Скребковый конвейер - основное транспортное средство в очистном забое угольной шахты. Он может иметь один или два электропривода 1 на одном или обоих концах рештачного става 2 (рис.1). Каждый его привод может содержать от одного до двух приводних блоков 3. В состав каждого приводного блока входят соединенные кинематически асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 4, гидромуфта 5 и редуктор 6. Основным назначением гидромуфты является обеспечение плавности пуска электропривода конвейера, защита скребковой цепи 7 от порыва при заклинивании. Однако, практика эксплуатации показывает, что эти функции гидромуфта выполняет не достаточно эффективно.

Эксплуатация скребкового конвейера отличается значительной интенсивностью разгона тягового органа, наличием значительных моментов сопротивления, которые изменяются в широком диапазоне и существенно увеличиваются на интервале начала движения скребковой цепи, частыми стопорениями цепи. В процессен эксплуатации возможны отключения приводов конвейера при наличии груза на рештачном ставе, что приводит к существенному повышению момента сопротивления при последующем пуске и в ряде случваев – препятствует осущетсвлению пуска приводных двигателей.

Анализ конструкций перспективных моделей скребковых конвейеров, включая возможные варианты применения электромагнитных муфт скольжения, показывает свидетельствует об отсутствии технических решений, позволяющих автоматически выявить несостоявшийся пуск конвейера и устранить его заштыбовку. Анализ способов и устройств управления скоростным режимом асинхронного двигаеля показывает, что повсеместно применяемый частотнгый способ управления позволяет развивать электромагритный момент не выше критического, что не достаточно для выполнения автоматической рачштыбовки рештачного става конвейера. Однако, удовлетворительными показателями отличается принцип квазичастотного электропитания асинхронного двигателя.

Таким образом, актуальность данного исследования обусловлена высокой вероятностью заштыбовки забойного скребкового конвейера, пусков полностью загруженного конвейера, что может привести к остановке двигателя и последующему его отказу. Расштыбовка конвейера вручную сопряжена со значительной трудоёмкостью.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей магистерской работы является снижение трудоёмкости эксплуатации шахтного забойного скребкового конвейера и увеличение его ресурса за счет научного обоснования параметров и разработки устройства автоматической расштыбовки конвейера на основе использования режима квазичастотного электропитания приводных асинхронных двигателей.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ устройства и особенностей эксплуатации шахтного забойного скребкового конвейера;

- проанализировать технические возможности известных способов управления скоростным режимом асинхронного двигателя, включая режим квазичастотного управления;

- исследовать электромеханические свойства системы «тиристорный коммутатор – асинхронный двигатель» в режиме квазичастотного управления;

- обосновать алгоритм управления электроприводом конвейера при выполнении его автоматической расштыбовки;

- разработать структурную и принципиальную схемы устройтства управления автоматической расштыбовкой скребкового конвейера;

Объектом исследования являются электромеханические свойства асинхронного двигателя в составе электропривода скребкового конвейера при управлении в режиме квазичастотного электропитания.

Предметом исследования является процессы в системе «тиристорный коммутатор - асинхронный двигатель» при квазичастотном управлении скоростным режимом двигателя.
Методы исследований. Теоретические исследования основываются на теории электрических машин, электропривода, теории переходных процессов, методе пространственного вектора, теории математической статистики. [1]

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ:

Во введении обоснована актуальность темы магистерской работы, приведены основные положения, которые определяют научное и практическое значение результатов исследований.

В первом разделе рассматривается шахтный скребковый конвейер как объект исследования. Благодаря значительной протяженности и наличию упругого звена – скребковой цепи, конвейер является объектом с распределёнными параметрами, что определяет конфигурацию его структурной схемы (рис.2). Учитывая, что пуск асинхронного электропривода отличается значительными ускорениями, а стопорения скребковой цепи – высокой интенсивностью роста растягивающих усилий, приводные блоки скребкового конвейера оснащены гидромувтами, предназначенными для повышения плавности пуска конвейера и защиты его скребковой цепи от порыва при заклинивании.

