализаций, представленных осциллограммами тока ши мощности. В этом случае каждая осциллограмма отражает случайны изменения условий нагружения в зависимости от неслучайного пара метра- времени.

Для случайной функции нагрузки ЭП были установлень случайность колебаний математического ожидания нагрузки п<

критерию ^ в и случайность колебаний дисперсии нагрузки п< критерию Кохрена (2тВ. Кроме того, при выемке угля эмпирически функции плотности распределения нагрузки ЭП аппроксимировалиа нормальным законом распределения. На основании изложенной случайная функция нагрузки была отнесена к стационарны?, нормальным случайным процессам .с эргодическим свойством.

В результате экспериментальных исследований и обработю осциллограмм нагрузки ЭП установлены спектральные плотносп нагрузки, которые аппроксимировались уравнением ::

где 0Н,ВСЛ1,0ГН,ВГ1,0'Г1,0В2 - дисперсии случайных V гармонических слагаемых мощности; а1,ан,а1- коэффициента затухания составляющих; РрР'рРя'Рг -частоты гармонически? слагаемых; 5 - дельта функция.

2) = Бн + Вгн -ь Исл, + 1)Г1 + 0'Г1 + Вв2 - полная дисперсия нагрузки

(10)

ЭЛ.

Спектральные плотности нагрузки содержали низкочастотную, :реднечастотную и высокочастотную составляющие, которые имели :лучайные и гармонические компоненты.

Установлено, что для ЭП комбайна в зависимости от условий работы дисперсия низкочастотной составляющей нагрузки составила 1-45% от полной дисперсии нагрузки, среднечастотной- 29-95,4%, высокочастотной- 1,8-34,6%. Суммарная дисперсия гармонических компонент в нагрузке составляла 10-38% от полной дисперсии.

Низкочастотная составляющая нагрузки ЭП в основном обусловлена случайным характером изменчивости структуры и крепости разрушаемого угольного массива в пространстве, а дисперсия гармонической компоненты не превышает 1% от полной дисперсии. Малые значения ан=0,07-0,21 1/с и большое время корреляции указывают на плавный характер изменения нагрузки и возможность ее прогнозирования.

Среднечастотная составляющая нагрузки ЭП комбайна с тяговой цепью содержит экспоненциальную компоненту и гармонические компоненты с частотами Р, =3-14 1/с; Р{ = 9,9-10 1/с. При этом гармонические компоненты нагрузки обусловлены релаксационными колебаниями скорости подачи, неравномерностью глубины стружки за оборот ИО, периодичностью погрузки отбитого угля лопастями шнеков через погрузочное окно комбайна. В нагрузке ЭП комбайна с БСП отсутствует компонента, соответствующая релаксационным колебаниям скорости подачи, что обеспечило снижение в среднем дисперсии гармонической компоненты нагрузки ЭП на 31%.

Гармоническая высокочастотная составляющая нагрузки ЭП с частотой Р2 обусловлена явлением электромагнитного резонанса АД при действии случайных возмущений момента на валу.

По спектральным характеристикам мощности ЭП и известным динамическим характеристикам ЭМС комбайна типа КШ1КГУ были определены спектральные плотности момента сопротивления на ИО, которые использовались при синтезе систем управления ЭП.

Предложены методы определения коэффициента перегрузки АД резания по моменту и мощности АД с учетом вариации условий нагружения.

Для ГМ, у которых жесткость УЗ между двигателем и ИО меняется в широких пределах (например, в приводе механизма передачи ОК от 0,05 до 6 Нм), разработан новый класс ЭП с системой автоматического управления, параметры которой корректируются по

величине жесткости УЗ так, чтобы обеспечить неизменны апериодический переходный процесс ИО при управляющих и во: мущающих воздействиях.

Исследованы САУ ЭП (рис.2), включающие пропорционально интегральный (ПИ) регулятор частоты вращения (РЧ) с параметрам кш, Тиз и пропорционально - дифференциальную (ПД) обратную связ

по частоте вращения ротора АД с параметрами kmi, Тш1. Структур!

САУ отличались составом звеньев параллельной коррекции: I и Г варианты - ПД - коррекция по частоте вращения ИО - со;

соответственно, на вход и выход регулятора РЧ с параметрами кш;

Тш2; И и V варианты - ПД - коррекция по моменту упругости в УЗ

соответственно, на вход и выход РЧ с параметрами ky, Ту; III и V

варианты - ПИ - коррекция по деформации УЗ или разности (сорсо^

соответственно, на вход и выход РЧ с параметрами кз, Ts ; VI

вариант - ПИД - коррекция и И- коррекция по частоте вращения ИО параметрами fj, f2, k2, Т2.

Анализ свойств систем осуществлен по полученньн нормированным характеристическим уравнениям передаточны; функций систем ЭП с САУ:

® 2(р)=[щ(р) в(р)-мС{ (р)М(р)-МС1 (p) N(p)]A-\p) ,(11)

где

в(р) =tb+l]-p;A(p)=J<>+Âip+A2p2+A3pi+A4p4+ А5р5 + А6р6-, М(р)= щ + щр+щр2 + гщр* ;

N(p) =п0 + п[р+п2р1 + пгр3 + щрА + щр5.

Установлено, что в САУ II-VI вариантов удается получит] неизменный апериодический переходный процесс, если изменят] параметры САУ в зависимости от жесткости УЗ, измеряемой датчике» Дс (рис.2). Анализ (11) для II и III вариантов САУ noKa3aj независимость частоты а>2 от Mc¡ (mo=0) в статическом режиме. I передаточных функциях САУ IV - VI вариантов ш0 = п0 =0, чт< означает независимость частоты вращения ИО со2 от возмущающи: воздействий MCi и МС2 в статическом режиме. Варианты II- VI CA"i рекомендуются для механизмов с постоянным моментол сопротивления Мс2. Недостатком II - VI вариантов САУ является

а - структурная схема Э11

в - зависимость параметров САУ очистного комбайна

, , к»'

б - зависимость параметров САУ канатной до-

■ тл¥

И р

о (а гео 2*1 4оо

№.

\ Сн/ , /у/

Л

0 V

¡00 ¡12 7*0 ¿М ¿и ¿00

Рис.2. Электропривод с параметрической САУ

Сч,

н-м

колебательность переходного процесса ИО при возмущениях по МС) и Мс2 в динамических режимах, так как в передаточных функциях (11) имеются нули. Предложенный VII вариант САУ ЭП с УЗ за счет дополнительных обратных связей обеспечивает апериодический переходный процесс при управляющем и возмущающем воздействиях MCi и МС2 в статических и динамических режимах. В САУ ЭП с эталонной моделью механической части предложено изменять параметры модели в функции жесткости УЗ.

Разработана методика расчета САУ ЭП с УЗ, обеспечивающей неизменный заданный апериодический переходный процесс ИО при изменении жесткости УЗ. Пс заданным параметрам ЭП (Тэ, Tj, р, Jj; J2) и коэффициентам нормированного характеристического уравнения

Aq-A^ вычисляются параметры ЭП '.R = T3TMT¡; у = (У, +/2)'Л' i

7^= /,-р_|; Q0 = (7^ + T,y(T3T¡} и выбирается постоянная Тиз

регулятора частоты из условия компенсации наибольшей постоянной времени ЭП. По формулам табл.1 вычисляются зависимости параметров регулятора частоты и корректирующих цепей, по которым необходимо их изменять в зависимости от жесткости УЗ.

