Частотно-регулируемый электроприод механизма подачи, встроенный в электроблок комбайна Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

© Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников, 2003

УАК 621.316.726

Г.И. Бабокин, Е.Б. Колесников

ЧACTOTНO-PEГУЛИPУEМЫЙ ЭЛEKTPOПPИBOA МЕХАНИЗМА ПOAAЧИ/ BCTPOEННЫЙ В ЭЛEKTPOБЛOK ШМБАЙНА

Механизм подачи большинства современных выемочных комбайнов имеет два бесцепных движителя, каждый из которых приводится в движение от индивидуального асинхронного двигателя (АД). Питание двигателей осуществляется от преобразователя частоты (ПЧ), изменяющего частоту вращения АД.

ПЧ до последнего времени выполнялись на тиристорах. В связи с особенностями управления тиристорами габариты таких ПЧ во взрывозащищенном исполнении были достаточно велики, что заставляло располагать преобразователь на штреке.

В связи с появлением мощных ЮБТ-транзисторов на высокие напряжения появилась возможность создания ПЧ на напряжение 660/1140 В с существенно меньшими габаритами в сравнении с преобразователями на тиристорах. Это дало возможность располагать ПЧ непосредственно в электроблоке комбайна.

Встроенный частотно-

регулируемый электропривод подачи обладает следующими достоинствами. Отпадает необходимость применения специальной подстанции на штреке и силового кабеля, питающего элек-

тропривод подачи, что сокращает материальные затраты и значительно повышает надежность электропривода. Существенно сокращается участок кабельной сети с переменной частотой, что позволяет отказаться от специального устройства защиты от утечек и коротких замыканий.

Новомосковским институтом РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан встроенный частотнорегулируемый электропривод механизма подачи для очистных комбайнов типа 1КШЭ или КВП. На рис. 1 приведена его структурная схема.

Частотно-регулируемый электропривод выполнен на основе двухзвенного ПЧ, включающего неуправляемый выпрямитель В с емкостным фильтром С и автономный инвертор напряжения АИН с широтно-импульсной модуляцией на базе ЮБТ-транзисторов. Управление электроприводом осуществляется многофункциональной микропроцессорной системой управления МП СУ с развитым интерфейсом. К выходу ПЧ подключены два асинхронных двигателя АД1 и АД2механизма подачи.

ПЧ обеспечивает частоту выходного напряжения в диапазоне

от 1 Гц до 7О Гц, с пропорциональным регулированием частоты и напряжения до 50 Гц и при постоянстве напряжения в диапазоне 5О-7О Гц (двухзонное регулирование). Номинальное выходное напряжение ПЧ - 660 В. Установленная мощность ПЧ в длительном режиме работы 110 кВА.

Для обеспечения режима эффективного торможения при спуске комбайна под уклон преобразователь содержит в звене постоянного тока последовательно соединенные транзи-

сторный IGBT-ключ К и тормозной резистор R с мощностью рассеяния не менее 4 кВт.

Для контроля, регулирования и измерения электрических параметров электропривода в силовой части преобразователя включены датчики тока ДТ1, ДТ2 и напряжения ДН.

Управление электроприводом подачи обеспечивает микропроцессорная система управления, выполненная на базе микроконтроллера МК 10.1. Система управления обеспечивает закон частотного управления U/f = const с программированной коррекцией закона на низких частотах и два основных режима работы - ручной и автоматический.

В ручном режиме электропривод производит поддержание заданного значения выходной частоты, а, следовательно, скорости подачи комбайна за счет достаточной жесткости механических характеристик электродвигателей.

В автоматическом режиме электропривод обеспечивает регулирование выходной частоты с целью поддержания заданного значения скорости подачи посредством использования встроенного программного ПИ-регулятора. Система управления имеет регулируемую программно интенсивность изменения частоты при пуске и торможении электропривода.

Система управления обеспечивает следующие виды защит

Рис. 1. Структурная схема частотнорегулируемого электропривода механизма подачи очистного комбайна КВП

электропривода: от короткого

замыкания, от перегрузки по току, недопустимых перенапряжений на силовых элементах и от превышения напряжения в звене постоянного тока, от обрыва фазы, от превышения допустимой температуры силового блока преобразователя.

Микроконтроллер формирует трехфазные центрированные ШИМ-сигналы управления инвертором преобразователя час-

тоты, с программным регулированием "мертвого времени". Драйверы силовых транзисторных ключей и датчики тока и напряжения имеют гальваническую развязку с системой управления.

В процессе управления измеряются напряжение и ток шины постоянного тока. Их значения используются для защиты электропривода от перенапряжения и превышения тока. Защита по току осуществляется программно,

тогда как сигнал перегрузки по току использует специальный аварийный вход блокировки выходов ШИМ микроконтроллера. Объем электроблока комбайна с ПЧ составляет 0,18 м3, что в пять раз меньше объема тиристорного ПЧ.

Разработанный электропривод механизма подачи позволит существенно повысить надежность и производительность очистного комбайна в целом.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Бабокин Геннадий Иванович - профессор, доктор технических наук НИ РХТУ, зав. кафедрой “Электротехника”; проректор по научной работе.

Колесников Евгений Борисович -доцент кафедры “Электротехника”, кандидат технических наук.

© Г.И. Бабокин, А.И. Лазарев, 2003

УЛ К 621.31

Г.И. Бабокин, А.И. Лазарев

ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В ЦЕНТРАЛЬНОМ РЕГИОНЕ

■асВоящее время по ряду при-чрн^^сновными из которых являются ограниченность природных запасов топлива, загрязнение окружающей среды, отрицательные экологические последствия традиционной энергетики, перерывы в электроснабжении потребителей от внешней сети, рост тарифов на энергоносители, возрастает интерес к возобновляемым источникам электроэнергии. Поэтому в данной работе, на примере обследования природных ресурсов Тульской области, рассматриваются технические возможности применения возобновляемых источников энергии в центральном регионе Российской Федерации. Приводятся результаты обследования

плотин малых рек Тульской области, на основе которого дана оценка энергетического потенциала малых рек для административных образований: возможная выработка электрической энергии за год; тип применяемого источника энергии; конкретные места установки микрогидроэлектростанций (микроГЭС). По данным метеонаблюдений составлен ветроэнергетический кадастр Тульской области и определена область применения ветроэнергетических установок (ВЭУ), дана оценка ветроэнергетического потенциала Тульской области.

В большинстве случаев установленная электрическая мощность удаленных потребителей в

сельских районах не превышает 50 кВт. Такую электрическую мощность можно получить, используя энергопотенциал малых рек, существующих плотин и ветропотенциал с помощью микроГЭС мощностью до 100 кВт и ВЭУ.

Преимущества применения возобновляемых источников электрической энергии заключаются в следующем: экологическая безопасность - при монтаже и эксплуатации микроГЭС и ВЭУ не наносится вред окружающей среде, обеспечивается сохранение рыбохозяйственной значимости водоемов и источников водоснабжения; отсутствие затрат на энергоресурсы - газ, мазут, уголь и т.д.; соответствие вырабатываемого электрического тока требованиям к частоте и напряжению потребителей; возможность эксплуатации установок без привлечения людей за счет полной автоматизации.

Для того чтобы использовать возобновляемые источники электроэнергии необходимо, прежде всего, исследовать энергетический потенциал малых рек, суще-