Практика эксплуатации показывает не достаточные функциональные возможности гидромуфт из-за не способности передать высокий вращающий момент на малых скоростях и высокой собственной инерционности. Анализ новейших разработок в области конвейерного транспорта свидетельствует об устойчивой тенденции к применению двухскоростных асинхронных двигателей. Однако, технические решения, позволяющие выявить остановку конвейера из-за технологических перегрузок и автоматически выполнить его расштыбовку – отсутствуют.

В разделе проанализированы разнообразные способы управления скоростным режимом асинхронных двигателей, включая частотное, реостатное и каскадное управление. Установлена принципиальная возможность решения задачи автоматической расштыбовки конвейера путём использования квазичастотного управления асинхронным двигателем.

Во втором разделе выполнены теоретические исследования процессов в системе «силовой тиристорный коммутатор – асинхронный двигатель» при квазичастотном управлении. Выполнено обоснование алгоритма переключения групп тиристоров силового коммутатора, в соответствии с которым из полуволн фазных напряжений сети формируются полуволны трёхфазной системы квазисинусоидальных напряжений низкой частоты. Установлено, что условием симметрии формы этих напряжений в фазах и полуволнах является соотношение между частотой сети и частотой модуляции квазисинусоидальных напряжений fc/fm = 6n 1, где n – число натурального ряда. При этом, знак (-) соответствует обратному порядку чередования фаз квазисинусоидальных напряжений по сравнению с чередованием фаз напряжений сети. Следовательно, квазичастотное электропитание позволяет в 5 и в 7 раз снизить скорость асинхронного двигателя и, при этом выполнить его реверс без контакторного реверсирования входных напряжений сети.

Выполнен гармонический анализ фазных квазисинусоидальных напряжений, построены механические характеристики асинхронного двигателя, на основании чего сделан вывод о том, чото в режиме квазичастотного управления двигатель развивает удвоенный электромагнитный момент, находясь на устойчивых частях механических характеристик и работая на предельно низких скоростях, уменьшенных в 7 раз (прямое направление вращения) и в 5 раз (обратное направление вращения).

Исследованы процессы формирования квазисинусоидальных токов с учётом влияния ЭДС вращения двигателя, специально разработанной компьютерной моделью установлен характер изменения магнито-движущих сил и их влияние на формирование ЭДС вращения в квазичастотном режиме. В результате определены параметры допустимой продолжительности квазисинусоидального электропитания двигателя.

В третьем разделе выполнена алгоритмизация устройства автоматической расштыбовки шахтного скребкового конвейера, разработаны схемные решения устройства выявления заштыбовки, устройства квазичастотного управления двигателем привода конвейера и устройства формирования команд управления квазичастотным преобразователем и контактором привода. Приведены эксплуатационные требования к разработанному устройству и обоснованы факторы экономической эффективности. [2]

ВЫВОДЫ:

Таким образом, режим квазичастотного электропитания обеспечивает устойчивую пониженную частоту вращения ротора и может использоваться для реализации ступени пониженной скорости привода при пуске, что позволит повысить безопасность работ в забое. Кроме того, квазичастотное электропитание обеспечивает пуск асинхронного двигателя при повышенном моменте.

Следовательно, одним из направлений совершенствования привода является отказ от использования применяемых в настоящее время гидромуфт и замена их на полупроводниковые коммутаторы в качестве преобразователей напряжения питания двигателя.

Результатом дальнейших исследований станет более детальное исследование возможностей квазичастотного режима на основе уточнений математической и компьютерной модели асинхронного электропривода скребкового конвейера. Реализация математической модели будет произведена с помощью современного компьютерного обеспечения.

Примечание

При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2011 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Литература:

1. Маренич К.Н. Асинхронный электропривод горных машин с тиристорными коммутаторами.- Донецк: ДонГТУ, 1997. – С. 22-24 28-29

2. А.с. 1288856 СССР, МКИ Н02М7/00. Устройство для управления трехфазным полупроводниковым коммутатором квазисинусоидального напряжения / И.Т. Сидоренко, К.Н. Маренич, В.В. Люсый (СССР) - №3814792/24-07. Заявл. 22.11.1984. Опубл. 07.02. 1987. Бюл. №5

• ДонНТУ
• Портал магистров ДонНТУ