Полученные результаты подтверждены математическим моделированием переходных процессов в системе "сеть-ПЧ-АД-УЗ-ИО" по уравнениям (1), (2), (6), (5), (7), экспериментальными исследованиями и внедрением ЧРЭП породной канатной дороги и механизма подачи ОК. На рис. 2,б,в представлены зависимости, по которым изменялись параметры САУ указанных ЧРЭП в зависимости от жесткости УЗ и длины рабочего участка тягового каната.

Установлено, что коэффициент неравномерности нагружения АД, равный отношению их моментов при одной частоте вращения, двухдвигательного ЧРЭП при питании их от общего ПЧ, из - за различия сопротивлений роторов АД и параметров питающей кабельной сети увеличивается с увеличением скольжения и уменьшением частоты ПЧ. Максимальный коэффициент неравномерности нагружения АД при максимальном различии сопротивлений ротора АД, равном ±10% , и удалении одного из АД на расстоянии до 300 м от ПЧ достигает 1,3-1,88. Коэффициент неравномерности может быть снижен путем подбора АД с одинаковыми сопротивлениями ротора АД или увеличением в 1,5-2,0 раза сечения питающего АД кабеля, выбранного из условия допустимой плотности тока.

Для двухдвигательного ЧРЭП с питанием АД о индивидуальных ПЧ предложен новый метод выравнивания нагрузо АД, заключающийся в согласованном или раздельном регулировани частот вращения АД, и установлено, что для снижения коэффициент неравномерности момента АД с 1 ¿3-1,88 до 1 необходим регулировать частоту двух АД - до 7% от номинальной или одного до 14% от номинальной.

Предложен метод регулирования напряжения и частоты н выходе ПЧ, питающего два или более АД, заключающийся в том, чт для наиболее загруженного АД поддерживается постоянны отношение э.д.с. АД к частоте. Метод обеспечивает увеличени перегрузочной способности двухдвигательного ЧРЭП в 1,2-3,0 раза п сравнению с законом Un4/со пц = const.

Предложенный способ частотного управления режимом работ] ИО многодвигательного ОК с контролем тока наиболее загруженны нерегулируемых и регулируемых АД отличается тем, что пр увеличении тока выше допустимого в режиме пуска или пр нормальной работе ОК снижают частоту питания АД до нуля. Есл перегрузка не снимается, то осуществляют реверс АД и посх снижения тока АД ниже наперед заданной величины осуществляю повторный пуск с пониженной интенсивностью изменения частоты п сравнению с начальной. Кроме того, контролируют число реверсе АД и при превышении заданного числа реверсов АД отключают с сети. Способ позволяет исключить повторные стопорные режимы срывы инвертора системы ПЧ-АД и за счет этого повысит надежность привода.

В основном режиме работы по выемке угля ЭП подачи О

работает либо с постоянным током АД резания (ip = const) пр

изменении скорости подачи Vn, не выше максимальной Vn тах , либ

с неизменной скоростью подачи Vn = const при вариации тока А,

резания и ограничении его сверху допустимым значением. Переход i одного режима в другой и наложение ограничений по параметрам Vj

ip, допустимой площади обнажения кровли осуществляет«

автоматически, в аналоговой системе, включающей регулятс нагрузки РН, усилитель ограничитель УО и задатчик интенсивност ЗИ(рис.З).

Уравнения сигналов на выходе РН, УО и ЗИ имеют вид:

Таблица 1

Параметры САУ ЭП с упругим звеном._

II ВАР. III ВАР. IV ВАР. V ВАР. VI ВАР. VII ВАР.

K^=AonlRr Т\гТиз К, = Cn(Jt +J2)(J2ß )-' ТЭТ,{\ - Т„\) + (Tlf3A0ClU2T3TKÍTr)Cn

1 - (V/) К^ = {(^njÄ +1 \тиз(тм + т,уу A<a\RT¿3 - 1 +

ка> 1 = {К,К,) ' +С12(У, + зг\тэт, -Тэ-Т,-Зф »{ЛГОЛГДС,, X

-njfrl + (т, 7^1 = С(аГ/,зад)-1 X (/, + j2 )гэ t¡ (i - T¿3 ) • {j2ß\1 ] + (ти зЛ«:^«^1}

Ку = G, -C.V К„ 2 = z-{K0K,) ' {aaq¡r - ти - г, - [с12(/, + 1,)ТэТ,]х

ty_=g2 -С,"' 7^ = у{К0К,У 7y=yx(j2k0k,yl (J2ß )"'}{*:,*,[(/, + j2)T3T,cu(\ - тц13)х

^ = -Кг 7^+^)7 H3~{T3+Ti)TK<Y Тиз- Т и 3A0Cl60J 2R С\2 1

тиз = + >/ь2 - 4дс j(2a) 1 Л = (А&ЩкйК,ТизУ +(ТМ +Т,)ТИ13 X

а = RT¿\ + l)+Ct2(Jt + J2~i(rji3J2ß )'lT3T,+ß -Ч

с = A4Q¡R - (R Ti22 + Т, + ти) +{j, + j2\j2ß У (тэ + т,)ти\]

x = АгО.\ТиЯ-аТи3Tt\ — сТ^Ги\ - Т-Тм - т,тм - тх\ к, = [(K0K,y-A&lJ2RСnl + Cí2(Jt + J2\J2ß у X

у = ASlfäRy -с-аТ^у -г Ти-Т\ х(Гэ +T,)-A3n30R]

z = Ap.\T^Ry - аТю -с-1 {KqK,)1 \aüQ.\J2RC¿ +Cnß -1]

(Q57;22y'-(y; + 7'A,)x

xтэT¡(J2ß

*Тп2 -В

ив

' mí и ( К.зУп.та,) = сот1, при UBUXPH >min( V''3,Vn max);

1 r di <I2> , при UBUXJH <min{ 3,Vn max),

v'выхуог

Va' при UBi,XPH >min(

i—л \ '

О, при UBilxJ,H<min(V^3,VamJ, •де ii=ip.3-ip.o.i - рассогласование между заданным ¡р зи фактическим РФ 1 током резания с фильтра ФНЧ1.

Сигнал на выходе задатчика ЗИ, пропорциональный заданной :корости подачи:

ив

ых.зи ' е с ЛИ Uвх.зи — const,

Uв ых.з и

если Щ){ивхзи1_х-ивхзи,щ^]/

i и

1 и 2

\ вх.зи í-1 ubx.3hí) и 2

~де t.= ----;

1 tj

uor

, ч í I, ее ли 0<t<t.\

4 7 [0, ее ли t>tx,

Ubx.3№-I'ubx 3H¡ " предыдущее и текущее напряжения задания на входе ЗИ; t¡ -время переходного процесса при изменении задания на входе ЗИ; U0r - напряжение ограничения на выходе усилителя У1 задатчика ЗИ.

С учетом статистических свойств объекта управления синтезирована оптимальная передаточная функция регулятора тока резания ip (РН) из условия получения минимума критерия качества

1 Т

1= lim-Jg + V2)«/* , (15)

* о

где и - сигнал управления; Х0 - множитель Лагранжа.

Установлено, что оптимальный регулятор тока резания является пропорционально- интегрально- дифференциальным (ПИД) с переменным коэффициентом усиления, корректируемым по сопротивляемости угля резанию в зоне работы ИО. Предложено определять сигнал коррекции по энергетической характеристике ИО комбайна с учетом тока холостого хода АД резания , что повысило точность стабилизации нагрузки на 30-35%.

