АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ

Автор: Аниканов Андрей Иванович (магистр кафедры ГЗТиЛ ДонГТУ)

Улучшение качества продукции является одной из важнейших экономических и политических задач на современном этапе развития отечественного производства. Проблема качества включает в себя целый ряд более узких вопросов. К их числу относится обеспечение надежности и долговечности работы приводных механизмов технологического оборудования.
Одной из важнейших областей производства является топливно-энергетический комплекс, значительную часть которого составляет угольная промышленность. Важную роль в функционировании угольных предприятий играют транспортные цепочки, в которых в качестве преобразователя электрической энергии в механическую используется электропривод. Поскольку электропривод является основной частью горно-транспортных машин, то производительность машин и всего горного предприятия, надежность и эффективность их работы зависит прежде всего от степени совершенства электропривода.
Реализация регулируемого привода позволяет обеспечить преимущества электропривода, которые не обеспечиваются другими условиями. Только регулируемый привод может обеспечить наилучшую техническую скорость и производительность, наилучшие условия работы с точки зрения динамических процессов, наименьшие энергозатраты, возможность автоматизации мащины.
Асинхронные взрывозащищенные электродвигатели в настоящее время являются одним из основных элементов привода горно-транспортных машин.Нерегулируемые асинхронные электродвигатели с короткозакмкнутым ротором обладают предельной простотой конструкции при высоких механических и энергетических характеристиках, имеют высокую надежность, удобны в эксплуатации и обслуживании.
Рассматриваемые в данной диссертации вопросы, связанные с совершенствованием асинхронных взрывозащищенных электродвигателей с короткозокмкнутым ротором и разработкой системы регулирования, являются актуальными на этапе разработки электроприводов горно-транспортных машин. Тема разрабатывается по согласованию с ГХК "Шахтерскантрацит" и Донецким энергомеханическим заводом.
При разработке технических решений, направленных на повышение надежности и долговечности, необходимо широко использовать систематизацию информации по проблемам и задачам обеспечения надежности. В данной работе рассмотрена классификация отказов электродвигателей, рассмотрено распределение отказов асинхронных электродвигателей. Рассмотрев распределение отказов асинхронных взрывозащищенных электродвигателей, можно сделать вывод, что наибольшая часть отказов электродвигателей с короткозакмкнутым ротором приходится на обмотку статора; междуфазные и витковые замыкания, пробой изоляции, снижение сопротивления изоляции вызваны чаще всего дефектами изготовления, применением некачественных материалов, нарушением технологических режимов работы, неправильной эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом. Большое количество отказов наблюдается в подшипниковых узлах. Причиной их возникновения является некачественный монтаж, неудовлетворительная эксплуатация, недостаточное техническое обслуживание, низкая квалификация обслуживающего персонала.
В работе при помощи теории вероятностей и математической статистики было произведено определение потребности в мероприятиях, связанных с повышением долговечности и надежности асинхронных взрывозащищенных электродвигателей.Проанализировав поступление в ремфонд Донецкого энергозавода пришли к выводу что приорететным направлением усовершенствование электродвигателей типов ЭДКОФ, АИУМ мощностью 55кВт и ЭДКОФ мощностью 110кВт.
В работе рассмотрены особенности эксплуатации электроприводов горно-транспортных машин;факторы, оказывающие влияние на надежность и долговечность электродвигателей, входящих в состав электропривода. Факторы, влияющие на надежность условно разделены на две группы: внешние и внутренние. Внешние факторы рассматривают воздействие окружающей среды на объект; внутренние рассматривают процессы, происходящие внутри оболочки электродвигателя. На основе анализа условий эксплуатации и факторов, влияющих на надежность произведено обоснование требований к электроприводам горно-транспортных машин.
Рассмотрены процессы, протекающие в беличей клетке ротора. Проведенные теоретические исследования позволили разработать модель рабочего процесса в беличей клетке ротора. Установлена безразмерная зависимость, характеризующая процесс вытеснения тока и его влияние на ток короткого замыкания.
