Введение к работе
Актуальность работы^ В современной энергетической программе Украины приоритет отдается энергосберегающим технологиям по сравнению с вводом новых энергетических мощностей. При проходке шахтных стволов наиболее энергоемким является шахтный подъем. В настоящее время проходческие подъемные машины (ППМ) оснащаются асинхронным электроприводом с реостатным регулированием. Принципиально этот привод отличается значительными потерями в роторных сопротивлениях при работе на пониженных скоростях. Однако, достоверные данные о к. п. д. этих подъемных установок и зависимости последнего от технологических факторов отсутствуют, гак и удельные нормы энергопотребления ППМ с таким электроприводом. Это делает актуальным исследование этих закономерностей и разработку мероприятий по снижению потерь. При этом необходимо учесть, что ППМ могут работать в условиях слабых сетей электроснабжения, характерных для начального периода строительства шахт.
Известны привода подъемных установок, исключающие потери в реостатах. Привод Г - Д обладает замечательным свойством - работа на малой мощности при низких скоростях происходит при снижении потребляемого тока, однако эта система привода не может быть рекомендована для ППМ из-за больших капиталовложений, а также для модернизации действующих подъемных установок. Принятые в стране в настоящее время тиристорные системы электропривода ТП-Д и частотные с асинхронным двигателем не обладают свойством снижать ток при работе на низких скоростях, что ведет к недопустимым снижениям напряжения за счет значительных реактивньк мощностей при пуске и движении на пониженной скорости в условиях слабых сетей. Таким образом имеет место противоречие между положительными энергосберегающими свойствами современных систем электропривода и их отрицательным влиянием на слабые сети, характерные для ППМ. Разрешение этого противоречия представляет актуальную практическую и научную задачу.
Диссертационная работа выполнялась на основании целегой комп-лекной отраслевой научно-исследовательской программы "Создать и внедрить комплексы передвижного оборудования и мобильных зданий для оснащения стволов и обустройства строительных площадок, обеспечивающие в 1990 году снижение трудоемкости строительно-монтажных работ на 25% и сокращения продолжительности оснащения на 50% по сравнению с уровнем 1985 года", утвержденной Минуглепромом СССР 26.11.85 г. (шифр 332205).
Цель Р_аботы:_ разработка асинхронного энергосберегающего электропривода действующей проходческой подъемной машины на базе источника напряжения низкой частоты.
Научная задача состоит в обосновании целесообразности питания асинхронных "вигателей действующих и вновь создаваемых ЇІГШ от преобразователя частоты при движении на низких коростях при сохранении реостатного разгона и прямого включслия двигателя на полной скорости, а также в разработке принципов управления приводом подъема в этих режимах и при. переходах мевду пикш при подъеме и спуске груза.
Основная идея работы заключается в применении с целью снижения злектропотреблешга в условиях слабых шахтных сетей питания подъемного двигателя ППМ от преобразователя частоты, включаемого через поникающий трансформатор, что обеспечивает исключение реостатных потерь и снижение потребляемого тока при длительной работе на пониженных скоростях.
Основные научные факторы и их новизна:
-
Определены технологические факторы, влияющие на к. п. д. ШШ с асинхронный реостатным электроприводом и установлены зависимости мевду этими величинами.
-
Обоснована целесообразность применения и определены требуемые параметры преобразователей частоты и питающих их поникающих тршісформаторов для всего диапазона применяемых ППМ с высоковольтным электроприводом.
-
Разработаны принципы управления ШШ при переходах от низкочастотной дотяжки к движению на полной скорости и наоборот в двигательных и тормозных режимах, нь. основе чего синтезированы структурные схемы узлов, управляющих электроприводом ШШ в соответствии с этими принципами.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: применением апробированных методов исследований л теоретическ"чи предпосылками, базирующимися на фундаментальных положениях теории электрических машин, элоктропривсча и автоматического управления; соответствием теоретических и экспериментальных данныг статических и динамических характеристик электропривода (отклонения не более 15. а также результатами испытаний, подтвердивших полученные выводы.
Значение работы. Научное значение рабо-ч состоит в обосновании метода и средств преодоления противоречий мевду энергетической эффективно^ .'ью работы тиристорных электроприводов на низкой скорости и отрицательным их влиянием при этом на слабую сеть ППМ.
Практическая ценность. В результате теоретических и эксперимен-та.ш. .х исследований разработан комплекс электрооборудования для модернизации действующих ПШ с асинхронным электроприводом, обеспечивающий существенное синение энергопотребления этих установок. В работе пишедены методы расчета и выбора основных элементов силовой
схемы этого электрооборудования, а также устройств управления ими, Разработанный электропривод может быть использован также для оснащения вновь создав; эмых ПГМ.
Реализация результатов работы. Разработан, испытан и подготовлен к эксплуатации экспериментальный образец электропривода проходческой подъемной машины типа ПР-6хЗ,4/0,6 с двумя асинхронными двигателями по 1000 кВт с частотной дотяжкой, установленной трестом "Донецкгаахтопроходка" на проходке воздухоподающего. ствола шахты им. Абакумова ГО "Донецкуголь".
Материалы диссертационной работы использованы ВНИИГМ им. М.!(. Федорова при модернизации действующей высоковольтной подъемной машины. Донецким научно-конструкторским центром ВНИИОМШС - при создании проектов модернизированных ППМ. На основе исследований был разработан и изго" :влен преобразователь частоты для сушильного барабана, испытанный на брикетной фабрике "Байдаковская" ПО "Александри-яутоль". На основе полученных результатов по заказу "осударственного комитета Украины по угольной промышленности в 1992 году начаты работы по организации серийного выпуска взрывобезопасных преобразователей частоты для подземных горных машин.
- Апробация работы. Материалы диссертационной работы .были представлены на республиканской научно-технической конференции по вопросам развития стационарных установок угольных шахт (Донецк, 1988), на Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы электротехники" (Москва,1989), на Международной конференции по электроэнергетике (Чехословакия,- Острава, 1990), на Международной конференции по технологии шахтного подъема (Польша, Гливице,1990), на Международной конференции по автоматизации технологических процессов шахт (Чехословакия, Острава,1990), на Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах и системах электроснабжения промышленности и транспорта" (Днепропетровск, 1990), на I Международном симпозиуме "Автоматическое управление энергообъектами ограниченной мощности" (Ленинград, 1991), на Всесоюзном научно-техническом совещании "Состояние и проблемы развития систем автономного электроснабжения^Суздаль, Ленинград,1991), на Международной конференции по электроприводу и силовой электронике (Чехословакия', Высокие Татры, 1990).
Публикации^ По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, б том числе 1 авторское свидетельство.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 78 наименований, 6 приложение, содержит 99 машинописных страниц основного текста, 30 рисунков и 14 таблиц.