<

Разработана методика расчета параметров регулятора РН Моделирование САУ ЭП комбайна, описываемой уравнениями (1) (2), (5), (7), (8), (9), с ПИД регулятором тока резания и шахтны испытания САУ комбайна КИ11КГУ подтвердили возможност; получения заданного качества переходного процесса.

Предложенная методика синтеза логических блоков САУ ЭГ ГМ включает: представление системы в виде последовательной соединения взаимосвязанных по сигналам управления блока логик! переключений, на вход которого поступает конечное множестве

входных переменных X = {л;,,...,;*:^}, блока памяти с конечньи

множеством выходных величин () = {#1,} и блока выходно!

логики с конечным множеством выходных переменны;

У = ; классификацию существенных входных и выходны?

переменных; синтез графа последовательного выполнения команд V автоматного графа; написание логических уравнений выходной ло

гики Уы =лVи функций возбуждения памяте

ф = . По данной методике синтезирована структуре

и логические уравнения системы проработки ИО комбайна твердые включений в пласте угля.

Исследованы три варианта формирования экскаваторные характеристик (ЭХ) ЧРЭП. В I варианте структура обеспечивает 1от=сопз1, постоянство тока (момента) отсечки при переменном стопорном токе (моменте). Во II варианте производится автоматическая корректировка уставки тока отсечки е зависимости от частоты а=сопч^юпч.ном' так что стопорный ток постоянен на всех частотах. В III варианте обеспечивается постоянство тока отсечки и стопорного тока на всех частотах ПЧ.

Предложена методика расчета статических ЭХ ЧРЭП при трех вариантах их формирования и поддержании постоянного магнитного потока АД. Для применения в приводе механизма подачи ОК рекомендован II вариант формирования экскаваторных характеристик.

В переходном процессе стопорения ЭП с предложенной структурой формирования ЭХ и переводом системы АД-ПЧ в режим рекуперативного торможения коэффициент динамичности моментов в трансмиссии уменьшается на 15-21%, момента АД - в 1,66 - 3,27 раза, тока АД и ПЧ - в 1,2 - 3,64 раза.

Для раннего выявления режима стопорения ЭП ОК предложено применить прогнозирование нагрузки на определенное время с помощью прогнозирующего фильтра. Установлено, что фильтр, построенный с использованием двух членов ряда Тейлора, обеспечивает необходимую точность предсказания и является достаточно простым при практической реализации. Оптимальное значение параметра сглаживания фильтра, равное 0,6-0,8, обеспечивает ошибку предсказания 3-17% при времени упреждения 0,1-3,0 с.

При исследовании пусковых режимов работы ПЧ-АД путем совместного решения уравнений (1),(2),(5),(6),(9) установлено, что, изменяя интенсивность изменения частоты и напряжения на зажимах АД при пуске, а также начальную частоту напряжения при подключении, можно регулировать ударный и средний пусковые моменты АД. Пусковой средний момент не ниже номинального получается при минимальных значениях начальной частоты 12 с"1 и темпа ее изменения 30 рад-с"2. Получены зависимости ударных и средних токов и моментов АД при пуске от начальной частоты ПЧ и темпа изменения частоты ПЧ. На основе результатов исследований предложен новый способ пуска ЧРЭП, при котором модуль и частоту питающего АД напряжения изменяют по линейному закону с переменной интенсивностью, отличающийся тем, что при пуске устанавливают интенсивность изменения модуля и частоты напряжения питающего АД обратно пропорционально запомненному на момент остановки ЭП или фактическому значению тока. Кроме того, величину начальной частоты и модуля питающего напряжения ПЧ устанавливают прямо пропорционально запомненному значению тока. Способ обеспечивает повышение надежности, быстродействия и снижение потерь энергии при пуске.

Повышение надежности ответственных потребителей, питаемых от ПЧ, в 10 и более раз осуществляется путем резервирования канала "сеть-ПЧ" с восстановлением резерва. В этом случае при подключении выбегающего АД к резервному ПЧ важно обеспечить быстродействие и снизить ударные токи и моменты с помощью автоматического переключателя.

Исследование переходных процессов подключения АД к резервному ПЧ проведено путем решения систем уравнений (1),(2),(5). При этом при выбеге АД в системе (5) принято Ча=Чр> 3

составляющие э.д.с. на зажимах статора определялись уравнениями

За = к2 + PntoVlt | ; к2

V2P

-Tf—PiPV* *0

(16)

где k2=Lm/L2 - коэффициент ротора АД; T0=L2/R2 - постоянная времени ротора при разомкнутых обмотках статора.

Предложен способ подключения выбегающего АД к резервному ПЧ, заключающийся в том, что в момент подключения

частоты вращения векторов напряжения ПЧ (U,7Ч) и э.д.с. АД (ЕАд)

обеспечиваются равными и при подключении выполняется условие Uj-i4/cDn4=const. Таким образом, подключение выполняется при постоянном магнитном потоке АД.

Установлено, что минимальные ударные токи при подключении выбегающего АД к резервному ПЧ будут при угле

между вращающимися векторами ЕЛд и Un4, равном 180°, и

разности частот их вращения, равной нулю. В этом случае ударные токи имеют 1,5-2,8 - кратные значения номинального тока АД. Отклонение угла Д9 между вращающимися с одинаковой частотой

векторами ЕАд и Un4 от оптимального, равного 180°, приводит к

увеличению ударного тока по сравнению с оптимальным вариантом. Зависимость ударного тока подключения от величины отклонения угла Д8 (рис.4) аппроксимируется степенной функцией

1уд ~ 1уд0 +

fl.|A0| (17)

где ¡удо - значение ударного тока при Д9=0; а - коэффициент; к -показатель степени.

Установлено, что с увеличением разности частот вращения

векторов ЕАд и Опч и при нахождении их в противофазе ударный

ток увеличивается по зависимости, которая аппроксимируется уравнением степенной функции

„ „Ь-Аа . „ „</Дсо /10\

1уд~а\ ' е +се , (18)

где а 1,Ь,с,(1 - коэффициенты уравнения; Дсо=сопч-соАд - разность частот вращения векторов напряжения ПЧ и э.д.с. АД.

Предложен новый способ подключения АД к резервному ПЧ, названный способом подключения с формированием магнитного потока, отличающийся тем, что для повышения надежности путем снижения переходных токов и моментов дополнительно перед подключением АД к резервному ПЧ измеряют величину э.д.с. выбегающего АД; при подключении АД к резервному ПЧ устанавливают

а -подключение с постоянным магнитным потоком АД

б - подключение с формированием магнитного потока АД

Рис.4. Зависимости ударного тока подключения АД к ПЧ от угла в и разности частот АЬ)

напряжение на выходе ПЧ равным э.д.с. АД. Затем после подключения увеличивают напряжение на выходе ПЧ по экспоненциальному закону и через время, равное четырем-пяти постоянным экспоненты, производят переключение ПЧ на частоту и напряжение, соотношение которых обеспечивает постоянный магнитный поток АД.

Закон изменения напряжения на выходе ПЧ имеет вид

где ипчо, (Вддо - значения напряжения ПЧ и частоты вращения АД в момент подключения; и^к соддо - напряжение ПЧ, соответствующее постоянному магнитному потоку АД; х -' постоянная времени1 изменения напряжения.

Установлено, что ударный ток и момент подключения АД к резервному ПЧ при способе с формированием магнитного потока АД уменьшаются с увеличением относительной постоянной времени возрастания напряжения на зажимах АД т*= х/Т0 по закону затухающей экспоненты, причем при постоянной времени, большей 0,3, для значений относительной частоты 0,4-1,4, ударный ток и момент будут равны или меньше номинальных значений.

