33.21-5-05я73
A22
УДК 622.012:002.2-52
Автоматизация процессов подземных горных работ / Под ред. проф. А. А. Иванова. - К.; Донецк: Вища шк. Головне изд-во, 1987.-328 с.
Стр. 98-100.
5.2. Регуляторы нагрузки очистных комбайнов
Основные принципы автоматизации выемочных машин, сформулированные в 30-е годы коллективом специалистов под руководством академика А. Н. Терпигорева, отражали уровень техники того времени и предусматривали два варианта автоматизации режимов работы добычных машин — минимальный и максимальный. Минимальный вариант предусматривал поддержание потребляемой двигателем мощности на заданном уровне за счет регулирования скорости подачи при постоянной скорости резания. Максимальный вариант — поддержание потребляемой мощности на заданном уровне одновременным и независимым регулированием скоростей резания и подачи.
В последующие годы в результате разработки мощных электродвигателей для добычных машин возникли дополнительные варианты автоматизации [21].
Распространение получили САУ очистными комбайнами, реализующие минимальный вариант автоматизации, так как до сих пор не создан надежный вариатор для регулирования скорости резания.
Наиболее надежны и практичны из промышленных регуляторов, реализующих минимальный вариант, серия САДУ Ворошиловградского филиала института Гипроуглеавтоматизация и серия ИПИР НПО Автоматгормаш. Современная реализация минимального варианта автоматического регулирования нагрузки характеризуется органическим сочетанием двух режимов с автоматическим переходом из одного в другой:
стабилизация нагрузки за счет изменения скорости подачи с учетом ограничений по транспорту, интенсивности выделения метана, скорости возведения крепи и других факторов;
стабилизация скорости подачи при неизменной скорости резания с ограничением по перегрузочной способности у привода и названным выше факторам.
При эксплуатации комбайнов предпочтителен второй режим. Это, с одной стороны, обусловлено низкой производительностью средств доставки, а с другой — не всегда четкой организацией работ в лаве и на участке. Однако даже в этом случае блок регулятора, стабилизирующий нагрузку, должен обладать высокими динамическими свойствами, особенно для машин, оснащенных двигателями повышенной мощности.
Этот вариант автоматизации предполагает использование в качестве регулируемых параметров нагрузку (для систем регулирования по мощности) на валу двигателя резания или скорость подачи (для систем с постоянной производительностью).
Измерять нагрузку непосредственно на валу двигателя трудно, поэтому здесь используются косвенные методы, т. е. измеряются другие величины, характеризующие нагрузку. Контролируемая величина должна обеспечивать: однозначную связь с нагрузкой двигателя; постоянную перегрузочную способность двигателя при колебаниях напряжения в сети (давления в гидросистеме) и нагреве двигателя; возможность создания простого по конструкции, допустимого к применению в шахтах измерительного элемента; принципиальную возможность построения регуляторов высокой чувствительности и необходимого быстродействия; дистанционную передачу выходной величины.
При разработке регулятора необходимо учитывать, что в шахтной силовой сети наблюдаются большие колебания напряжения при пуске и изменении нагрузки двигателей работающего оборудования, поскольку мощность участковых трансформаторов соизмерима с мощностью работающих комбайновых двигателей, а длина кабелей велика.
В асинхронных электродвигателях с короткозамкнутым ротором в качестве управляемых величин для построения регуляторов нагрузки используют: момент на валу двигателя, потребляемую мощность, усилие в элементах режущей части, скольжение двигателя и ток статора.
В регуляторах, использующих момент на валу или потребляемую мощность, предусматривают довольно сложные корректировки по питающему напряжению, так как для участковой сети характерны значительные его снижения. В этом случае поддержание постоянного момента на валу с помощью регулятора приводит к уменьшению перегрузочной способности двигателя, так как Мкр ~ U2 и вероятность опрокидывания двигателя возрастает.
Если регулятор стабилизирует потребляемую мощность, то в силу зависимости
уменьшение напряжения U приведет к возрастанию силы тока.
Нагрев обмоток, как известно, пропорционален I2, и, следовательно, температура двигателя увеличивается обратно пропорционально U2 .
Регуляторы, основанные на использовании усилия в элементах режущей или подающей частей, практически не применяются, так как эти усилия включают в себя много составляющих, не связанных с нагрузкой двигателя (трение о почву, сопротивление погружаемой массы и т. д.).
Скольжение ротора двигателя, с информационной точки зрения, является вполне приемлемой управляемой величиной, потому что каждому значению момента нагрузки соответствует определенная скорость вращения ротора nс, а следовательно, и скольжение
где n0 — обороты холостого хода.
Если регулятор поддерживает постоянное скольжение, то обеспечивается и постоянство момента нагрузки двигателя. При изменении питающего напряжения возможность перегрева и уменьшения перегрузочной способности двигателя исключается.
Несмотря на перечисленные достоинства этого метода, авторегуляторы стабилизирующие скольжение, на современном уровне развития элементной базы оказываются громоздкими (в них трудно вводить коррекцию по ограничивающим факторам), что затрудняет их реализацию.
Ток статора — наиболее приемлемая управляемая величина, которая в автоматических системах стабилизации нагрузки достаточно точно соответствует потребляемой эффективной мощности и удовлетворяет большинству предъявляемых к ней требований. При снижении напряжения сети тепловой режим двигателя не изменяется, а перегрузочная способность его уменьшается пропорционально первой степени напряжения. К тому же, применяя корректировку по напряжению сети, можно сохранять перегрузочную способность двигателя в значительном диапазоне колебаний напряжения.
Чувствительными элементами в системах регулирования по току, как правило, являются трансформаторы тока.