В работе были рассмотрены основные закономерности, характеризующие асинхронную электрическую машину с массивным ротором, теоретически изучены характеристики и свойства этой машины. Произведено сравнительное сопоставление параметров машины с массивным ротором и обычной асинхронной машины. Рассмотрена возможность использования массивного ферромагнитного ротора в асинхронной электрической машине, входящей в состав привода горно-транспортных машин.
Регулирование скорости машин и механизмов можно осуществить механическим способом - изменением передаточного отношения редукторов, цепных передач, с помощью гидравлических и фрикционных муфт. Однако в условиях горного производства данные методы экономически невыгодны. Наибольшее применение находят электрические способы регулирования скорости, осуществляемые изменением схемы включения электродвигателя, параметров цепи двигателя или параметров питающего напряжения.
В работе произведен анализ средств регулирования скорости и выбран один из перспективных способов. Рассмотрены положительные и отрицательные стороны применения данного способа в приводах горно-транспортных машин.
Электрическое регулирование скорости позволяет вести технологический процесс в наилучшем режиме и сравнительно легко автоматизировать этот процесс, повысить производительность, долговечность, экономичность работы машин, качество продукции, а также упростить конструкцию машины за счет устранения сложных и громоздких преобразовательных устройств.
Регулирование скорости становится особенно необходимым при разработке и внедрении средств комплексной механизации и автоматизации, для которых основными требованиями является повышение надежности и долговечности, поддержание оптимального режима работы.
Угловая скорость асинхронных двигателей несколько ниже синхронной угловой скорости.При постоянной частоте сети для заданного скольжения развиваемый асинхронным двигателем момент пропорционален квадрату напряжения питания. Так как установившийся режим работы наступает при равенстве моментов двигателя и нагрузки, то скольжение ротора зависит от момента нагрузки и напряжения питания. Поэтому регулировать угловую скорость можно плавным изменением напряжения при неизменной частоте. По мере снижения напряжения статора угловая частота уменьшается, однако при этом снижается максимальный момент двигателя, поэтому при постоянном моменте нагрузки диапазон регулирования ограничен.
В настоящее время снижение напряжения достигается путем применения тиристорных устройств, которые имеют существенные преимущества при сравнимой стоимости чем регулирование внешним сопротивлением или дросселем насыщения. Несмотря на наличие охладителей, тиристорные устройства являются более компактными и имеют значительно меньшую массу. Они характеризуются также более высоким кпд и быстродействием, которое составляет всего половину периода сети. Кроме того, тиристорные устройства, выпущенные различными изготовителями, являются взаимозаменяемыми.
Основная схема включения тиристоров, которая используется в регуляторах переменного тока, состоит из двух тиристоров в фазе, соединенных встречно-параллельно и управляемых симметрично, т.е. в одинаковые моменты каждого полупериода. При включении таких узлов в цепи статора и регулировании интервалов проводимости тиристоров можно изменять действующее значение приложенного к двигателю напряжения от нуля до номинального. При этом двигатели питаются напряжением прерывистой формы, а их токи содержат значительные гармоники. Однако для малой и средней мощности(примерно до 75кВт), режимы работы двигателей оказываются приемлемыми.
В работе разработаны рекомендации по конструктивному исполнению электродвигателей и средств регулирования скорости, рассмотрены и проанализированны действующие стандарты на взрывозащищенное и рудничное электрооборудование.
Определен экономический эффект от мероприятий по повышению надежности и долговечности электроприводов горно-транспортных машин.
Научная значимость диссертации заключается в том, что в ней:

• впервые рассмотрены безразмерные зависимости, характеризующие вытеснение тока в беличей клетке ротора;
• исследовано явление выплавления клетки ротора;
• обоснованны методы повышения надежности.

• разработаны рекомендации по повышению надежности и долговечности электроприводов;
• исследована возможность применения массивного ферромагнитного ротора в асинхронных взрывозащищенных электродвигателях произведен анализ конфигурации пазов беличей клетки ротора;
• разработан способ регулирования скорости асинхронных электродвигателей и возможная конструкция данного устройства.