Зависимость ¡уд(т*) аппроксимировалась уравнением

где параметры Ш| и ¡уст практически не зависят от частоты, а параметр ¡Уд0 линейно зависит от частоты.

Установлено, что ударный ток и момент подключения выбегающего АД к резервному ПЧ с формированием магнитного потока и относительной постоянной времени возрастания напряжения более 0,3 возрастают на 4-16%, если угол между вращающимися векторами напряжения ПЧ и э.д.с. АД отличается от противофазы до 30°, и на 50-70%, если частоты вращения векторов напряжения ПЧ и э.д.с. АД отличаются на величину разности синхронной частоты вращения АД и частоты вращения АД, соответствующей критическому скольжению.

На основе исследований подключения выбегающего АД к резервному ПЧ разработаны структурная схема двух типов автоматических переключателей нагрузки АПН: первого - с подключением с постоянным магнитным потоком АД (АПН-2); второго - с подключением с формированием магнитного потока АД (АПН-3). Блоки управления АПН-2 и АПН-3 синтезированы по

(19)

+ 1УСГ,

(20)

разработанной методике синтеза логических блоков С электропривода ГМ.

При схемной реализации АПН разработан узел контро; положения вектора э.д.с. выбегающего АД, отличающий» формированием из трехфазной э.д.с. АД с помощью многофазног трансформатора присоединения многофазной системы напряжений последующим квантованием их по времени и считыванием кодо соответствующих положению вектора на плоскости. Узел позволж получить любую точность контроля угла.

Предложено число витков секций ¡-ой вторичной обмотк трансформатора присоединения, соединенной в зигзаг, определят исходя из заданной зоны дискретного контроля фазы вектора э.д.с. А, 6|, коэффициента трансформации трансформатора ку и числа витке его первичной обмотки XV | по формулам:

ъ =?|Ъ.51П[60М), (1-1)]; И^^.зш^-О].^)

Установлено, что точность контроля положения вращающегос вектора э.д.с. АД на плоскости, характеризуемая углом 0 повышается с увеличением числа вторичных обмоток трансформатор присоединения по закону гиперболической функции.

Разработанное новое устройство контроля положени вращающегося вектора напряжения ПЧ основано на принцип умножения частоты импульсов задающего генератора ПЧ Гзр н коэффициент куц, зависящий от отношения частоты задающег генератора ПЧ к частоте напряжения на его выходе Гпч и величин: зоны контроля 0|, определяемый по формуле

куч - — - . (22) '/яч

Разработан датчик аварийного состояния ПЧ (ДАС), питающег двигательную нагрузку, который использует принцип интегральног контроля амплитуды и искажения формы кривой выходног напряжения ПЧ, реализованный в двух каналах, и отличается тем, чт имеет независимую регулировку опорных напряжений по каналал-вследствие чего возможна установка опорных напряжений канало при связи напряжения и частоты ПЧ по любому закону. Установлено, что с увеличением степени искажения формы криво напряжения на выходе ПЧ напряжение на выходе канала контрол напряжения ПЧ увеличивается практически по линейному

закону, что позволяет своевременно обнаружить отказ основного ПЧ при выходе из строя его силовых элементов.

Разработаны методики расчета новых элементов АПН - ДАС и

блока контроля угла между вращающимися ЁАд и ипч, которые

позволяют определить структуру и параметры элементов по заданному быстродействию, чувствительности каналов контроля амплитуды и искажения формы выходного напряжения ПЧ при любой заданной точности контроля угла.

Используя систему уравнений (1), (2), (5), были - составлены уравнения, описывающие переходные процессы при к.з. в шахтной кабельной сети (ШКС) между ПЧ и АД: -до точки несимметрии:

Ыв =9 (/,)• (Ев -и,-Яф1в)/4,; <7* ~%;

г| и,соз } /з = (1-к) Якл Гл а +(1 -к}Ькл-0-ГЛа 4-ил в; •

(23)

- после точки несимметрии:

и'ла - к ' &КЛ ' 1'ла + ^ ' ^КЛ ' -ОД?а + ^А Да

и'л\5 = к'^кл '1'лр +к-Ькл -Ш'},р +иАДр, где Якл, - активное сопротивление и индуктивность кабеля от ПЧ до зажимов АД; Гл - ток в кабеле от ПЧ до точки несимметрии; 11'л -напряжение в точке несимметрии; к - отношение длины кабеля от АД до точки несимметрии к полной длине кабеля; 11% - напряжение после точки несимметрии; 1'д - ток в кабеле, протекающий от точки несимметрии до зажимов АД; иАД - напряжение на зажимах АД.

В результате обработки осциллограмм переходных процессов, полученных на модели, при трех- и двухфазном к.з. в кабеле между ПЧ и АД установлены зависимости относительных ударных токов к.з. со

стороны двигателя - со стороны ПЧ - ,

(з) (2)

относительного момента двигателя - т , длительности

(24)

существования генераторного режима АД - х г от относительной частоты ПЧ - а (рис.5) при различной длине I участка кабельной сети от АД до точки аварии.

Полученные зависимости относительных токов, моментов и времени генераторного режима АД (обобщенный параметр Yj) от частоты ПЧ аппроксимировались уравнениями вида:

Yj = К j + MjCL + NjO.2 + Pjd3, (25)

где коэффициенты Kj , Mj, Nj, Pj зависят от расстояния l и определяются по найденным в работе уравнениям ; Y} - ток, момент

или время генераторного режима АД.

Получена количественная оценка параметров режима к.з. для ЧРЭП механизмов подачи комбайнов КШ1КГУ и К10ПМ и установлено, что ударные значения токов до и после точки замыкания (тока к.з. со стороны АД и тока к.з. со стороны ПЧ), тормозногс момента АД увеличиваются с увеличением относительной рабочей частоты ПЧ, предшествующей режиму к.з. в диапазоне относительные

частот от 0,1 до 1,0 (когда ^пу = const), и уменьшаются е

/03 пч

диапазоне частот ПЧ от 1,0 до 1,4 (когда Un4 = const). С

уменьшением длины кабельной линии между местом к.з. и АД возрастают ударные значения тока к.з. со стороны АД (после точк^ аварии) и тормозного момента двигателя, и, соответственно происходит уменьшение ударных значений тока к.з. со стороны ПЧ v длительности существования генераторного режима АД.

Предложена методика расчета переходных процессов трех- v двухфазного к.з. в кабельной сети между ПЧ и АД, которая позволяет повысить точность расчетов тока к.з., электромагнитного момента А/] и времени существования генераторного режима АД. Расхождение этих параметров, полученных по методике, и экспериментальные путем, составляет 10-15% при доверительной вероятности 0,95.

На основе установленных закономерностей физические процессов при к.з. в участке шахтной кабельной сети между ПЧ и АД] предложен метод защиты от аварийных режимов, заключающийся i контроле направлений передачи энергии от ПЧ и АД в нормальном v аварийных режимах. При этом момент аварии в участке кабельно? сети определяется по фактам перехода АД в генераторный режим i работы ПЧ с отдачей энергии в точку к.з. Предложено

а - токов от III к месту к.

в - момента АД

. ; о - токов ог яд к месту к.л

г - времени генераторного режима

гг /' / \ \ N

/ / V /•г м г N

* 1 ч Ч

о,о,г 1°

I моментов т- , времени

контролировать направление передачи энергии ПЧ по мгновенному значению тока в звене постоянного тока, а направление передачи энергии АД - по мгновенной электромагнитной мощности АД.

