Формирование закона частотного регулирования привода подачи очистных комбайнов

Основными параметрами привода подачи являются: диапазон регулирования скорости, необходимые тяговые усилия, а также перегрузочная способность, что существенно в связи со значительной динамикой нагрузки.

Рисунок 1 – Структурная схема частотно-регулируемого привода подачи

Статическое тяговое усилие привода подачи в соответствии с [3] определяется следующим образом:

,

(1)

где - коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления перемещению комбайна (принимается равным 1,4);

- угол падения линии забоя;

- коэффициент трения комбайна (о почву – 0,35; о направляющие конвейера – 0,21);

- масса комбайна;

- суммарная сила подачи на исполнительном органе;

- число исполнительных органов.

Закон частотного управления из условия сохранения перегрузочной способности при синусоидальной форме напряжения для идеализированного двигателя (активное сопротивление статора =0, ненасыщенная магнитная цепь двигателя, принудительное охлаждение) установлен М.П. Костенко и записывается следующим образом:

,

(2)

где и - напряжения на статоре;

и - частота статора;

и - электромагнитные моменты.

Изменение необходимого статического тягового усилия подачи незначительно для конкретных условий эксплуатации, в связи, с чем при реализации частотно-регулируемого привода подачи применяется закон регулирования (пропорциональное регулирование) без обратных связей (разомкнутая система). Так как в связи с требованиями безопасности привод подачи является двухдвигательным, использование замкнутых систем управления (как скалярных, так и векторных) затруднено.

Для анализа возможностей привода и выбора зависимости напряжения преобразователя от частоты необходимо воспользоваться системой уравнений, учитывающих функционирование синергетически связанных электронной, электромеханических и механических компонент частотно-регулируемого привода подачи.

Для расчета момента двигателя применена методика [5].

Формирование закона частотного управления выполняется методом итерации путем задания ряда значений частоты и напряжения (с шагом, равным 0,1 от величины , установленным экспериментально). Упомянутый закон для привода подачи комбайна УКД400 приведен на рисунке 3, значения напряжений превышают аналогичные данные для закона пропорционального регулирования ( ) в 1,1-1,7 раза для интервала изменения частоты статора от 2,5 до 50 Гц.

Рисунок 3 - Зависимости напряжения на выходе преобразователя от частоты (1- для закона пропорционального регулирования , 2 – для закона регулирования, обеспечивающего увеличение перегрузочной способности).

Рисунок 4 - Механические характеристики двигателя ЭКВ4-30-6-02 при частотном регулировании: 1, 2, 3, 4 – для закона регулирования ; 2', 3', 4' - для закона регулирования, обеспечивающего увеличение перегрузочной способности двигателя.

Рисунок 5 – Зависимости от скорости подачи тяговых усилий в режиме перегона , выемки , , (при сопротивляемости резанию 120, 240 и 360 Н/мм), допустимого усилия по нагреву двигателя , а также реализуемой перегрузочной способности (при сопротивляемости резанию 360 Н/мм).

Список литературы

1 Стадник Н.И., Сергеев А.В., Кондрахин В.П. Мехатроника в угольном машиностроении/Горное оборудование и электромеханика -2007.-№ 4 - С. 20-29.

2 Сургай Н.С., Виноградов В.В., Кияшко Ю.И. Производительность очистных комплексов нового технического уровня и пути ее повышения/Уголь Украины- 2001. - № 6 – С. 3-5.

3 КД 12.10.040-99 Изделия угольного машиностроения. Комбайны очистные. Методика выбора параметров и расчета сил резания и подачи на исполнительных органах.

4 Оценка и анализ силовых и энергетических параметров очистного комбайна УКД300 с частотным регулированием скорости подачи: отчёт о НИР. – ГП «Донгипроуглемаш», 2002. – 58 с. – Инв. № А/6370.

5 Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Автоматическое частотное управление асинхронными двигателями. - М.: Энергия, 1974. -328 с.

6 Математическая модель для определения нагрузок в опорно-направляющих устройствах и механизме перемещения очистного комбайна УКД300/Кондрахин В.П., Лысенко Н.М., Косарев А.В. и др.//Научные труды ДонНТУ. Вып. 99. Донецк: ДонНТУ, 2005. С. 111-120.

7 Решение научно-технических проблем при создании и внедрении современного горно-шахтного оборудования: сб. науч. тр. ГП «Донгипророуглемаш» под общей редакцией В.В. Косарева, Н.И. Стадника – Донецк: Астро, 2008. -800 с.