Частотно-регулируемый электропривод механизма подачи, встроенный в электроблок комбайна

Бабокин Геннадий Иванович; Колесников Евгений Борисович

станции 8 раз в сутки в течение всех дней года. Измерение скорости ветра осуществлялось на высоте 10-20 м с помощью анемометров, что соответствует высоте расположения ротора ВЭУ.

При обработке годовых диаграмм скорости ветра определялись: распределение скоростей за 5 лет; математическое ожидание или средняя годовая скорость ветра; продолжительность работы с различными скоростями ветра. Эти параметры позволяют судить о возможностях применения конкретных серийно выпускаемых ВЭУ. Было установлено, что среднегодовая скорость ветра изменяется для Тульской области от 4,89 до 5,25 м/с. При этом продолжительность действия ветра со средней скоростью ветра большей 4 м/с равна 69,6-75 % от продолжительности года, большей 6 м/с составляет 33,1-37,4 % от продолжительности года. Продолжительность действия ветра со средней скоростью более 8 м/с мала, и составляет 7,8-11,7 % от продолжительности года. Время полного штиля, когда средняя скорость ветра равна нулю по данным изме-

рений, составляет 5-6 % от полной продолжительности года.

Сопоставление данных ветроэнергетических параметров для Тульской области с техническими характеристиками вышускаемых отечественных и зарубежных ВЭУ [2, 3, 4] позволяет сделать следующие выводы: при среднегодовой скорости ветра более 5 м/с возможно эффективное применение только малых ВЭУ, работающих автономно (не подключенных к энергосистеме) и вырабатывающих электрическую энергию для электроснабжения малых деревень, хуторов и водоподъемных установок; максимальная единичная мощность ВЭУ может составлять величину 5-10 кВт; для получения большей мощности необходимо объединять несколько единичных ВЭУ в ветростанции; ВЭУ должна иметь структуру с резервным источником, в качестве которого может быть применен аккумулятор или дизель-генератор, если осуществляется электроснабжение жилых домов.

Потенциальная выработка электрической энергии ВЭУ в Тульской области в год для элек-

троснабжения около 80 отдаленных деревень, хуторов составит 20 тыс. кВт • час х 80 = 1600 тыс. кВт • час. Потенциальная выработка электрической энергии ВЭУ для водоснабжения деревень, ферм с/х предприятий Тульской области составит 15 тыс. кВт • час х 3 (деревни или фермы) х 10 (с/х предприятий в районе) х 15 (отдален -ных районов) = 6 750 тыс. кВт • час. Возможная суммарная выработка электрической энергии ВЭУ в Тульской области за год составит 8350 тыс. кВт • час, что соответствует экономии 2672 т у.т. при производстве электроэнергии.

Таким образом, микроГЭС и ВЭУ могут стать надежными, экологически чистыми, компактными, быстроокупаемыми источниками электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств, а также мельниц, хлебопекарен, водонапорных

станций, небольших производств, особенно в отдаленных, труднодоступных районах, где эксплуатация линий электропередач связана с большими затратами.

----------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бляшко Я.И. Опыт МНТО ИНСЭТ по созданию и экс плуатации оборудования для микро- и малых ГЭС /Теплоэнергетика, 1999, №2. - С. 26-29.

2. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электро оборудованию. - М.: Микхис, 1999. - 228 с.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------

Бабокин Геннадий Иванович - профессор, доктор технических наук, проректор по научной работе, НИ РХТУ. Лазарев Андрей Иванович- доцент, кандидат технических наук, НИ РХТУ.

3. Шпильрак Э.Э. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии. - М.: Энергия: экономика, техника экология, 1997, № 5. - С. 7-14.

4. Безруких П.П., Безруких П.П. (мл.) Что может дать энергия ветра. - М.: Энергия: экономика, техника экология, 2000, № 2. - С. 13-24.

УАК 621.316.726

Г.И. Бабокинн, Е.Б. Колесников ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОЛ МЕХАНИЗМА ПОЛАЧИ, ВСТРОЕННЫЙ В ЭЛЕКТРОБЛОК КОМБАЙНА

Механизм подачи большин- два бесцепных движителя, каж-

ства современных вы- дый из которых приводится в

емочных комбайнов имеет 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 электропривод 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 частотно-регулируемый 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 управле-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

ния МП СУ с развитым интерфейсом. К выходу ПЧ подключены два асинхронных двигателя АД1 и АД2 механизма подачи. ПЧ обеспечивает частоту выходного напряжения в диапазоне от 1 Гц до 70 Гц, с пропорциональным регулированием частоты и напряжения до 50 Гц и при постоянстве напряжения в диапазоне 50-70 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 транзисторный 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 по-

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

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, НИ РХТУ.

Текст научной работы на тему «Частотно-регулируемый электропривод механизма подачи, встроенный в электроблок комбайна»