Разработана система защиты от аварийных режимов шахтной участковой сети с ПЧ, которая включает: максимально-токовую защиту от к.з в элементах ПЧ ( выпрямителе, звене постоянного тока, инверторе); защиту от перегрузки по току ПЧ и АД; защиту от срыва инвертора.

Кроме того, в соответствии с предложенном методом разработана защита от аварийных режимов в кабельной сети между ПЧ и АД, в которой за период выходной частоты ПЧ осуществляется сопоставление длительности положительных и отрицательных полуволн мгновенных значений тока в звене постоянного тока ПЧ и электромагнитной мощности непосредственно на зажимах АД. По результатам сопоставления выявляется аварийный режим в кабельной сети.

Экспериментальные исследования, промышленные испытания и эксплуатация разработанной защиты в составе ЧРЭП комбайна КШ1КГУ на шахте 16-я Липковская АО "Тулауголь" подтвердили ее работоспособность и соответствие требованиям эксплуатации в шахтных условиях принятых структур и принципиальных схемных решений.

Разработана методика расчета токов однофазной утечки в установившемся режиме при возникновении ее на участке сети переменного тока изменяющейся частоты (СИЧ), отличающаяся учетом спектрального состава выходного напряжения ПЧ. Для СИЧ с изолированной нейтралью действующее значение тока утечки предложено определять по формуле

^ = ] ¿{^ Ц+(Цсо)2]/ [ ++(Цс0)2

где к - любое натуральное нечетное число, кроме чисел кратных трем; <70 = 3 • , С = 3 • С„ - активная проводимость и емкость сети;

Чау = Чсу ~ Чву = Чу = " активная проводимость фазы сети;

сау ~сву-ссу ' емкость фазы сети; ц - проводимость

утечки.

В результате аналитического исследования установлено, что в СИЧ с изолированной нейтралью и с ПЧ, выполненным с

амплитудным регулированием частоты токи утечки в pa6o4et диапазоне относительных частот ПЧ от 0,04 до 1,4 и при емкост] кабельной сети между ПЧ и АД более 0,15 мкФ/фазу превышаю максимально допустимое значение кратковременного тока утечки равное 100 мА. С увеличением емкости кабельной сети toi однофазной утечки увеличивается, причем тем интенсивнее, чем выш частота напряжения на выходе ПЧ. С уменьшением активного сопротивления изоляции СИЧ до сопротивления уставки сраба тывания устройства защитного отключения (УЗО) ток утечки практи чески не изменяется, но при дальнейшем снижении активное сопротивления его величина интенсивно возрастает. В СИЧ изолированной нейтралью питающего трансформатора, суммарно значение емкости которой не превышает 0,15 мкФ/фазу, ток утечки : рабочем диапазоне относительных частот ПЧ от 0,04 до 1,4 даже бе применения компенсации его емкостной составляющей менын максимально допустимого значения кратковременного тока утечки.

Для СИЧ с компенсированной нейтралью получено уравнени для действующего значения тока утечки:

/. =

Л-

(<* +<kf >с°-¡L л) ' д ~Уы Л)

(27)

где qk = у т - проводимость компенсирующего дросселя;

со * >1.

Ьк,Рк - индуктивность и коэффициент потерь дросселя.

В результате исследования СИЧ с компенсированной нейтралы« установлено, что статическая компенсация емкостной составляюще] 1-ой гармоники тока утечки приводит к уменьшению ег< действующего значения в небольшом интервале частот ПЧ, близких резонансной частоте компенсирующего дросселя. При увеличена отклонения частоты ПЧ от резонансной частоты компенсирующего дросселя ток утечки возрастает, превышая при определенных условия свои значения в СИЧ, в которой емкостная составляющая н компенсируется. В СИЧ с автоматической компенсацией емкостно: составляющей 1-ой гармоники тока утечки суммарное критическо значение емкости кабельной сети, при которой действующее значени тока утечки не превышает максимально допустимого значени кратковременного тока утечки, равно 0,22 мкФ/фазу. Зависимост тока утечки в СИЧ с автоматической компенсацией емкостно составляющей его 1-ой гармоники от коэффициента расстройки ком-

пенсирующего дросселя имеют минимум, который для идеального дросселя соответствует резонансному условию, а для дросселей, имеющих потери, минимум тока утечки смещается в область положительных значений коэффициента расстройки, причем чем больше коэффициент потерь дросселя, тем больше это смещение.

Экспериментальное исследование токов утечки проведено на полноразмерном стенде и при производственных испытаниях ЧРЭП на шахте 16-я Липковская АО "Тулауголь". Установлено, что ток однофазной утечки через сопротивление 1 кОм на участке сети с промышленной частотой (УПЧ) имеет основную составляющую с частотой 50 Гц и высшие гармонические составляющие, при этом его действующее значение практически не зависит от частоты на выходе ПЧ и увеличивается с увеличением емкости кабеля между ПЧ и АД, превышая допустимое значение кратковременного тока утечки при емкости кабеля более 0,! 5 мкФ/фазу.

Ток однофазной утечки на участке переменного тока изменяющейся частоты (УИЧ) является переменным током с основной частотой, равной частоте напряжения на выходе ПЧ, содержит высшие гармонические составляющие с частотой 5-со лч, 7-со пч,

11-со пч. Действующее значение тока увеличивается с увеличением

емкости кабеля между ПЧ и АД и частоты выходного напряжения ПЧ, причем в области относительных частот ПЧ выше 0,9 и емкости кабельной сети более 0,2 мкФ/фазу ток утечки превышает допустимое значение кратковременного тока.

Ток однополюсной утечки на участке постоянного тока (УПТ) содержит постоянную составляющую, величина которой зависит от уровня напряжения на выходе ПЧ, и переменную составляющую с утроенной частотой ПЧ - 3-со пч. Действующее значение тока не

зависит от знака полюса и увеличивается с увеличением частоты ПЧ ^ емкости кабеля между ПЧ и АД.

Для устранения влияния основной гармоники выходного напряжения ПЧ и его высших гармонических составляющих н; величину оперативного тока УЗО предложено изменять частот; оперативного тока УЗО по закону:

2-солч при 4л <ш лч <32л ; 0,5-солч прм солч > 32л , где со ОП - круговая частота оперативного тока.

лч

Разработано специальное УЗО, реализующее данный зако изменения частоты оперативного тока. УЗО включает источни оперативного тока (ИОТ), частота которого меняется по закону (28^ перестраиваемый фильтр, блок присоединения, исполнительный орга; и логический блок, осуществляющий переключение в соответствии (28).

В результате аналитического исследования рабочего контур УЗО получены уравнения для определения действующих значени! оперативного тока при различных параметрах защищаемой СИЧ блока присоединения УЗО и компенсирующего дросселя, служащел для компенсации емкостной составляющей оперативного тока ; рабочем диапазоне частот ПЧ при отсутствии и возникновенш однофазной утечки через сопротивление 1 кОм.

