Введение к работе
Актуальность темы. При разработке электромеханических систем экскаваторов, как и других технических объектов, четко различаются два этапа: этап принятия оптимальных технических решений и этап выпуска комплекта документации. Первый этап - наиболее ответственный и наукоемкий. Для таких сложных и дорогостоящих объектов, как горнодобывающие экскаваторы, при разработке перспективных систем главных электроприводов целесообразно применение специализированных компьютерных средств поддержки принятия оптимальных технических решений.
Сравнительный технике-экономический анализ систем электропривода, общие тенденции развития электропривода в мире свидетельствуют, что неизбежно постепенное вытеснение экскаваторных электроприводов постоянного тока частотно-регулируемыми электроприводами переменного тока с асинхронным двигателем.
Достоинства данного электропривода основываются прежде всего на известных преимуществах асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором перед двигателем постоянного тока.
За последнее время одна из ведущих экскаваторостроитедьных фирм США BUCYRUS-ERIE выпустила серию одноковшовых экскаваторов-лопат и экскаваторов - драглайнов, оснащенных электроприводами основных механизмов по системе автономный инвертор напряжения (на гапираемых тиристорах) с широтно-импульсной модуляцией - асинхронный двигатель (АИН с ШИМ-АД) Фирмы GENERAL ELECTRIC.
Практический опыт фирмы BUCYRUS-ERIE в целом подтверждает преимущества электроприводов переменного тока и целесообразность обстоятельных системных исследований на математических моделях многосвязной электромеханической системы главных механизмов экскаватора с частотно-регулируемыми электроприводами АИН с ШИМ-АД, так как они, как минимум, помогли бы избежать затрат на модернизацию электрической схемы-силового канала, за счет оптимизции его параметров на предпроектной стадии.
Известна разработанная в МЭИ среда DragCAD, которая ориентирована на электроприводы постоянного тока.
В СНГ в настоящее время нет законченных разработок экскаваторных
электроприводов по системе АИН с ШИМ-АД, однако в данном направлении ведутся исследовательские работы в АО "ЭЛЕКТРОСИЛА", НИИТЯЖМАШ АО "УРАЛМАШ", МЭИ и других организациях. Создание компьютерного инструмента для автоматизции этих исследований является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка компьютерной среды для системного моделирования, исследований и оптимизации электромеханических систем глазных приводов экскаваторов-драглайнов средней производительности с электроприводами по системе АИН с ШИМ-АД.
Поставленная цель потребовала решения следующих вадач:
разработка математической модели системы электропривода АИН с ШИЫ-АД, синтез структуры системы управления, обеспечивающей требуемые для экскаваторов статические и динамические характеристики;
разработка математической модели энергетических процессов в многосвязной, шюгодвигательной системе электроприводов;
модернизация компьютерной среды DragCAD в части упомянутых математических моделей и встроенной базы данных;
проведение системных исследований в модернизированной DragCAD, с целью определения оптимальных характеристик системы электроприводов, параметров основных элементов, показателей эффективности системы электроприводов и экскаватора в целом.
Методика проведения исследований. В работе применены положения теории автоматизированного электропривода, теории автоматического управления, методы математического имитационного моделирования; известные результаты теоретических иследований и их сопоставления с экспериментами, проведенными на экскаваторе ЭШ-6/45.
Моделировавние выполнено с применением ПЭВМ типа IBM PC/AT.
Научная новизна. Новизной обладает версия среды DragCAD для регулируемых асинхронных электроприводов экскаваторов-драглайнов. Впервые, для данного объекта, поставлен и решен вопрос компьютерной поддержки принятия оптимальных технических решений по параметрам систем электроприводов АИН с ШИМ-АД на Сазе системного моделирования многосвязной электромеханической системы основных приводов экскаватора-драглайна.
Практическая ценность и реализация работы. Среда DragCAD обеспечивает автоматизации системных исследований, высокую достоверность получаемых результатов при создании перспективной для экскаваторов-драглайнов системы электропривода АКН с ШИМ-АД.
Квалифицированное применение DragCAD дает возможность. сократить сроки разработки, избежать оякбок при принятии основных технических решений по параметрам силовой части электроприводов и системы регулирования, существенно сэкономить затраты на доводку опытного образца экскаватора с электроприводами АНН с ШИМ-АД.
Работа доведена до уровня програзлгаой среды, работающей под управлением MS DOS на IBM PC/AT, которая имеет доступный интерфейс, не требующий от пользователя специальных знаний в области программирования и вычислительной техники.
Потенциальными потребителями DragCAD являются научно-исследовательские и проектные организации заводов "УРАЛМАШ", "КРАСТЯШАШ", "ЭЛЕКТРОСИЛА" (Россия), "НКШ" (Украина) и др.. ВУЗЫ.
Апробация работы. Основные положения и ревулътаты работы докладывались и обсуждались на заседании НТС АО "аіЕКТРОСИЛА". на заседании кафедры Автоматизированного электропривода МЭИ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 76 наименований; содержит 144 страниц основного текста, 54 рисунков, 4 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка компьютерной среды поддержки проектирования электромеханической системы асинхронных электроприводов основных механизмов экскаваторов - драглайнов средней производительности
