Технические науки / 12. Автоматизированные системы управления на производстве

Каверин В.В., Авилов И.Д.

Карагандинский государственный технический университет,

Республика Казахстан

Разработка многофункционального стенда для исследования генераторных режимов асинхронного электропривода угледобывающего комбайна

С целью выпролнения экспериментальных исследований статических и динамических характеристик регулируемого асинронного с короткозамкнутым ротором электропривода механизма подачи угледобывающего комбайна разработан многофункциональный лабораторный стенд на базе управляемых преобразователей электроэнергии фирмы Siemens.

В процессе разработки стенда решались следующие задачи:

- определены режимы работы электропривода механизма подачи угледобывающего комбайна, требующие экспериментального исследования;

- разработана структурная схема стенда для исследования режимов работы электропривода механизма подачи угледобывающего комбайна;

- сконфигурирована структурная схема многофункционального стенда.

Необходимость исследования режимов работы электропривода обусловлена жесткими требованиями в широком ряде технологических особенностей эксплуатации, обеспечением безопасности, и надежностью работы.

Независимо от типа и конструктивного исполнения механизм подачи очистного комбайна должен удовлетворять следующим основным требованиям:

- регулирование скорости механизма подачи в двигательном и генераторном режимах работы;

- управление тяговым усилием;

- ограничение тягового усилия.

В настоящее время исследование характеристик регулируемого электропривода выполняется с использованием следующих методов:

- аналитический;

- моделирование с применением прикладных программ;

- физическое моделирование;

- с использованием заводских стендов;

- с использованием натурных образцов в промышленных условиях.

Применение того или иного метода в конкретных условиях определяется экономической рентабельностью, точностью и достоверностью результатов. Одним из самых экономически выгодных и точных методов является физическое моделирование.

С этой целью на кафедре Автоматизации производственных процессов Карагандинского Государственного технического Университета разрабатывается многофункциональный лабораторный стенд для проведения исследований характеристик работы регулируемого асинхронного электропривода в различных режимах. Структурная схема стенда представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема стенда

Структкрная схема включает в себя двигатель постоянного тока M1, создающий момент сопротивления или раскручивающий момент. Управление двигателем осуществляется с помощью блока широтно-импульсной модуляции A2 или управляемого выпрямителя A3. Исследуемый асинхронный электропривод состоит из двигателя M2 и управляемого преобразователя частоты A4. Измерение скорости вращения электродвигателей лабораторного стенда осуществляется тахогенератором BR1 и энкодером BR2. Так же схема включает контроллер AL2-2D A1, для формирования различных законов задающего и возмущающего воздействий. С помощью персональных компьютеров A5-A7 осуществляется регистрация, обработка и хранение текущих значений выходных координат лабораторного стенда.

Разрабатываемый стенд позволит вывполнить следующие экспериментальные исследования по определению статических и динамических характеристик в следующих режимах работы:

- пуска привода;

- остановки привода;

- реверсирование электропривода как в двигательном так и в генераторном режиме работы;

- установившиеся режимы для различных значений скорости, при движении по восстанию и под уклон, со статическим и высокодинамичным моментом нагрузки.

Режим пуска осуществляется без нагрузки и под нагрузкой посредством подачи единичного ступенчатого воздействия на управляющий вход асинхронного электропривода. Режим пуска под нагрузкой осуществляется путем перевода двигателя постоянного тока в режим динамического торможения, при пуске асинхронного электродвигателя без нагрузки цепь якоря двигателя постоянного тока разомкнута.

В соответствии с нормами безопасности величина тормозного пути механизма подачи очистного комбайна регламентирована S_Т<0,5м. Ограничение величины тормозного пути необходимо реализовать с использованием генераторных режимов.

Реверс электропривода, как и генераторные режимы работы осуществляются с учетом ограничения выходных координат электропривода, тока статора и электромагнитного момента на уровне номинальных значений.

В установившихся режимах момент сопротивления варьируется по средствам электропривода постоянного тока. А для генераторных режимов асинхронного электропривода электроприводом постоянного тока варьируется величина раскручивающего момента.

Чтобы обеспечить высокую достоверность результатов необходимо с высокой точностью определить все параметры физической модели. В программу исследований входят получение логарифмических амплитудно-частотные характеристик, проверка адекватности математических моделей, и принятых допущений.

Таким образом, в работе получены следующие результаты:

- разработана структурная схема многофункционального лабораторного стенда;

- дан анализ режимов работы привода угледобывающего комбайна;

- распределены функции электроприводов лабораторного стенда, для выполнения исследований соответствующих режимов работы механизма подачи;

- разработан алгоритм проведения экспериментальных исследований каждого режима работы механизма подачи угледобывающего комбайна на лабораторном стенде.

Использованная литература:

1. Глушко В. В. Характеристики режимов работы горных машин и их автоматическое управление. М., «Недра», 1973. 240 с.

2. Современное горно-шахтное оборудование: Ч. 1. Очистные комбайны: учеб. Пособие / И.Д. Тир, Ю.И. Климов, О.В. Тида, А.В. Зложинская; Карагандинский государственный технический университет. – Караганда: Изд-во КарГТУ, 2008. - 228 с.