Из анализа зависимостей оперативного тока от параметро] изоляции сети установлено, что при небольших значениях емкост! (CV<0,I1 мкФ/фазу) и активного сопротивления изоляции силовоп

кабеля (30<ЯК<100 кОм/фазу) относительно земли изменение величины оперативного тока при изменении его частоты во всел диапазоне ИОТ несущественно и о'пределяется в основном активно! проводимостью изоляции, что делает необязательным компенсации емкостной составляющей оперативного тока в СИЧ с указанным! параметрами. При Rv^300 кОм/фазу и Су <0,11 мкФ/фазу величин; оперативного тока при изменении частоты в рабочем диапазон! частот ИОТ от 4 до 35 Гц изменяется в широких пределах, h¡ превышая, однако, своего значения при сопротивлении изоляции равном сопротивлению уставки срабатывания УЗО, что также делает необязательной компенсацию емкостной составляющей оперативногс тока в такой сети. При Ry^l МОм/фазу и Су>0,22 мкФ/фазу величине оперативного тока мало зависит от Rv, монотонно возрастая при егс увеличении. Показано, что в СИЧ, емкость которой 0,11<СК <0,2¿ мкФ/фазу, применение статической компенсации емкостно? составляющей оперативного тока целесообразно только в том случае если компенсирующий дроссель настраивается в резонанс с емкостьк: сети на нижней граничной частоте диапазона частот ИОТ.

В СИЧ, емкость которой Су^0,2 мкФ/фазу, нормальное функционирование УЗО возможно лишь при использовании автоматического компенсатора, когда индуктивность компенсирующего дросселя постоянно настраивается в резонанс с емкостьк сети во всем рабочем диапазоне частот ИОТ. Добротность компенсирующего дросселя не оказывает существенного влияния на

величину и характер изменения оперативного тока во всем диапазоне частот ЙОТ, причем это влияние тем меньше, чем больше емкость СИЧ.

Разработанное специальное УЗО применено в преобразовательной станции ПС-1 частотно-регулируемого электропривода комбайна КШ1КГУ. Экспериментальные исследования УЗО в производственных условиях на шахте 16-я Липковская АО "Тулауголь" показали его полную

работоспособность. Собственное время срабатывания УЗО при однофазной утечке на УПЧ и УИЧ или однополюсной утечке на УПТ через активное сопротивление 1 кОм ниже нормируемого техническими требованиями. Разработанное УЗО может быть применено в СИЧ без компенсации емкостной составляющей тока утечки, если суммарная емкость всех участков защищаемой СИЧ не превышает 0,15 мкФ/фазу.

Область применения УЗО с точки зрения протяженности защищаемых СИЧ может быть расширена путем применения специальных автоматических компенсаторов емкостных составляющих токов утечки и оперативного тока УЗО, учитывающих не только емкость сети, но и непостоянство рабочей частоты ПЧ и частоты оперативного тока УЗО.

Сопоставление зависимостей общего тока утечки (с учетом наложенного оперативного тока УЗО) в УИЧ СИЧ от частоты напряжения на выходе ПЧ, активного сопротивления изоляции силового кабеля и емкости его фаз относительно земли, а также параметров УЗО и сопротивления утечки, полученных аналитически и экспериментально, показало, что их расхождение не превышает 1012% при доверительной вероятности 0,95.

Основные научные и практические результаты исследований в виде разработанных методов и средств управления и защиты ЭП с ПЧ внедрены в частотно-регулируемых электроприводах механизма подачи комбайна КШ1КГУ, испытанном на шахте 16 -я Липковская АО "Тулауголь", механизма подачи комбайна К10ПМ, выпускаемом АО "Кран", породной канатной дороги, испытанной на шахте "Дубовская" АО "Тулауголь", гранулятора с автоматическими переключателями нагрузки (АПН-2, АПН-3), работающими в цехах Карбамид - 2,3 HAK "Азот", конвейерного питателя шахтной мельницы, работающего в технологической линии Суворовского рудоуправления АО "Огнеупор".

Внедрение результатов исследования позволило получить суммарный экономический эффект в размере 629,20 млн . руб. (в ценах июня 1995 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований разработаны научные положения, совокупность которых является новым достижением в развитии теории электромеханических и электротехнических комплексов и систем горных предприятий, на основе которых разработаны методы и средства управления и защиты электромеханическими системами горных машин с преобразователями частоты, обеспечивающие повышение их производительности, надежности и безопасность эксплуатации, и вкладом в решение научной проблемы, имеющей важное социальное и хозяйственное значение.

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем.

1. Разработанная математическая модель электромеханической системы горных машин с преобразователем частоты и комплекс алгоритмов и программ, обеспечивающих исследование переходных процессов в нормальных и аварийных режимах работы ЭМС отличается учетом взаимосвязи электромагнитных и электромеханических явлений в электрической -и механической частях ЭМС, нелинейности цепи намагничивания асинхронного двигателя, ступенчатого изменения напряжения на выходе ПЧ, нелинейного характера сил трения и переменной жесткости упругого звена.

2. Установленные вероятностная математическая модель нагрузки ЭП комбайна в виде стационарной нормальной случайной функции, обладающей эргодическим свойством, структура и количественные характеристики спектральных плотностей нагрузки ЭП при работе комбайна с тяговой цепью и БСП в разнообразных условиях эксплуатации позволили разработать рекомендации по снижению динамики нагружения ЭП и методы расчета параметров ЭП с учетом статистических свойств нагрузки, получить спектральные характеристики момента сопротивления ИО комбайна и обосновать возможность прогнозирования нагрузки ЭП.

3. Разработанный новый электропривод для горных машин с переменной жесткостью УЗ, отличается применением адаптивной параметрической САУ, параметры регулятора частоты и корректирующих обратных связей которой изменяются в функции измеренной величины жесткости по установленным законам, и позволяющей обеспечить стабильный предельный апериодический переходный процесс ИО машины при возмущающих воздействиях независимо от величины жесткости УЗ.

4. Установленные закономерности неравномерности нагружения двухдвигательного асинхронного ЭП при питании двигателей от

)бщего ПЧ позволили разработать метод регулирования частоты и шпряжения на выходе ПЧ, заключающийся в поддержании юстоянным отношения э.д.с. АД к частоте напряжения ПЧ для тиболее загруженного электродвигателя и обеспечивающий ювышение перегрузочной способности двухдвигательного ЭП в 1,2 ->,0 раза, и обосновать метод выравнивания нагрузок АД путем >егулирования частоты вращения электродвигателей ЭП при питании IX от индивидуальных ПЧ в диапазоне от 7 до 14% от номинальной [астоты вращения АД.

5. Разработанные новые способы управления шогодвигательным ЭП горных машин и реализующие их технические редства отличаются тем, что обеспечивают более полное огласование регулируемых механических характеристик ЭП' и 1еханических характеристик ИО машины путем формирования кскаваторной механической характеристики ЧРЭП привода [еремещения и применения разработанных систем непрерывной табилизации тока АД резания с оптимальным регулятором или корости подачи машины, автоматической проработки ИО машины вердых включений в разрушаемом пласте, и позволяют за счет (граничения динамических нагрузок привода, исключения повторных топорных режимов привода и срывов инвертора ПЧ повысить [адежность горных машин.

6. Разработанные новые способ и технические средства юдключения выбегающего АД к ПЧ резервированного ЧРЭП с юрмированием магнитного потока АД основаны на обеспечении при юдключении равенства частот и модулей векторов напряжения ПЧ и .д.с. АД при нахождении их в противофазе, с последующим, после юдключения, увеличением магнитного потока АД путем изменения спряжения ПЧ по экспоненциальному закону до номинальной еличины и позволяют снизить ударные токи и моменты системы ПЧ -^Д до номинальных значений и повысить надежность привода.

7. На основе установленных закономерностей переходных [роцессов двух - и трехфазного к.з. в кабельной сети между ПЧ и АД >азработаны новый метод защиты от к.з. и реализующее его стройство, отличающиеся тем, что факт к.з. определяется по опоставлению длительности времени несовпадения знаков единичных >ункций, полученных из мгновенных значений тока в звене юстоянного тока ПЧ и электромагнитной мощности АД, и ¡редложена методика расчета переходных процессов двух- и рехфазных к.з. в кабельной линии между ПЧ и АД с изменяющейся астотой напряжения.

8. На основе установленных закономерностей формирован! токов однофазной утечки на различных участках шахтной сети с П разработаны устройство защитного отключения, часто' оперативного тока которого изменяется в функции частоты н пряжения на выходе ПЧ так, что исключается влияние помех ( основной и высших гармоник напряжения ПЧ на работоспособное устройства, и методика определения действующего значения то; однофазной утечки при ее возникновении на участке изменяем« частоты сети с ПЧ, отличающаяся учетом высших гармоническ] составляющих напряжения ПЧ и позволяющая определять облас применения ЭМС с ПЧ по критерию безопасности в услови отсутствия компенсации емкостной составляющей тока утечки, статической и автоматической компенсацией емкостной с ставляющей тока утечки.

9. Основные научные и практические результаты исследовани? виде разработанных методов и средств управления и защи' электропривода с преобразователями частоты внедрены в частоти регулируемых электроприводах механизма подачи комбай КШ1КГУ, испытанном на шахте-. 16 Липковская АО "Тулаугол механизма подачи комбайна КЮПМ, выпускаемом АО "Кра: породной канатной дороги, испытанной на шахте "Дубовская" / "Тулауголь", гранулятора с автоматическими переключателя нагрузки (АПН-2, АПН-3), работающими в цехе Карбамид-2 НУ "Азот", конвейерного питателя шахтной мельницы, работающего технологической линии Суворовского рудоуправления / "Огнеупор".

Внедрение результатов исследования позволило получ! суммарный экономический эффект в размере 629,20 млн.руб. (в цеь июня 1995 г.)

Основные положения диссертации опубликованы в следукж работах:

1. Бабокин Г.И. Устранение автоколебательных процессов электромеханической системе при наличии нелинейности типа " сухое трение' Гравиинерциальные и измерительные приборы. - Тула, 1979. - с.59-62.

2. Бабокин Г.И. Спектральные характеристики момента сопротивления исполнительном органе выемочного комбайна.// Механизация горных работ угольных шахтах,-Тула, 1980.-е. 140-145.

3. Бабокин Г.И., Ребенков Е.С. Синтез оптимальной системы регулирова скорости подачи выемочного комбайна.// Динамика электромеханических сист Тула, 1980.-е. 62-66.

4. Бабокин Г.И. Рациональная жесткость привода бесцепной системы под очистного комбайна II Угольное машиностроение,- М., 1980 -№ 1.- с. 3-4.

5. Бабокин Г.И. Статистические характеристики нагрузки электропривода емочного комбайна // Электротехника - 1981, - № 2. - с. 43-46.

6. Бабокин Г.И. Анализ методов демпфирования колебаний в электромеханической системе с переменной жесткостью упругой связи. // Динамика и функционирование электромеханических систем.-Тула, 1987.-е.24-28.

7. Колесников Е.Б., Бабокин Г.И. Формирование экскаваторных характеристик частотно - регулируемого электропривода // Изв. вузов. Электромеханика. - 1987,-№ 6. - с. 83-88.

8. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Шпрехер Д.М. Зона действия защиты от коротких замыканий в сети с преобразователем частоты // Изв.вузов. Горный журнал, - 1988,-№6.-с. 95-98.

9. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Оценка неравномерности нагруження двухдвигательного частотно-регулируемого электропривода выемочных машин. // Электротехника.- 1988.- № 6,- с. 44-46.

10. Ребенков Е.С., Бабокин Г.И. Синтез параметров системы автоматического регулирования электропривода с переменной жесткостью упругой связи // Изв.вузов. Электромеханика,- 1989,- № 5.- с.99-106.

11. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б., Куницкий В.Г., Ставцев В.А. Частотно-регулируемый электропривод гранулятора.// Промышленная энергетика.- 1989, - № 2,- с. 20-21.

12. Бабокин Г.И. Исследование параметров частотно-регулируемого электропривода режущего органа // Динамика и функционирование электромеханических систем.- Тула,- 1989.- с. 19-22.

13. Бабокин Г.И. Выбор параметров многодвигательного регулируемого электропривода комбайна// Механизация горных работ на угольных шахтах. - Тула.-1989.- с.130-134.

14. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Шпрехер Д.М., Ставцев В.А. Повторное подключение асинхронного электродвигателя к преобразователю частоты// Изв.вузов. Горный журнал.- 1990,- № 4 .- с. 84 - 86

15. Бабокин Г.И., Куницкий В.Г., Колесников Е.Б., Саутов A.C., Ставцев В.А. Устройство автоматического переключения электродвигателя на резервный преобразователь частоты.// Промышленная энергетика,- 1990.- № 4,- с. 14-15.

16. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Куницкий В.Г., Колесников Е.Б., Ставцев В.А. Датчик аварийного состояния преобразователя частоты// Изв.вузов. Горный журнал,-

1991.-№ 1.-е. 87-89.

17. Локшинский С.Г., Гордиенко Ю.И., Исачкин В.В., Серов JI.A., Бабокин Г.И. Направления разработки и внедрения электрических систем подачи очистных комбайнов. - М.: ЦНИЭуголь, 1991. - 44 с.

18. Серов В.И., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Система управления частотно-регулируемым электроприводом подачи комбайна // Изв.вузов. Горный журнал,-

1992.-№6,-с. 93-96.

19. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И. Система защиты от коротких замыканий участка шахтной сети с частотно-регулируемым электроприводом. // Изв.вузов. Горный журнал.- 1992,- № 12.- с. 96-99.

20. Колесников Е.Б., Бабокин Г.И., Серов В.И. Система автоматического управления проработкой твердых включений исполнительным органом выемочного комбайна //Изв.вузов. Горный журнал,- 1992.- № 1,- с. 112-115.

21. Бабокин Г.И., Колесников Е.Б., Гаголин В.И. Применение частотно-регулируемого электропривода для конвейерного питателя мельницы // Промышленная энергетика.- 1993.- № 4,- с. 24-26.

22. Серов В.И., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Результаты шахтных испытаний частотно-регулируемого асинхронного электропривода механизма подачи очистного комбайна КШ1КГУ // Горный вестник.- 1993.- № 1.- с. 56-60.

23. Щуцкий В.И., Шпрехер Д.М., Бабокин Г.И. Исследование трехфазного короткого замыкания в участке кабельной сети между преобразователем частоты и асинхронным двигателем // Изв.вузов. Горный журнал,- 1993.- № 12,- с. 91 - 95

24. Бабокин Г.И.,Колесников Е.Б. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод механизма подачи очистного комбайна // Промышленная энергетика,-1993.-№3,-с. 17-19.

25. Бабокин Г.И.,Колесников Е.Б., Ребенков Е.С. Исследовние режима частотного пуска асинхронного электропривода горных машин // Изв.вузов. Электромеханика.- 1993.-№ 1.-е. 92-97.

26. Бабокин Г.И. Двухдвигательный электропривод с выравниванием нагрузки // Изв.вузов. Горный журнал.- 1995,- № 2.- с. 131-133. _

27. Ребенков Е.С., Бабокин Г.И. Исследование параметров автоколебаний в системе перемещения выемочных машин II Изв.вузов. Горный журнал. - 1994.-№ 1.-е. 95-99.

28. Ребенков Е.С., Бабокин Г.И. Синтез структур и определения параметров системы автоматического управления электропривода с переменной жесткостью упругого звена.// Электричество. 1995.- № 6.- с. 48-53.

29. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Куницкий В.Г. Исследование токов утечки в шахтной электрической сети с частотно - регулируемым электроприводом // Электробезопасность. - Челябинск. - 1995. - №2. - с.5 - 11.

30. Бабокин Г.И. Синтез параметров системы управления комбайном с частотно-регулируемым электроприводом подачи // Изв.вузов. Горный журнал.-1995,-№7.-с. 132-138.

31. W.I-Szezucij, G.I.Babokin, W.G.Kunickij. Badana prototupo wego urzadzenia do kontroli stanu izolacji siesi pradu przmiennego o zmiennej czestotliwosct // X miedzynarodova konfereneja naukowo-techniczna. Wroclaw,-1995.-е. 416-423.

32. A.c. 1256126, СССР, МКИ Н02 Р7174. Устройство для управления частотно-регулируемым многодвигательным электроприводом /Колесников Е.Б., Бабокин Г.И. -№ 3823447; Заяв.10.12.84; Опубл. 07.09.86, Бюл. №33.

33. A.c. 1241389, СССР, МКИ Н02 Р1/30, 7/42. Способ частотного управления асинхронным электродвигателем электропривода механизма режущего инструмента /Бабокин Г.И, Серов В.И., Колесников Е.Б.- № 3823450; Заяв. 10.12.84; Опубл. 30.06.86,Бюл. № 24.

34. A.c. 1319218, СССР, МКИ Н02 Р5/06. Устройство для демпфирования колебаний в электроприводе с упругой связью между двигателем и механизмом / Бабокин Г.И. - № 4023797; Заяв. 19.02.86; Опубл. 23.06.87, Бюл. № 23.

35. A.c. 1309245, СССР, МКИ Н02 Р7/42. Устройство для управления частотно-регулируемым электроприводом / Колесников Е.Б., Бабокин Г.И., Серов В.И., Колесников А.Б. - № 3985204; Заяв. 09.12.85; 0публ.07.05.87, Бюл. № 17.

36. A.c. 1317121, СССР, МКИ Е21 С 35/24. Способ регулирования скорости подачи комбайна / Бабокин Г.И. - № 3989853; Заяв. 10.12.85; Опубл. 15.06.87, Бюл. № 22.

37. A.c. 1336153, СССР, МКИ Н02 J9/06. Устройство для автоматического переключения нагрузки / Бабокин Г.И., Ставцев В.А., Ребенков Е.С., Колесников Е.Б., Шарыпин A.B., Куницкий В.Г.- № 3958540; Заяв. 01.10.85; 0публ.07.09.87, Бюл.№ 33.

38. A.c. 1344899, СССР, Е21 С35/34. Устройство автоматического егулирования скорости подачи угледобывающего комбайна / Бабокин Г.И., Солесников Е.Б.-№ 4014418; Заяв. 28.01.86; Опубл. 15.10.87, Бюл.№38.

39. A.c. 1355706, СССР, МКИ Е21 С35/24. Регулируемый электропривод тольного комбайна/ Бабокин Г.И., Колесников Е.Б., Серов В.И. - № 4014420; аяв.28.01.86; Опубл.ЗО. 11.87, Бюл. № 44.

40. A.c. 1390756, СССР, МКИ Н02 Р5/00. Электропривод / Бабокин Г.И. -fe 4138883; Заяв.24.Ю.86;Опубл. 23.04.88, Бюл.№ 15.

41. A.c. 1413696, СССР, МКИ Н02 Р5/06. Электропривод с демпфированием олебаний в упругой связи между механизмом и электродвигателем / Бабокин Г.И., Геров В.И., Ребенков Е.С.- № 4166596; Заяв.22.12.86; 0публ.30.07.88, Бюл.№ 28.

42. A.c. 1427477,СССР, МКИ Н02 Н7/26, Н02 Р7/42. Трехфазная автономная еть с защитой/ Бабокин Г.И., Щуцкий В.И., Шпрехер Д.М.- № 4166868; Заяв.24.12.86; )публ.30.09.88, Бюл.№ 36.

43. A.c. 1432663, СССР, МКИ Н02 J9/06. Устройство для автоматического [ереключения нагрузки / Бабокин Г.И., Куницкий В.Г., Колесников Е.Б., Ставцев J.A.- № 4221465; Заяв.06.04.87; Опубл. 15.06.88, Бюл. № 22.

44. A.c. 1485353, СССР, МКИ Н02 J9/06. Способ подключения асинхронного лектродвигателя к резервному преобразователю частоты/ Бабокин Г.И.- № 4145179; !аяв. 10.11.86; Опубл. 07.06.89, Бюл. № 21.

45. A.c. 1478831, СССР, МКИ Н02 Р7/74. Устройство определения фазы «кторов э.д.с. электродвигателя переменного тока /Бабокин Г.И., Жогов A.M., л-авцев В.А.,Колесников Е.Б.-№ 4615872;3аяв.05.12.88;0публ.07.10.90,Бюл.№ 37.

46. A.c. 1534738, СССР, МКИ Н02 Р7/42. Способ пуска частотно-управляемого [синхронного электродвигателя/ Бабокин Г.И., Колесников Е.Б., Чмир H.A., Сапустин А.П.- № 4422082; Заяв. 11.04.88; 0публ.07.01.90, Бюл.№ 1.

47. A.c. 1624652,СССР, МКИ Н02 Р7/42. Способ частотного управления [синхронным электродвигателем электропривода механизма режущего инструмента/ >абокин Г.И., Жогов A.M., Колесников Е.Б., Капустин А.П. № 4649967; 1аяв.05.12.88; Опубл.ЗО.01.91, Бюл. № 4.

48. A.c. 1683129, СССР, МКИ Н02 J9/06. Способ подключения асинхронного даигателя к резервному преобразователю частоты/ Бабокин Г.И., Щуцкий В.И., Гтавцев В.А,- № 4662342; Заяв. 15.03.89; 0публ.07.10.91 ,Бюл.№ 37.

49. A.c. 1731946, СССР, Е21 С35/34. Устройство управления .шогодвигательным механизмом подачи горной машины/ Бабокин Г,И. - № 4975254; !аяв.22.02.90; Опубл.07.05.92, Бюл.№ 17.

50. A.c. 1356102, СССР, МКИ Н02 НЗ/16. Устройство защиты от утечки тока в шектрическон сети переменного тока / Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б., Суницкий В.Г. - №4019783; Заяв. 6.02.86; Опубл. 30.11.87, Бюл. № 44.

51. Щуцкий В.И., Бабокин Г.И., Ставцев В.А. Повышение надежности и >езопасности электромеханических систем с преобразователями частоты. - М.: Недра, 1996.-169 с.

Список сокращений:

ГМ - горная машина;

АД - асинхронный двигатель;

ЭП - электропривод;

ЭМС - электромеханическая система;

ОК - очистной комбайн;

ЧРЭП - частотно - регулируемый электропривод.

ПЧ - преобразователь частоты.

САУ - система автоматического управления.

УЗ - упругое звено.

ИО - исполнительный орган.

БСП - бесцепная система подачи.

ИЭ - источник энергии.

ПИД - пропорциональный-интегральный-дифференциальный.

АПН - автоматический переключатель нагрузки.

ДАС - датчик аварийного состояния.

ШКС - шахтная кабельная сеть.

СИЧ - сеть изменяющейся частоты.

УПЧ - участок с промышленной частотой.

УИЧ - участок с изменяющейся частотой.

УПТ - участок постоянного тока.

УЗО - устройство защитного отключения.

ИОТ - источник оперативного тока.