Исследование системы выравнивания нагрузок электропривода скребкового конвейера Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© Г. И. Бабокин, Д. М. Шпрехер, Т.В. Насонова, 2004

УДК 621. 316. 726

Г.И. Бабокин, Д.М. Шпрехер, Т.В. Насонова

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗОК ЭЛЕКТРОПРИВОДА СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА

Семинар № 17

гл лектропривод конвейера является мно-^ годвигательным и включает головной и концевой приводные блоки соединенные бесконечной упругой тяговой цепью, к которой прикрепляются скребки, несущие груз. В процессе пуска, набросе нагрузки и установившемся режиме работы конвейера распределение нагрузки между головным и концевым приводами конвейера неравномерно. При этом причиной неравномерного нагружения головного и концевого приводов может быть статическая асимметрия нагрузки и динамические воздействия возмущений. Статическая асимметрия обусловлена следующими причинами: различием параметров асинхронного двигателя (АД) и кабельной сети, питающей АД; различным шагом цепи, вследствие разного удлинения и износа звеньев тяговой цепи; различным предварительным натяжением верхней и нижней ветвей цепи; различным передаточным отношением редукторов; различным местом приложения нагрузок - головной привод первым воспринимает нагрузку, концевой - с запаздыванием. Динамические воздействия, вызывающие неравномерное нагружение приводов, обусловлены: резким изменением момента нагрузки; различным во времени включением приводов при пуске; стопорением одной из ветвей цепи в результате преодолимого или непреодолимого заклинивания.

Оценка неравномерности нагружения от указанных факторов показала, что отношение моментов головного и концевого приводов может достигать: из - различия электрических параметров АД и сети до 1,42; при разности передаточных отношений редукторов - до 1,44; разнице делительной окружности звездочек -до 1,49; неравномерном удлинении цепи - до 2,1.

В результате неравномерного нагружения головного и концевого приводов конвейера в установившемся и переходных режимах работы головной привод работает в двигательном режиме, а концевой, кратковременно, - в генераторном режиме. Неравномерное нагружение головного и концевого приводов приводит к недоиспользованию установленной мощности привода конвейера на 30-50 %.

Предложена система управления электроприводом конвейера, обеспечивающая выравнивание нагрузок головного и концевого с применением частотно-регулируемого электропривода

(ЧРЭП) приводов [1]. Система управления включает датчик разности моментов АД, регулятор выравнивания нагрузок и логическую часть.

Исследование процессов выравнивания нагрузок осуществлено с помощью математической модели привода.

При составлении модели приняты следующие допущения: тяговый орган совместно с перемещаемым грузом, равномерно распределен по длине конвейера и представляется в виде п сосредоточенных масс, соединенных упруго-вязкими связями; тяговый орган воспринимает только растягивающие нагрузки; тяговый орган разбит на две подсистемы: первая включает головной привод с нижней тяговой цепью; приводной электродвигатель соединен с соответствующей звездочкой также упруго-вязкими связями. Допущения при составлении модели асинхронного двигателя общеизвестны.

В этом случае математическая модель двухдвигательного ЧРЭП конвейера представляется в виде системы дифференциальных уравнений:

Ыви = ©(4/ \Еви - иси - 1Ы * ^)/^;

Оиси ={їш - 1си)/С„;

= иК] - 1К] * Кк,

. = _Т * /? + /Л) * р * ^ ;

к рз 1 рз 1Крз^зшрз гп 1 рз

О&,з —

= {[3* рп *(^ X 1$ )/2] — Срз * (<Ррз 1'Ц! — <Р3^ — Ррз * (%у /Ц] — й^)}/3рз;

Оа^ =

= [С„ *(р„/^ -р,„) + @п *(ш„ /т, -ш,„)+л,„ *(Х^,, -X,,,,)]/3,„;

О^ =

= [С,2 * (<Р,2/Л2 “«О + Ар2 * (®Р2/^2 -«,2) + &,.2 * ($,.,.2 - Х.2.м)]/3„2,

оу1 = (^ -^гл )/ш;; Т = 1.2 •■■■п, где - 3=1,2 - номер привода; О = сС/С - оператор Лапласа; Ев, иС 1%, 1с - значения напряжений и токов элементов цепи выпрямителя и сглаживающего фильтра; Яф, Ьф, Сф - параметры цепи силового фильтра; и$ - вектор напряжения статора; 1$, 1р - векторы токов статора и ротора; ¥$, ¥р - векторы потокосцеплений статора и ротора; ЯХ, Яр - активные сопротивления статора и ротора; Ь$, Ьр, Ьм - полные индуктивности статора и ротора и индуктивность цепи намагничивания; Рп - число пар полюсов АД; фр, рзе, а,, а>зе - соответственно углы поворота и скорости вращения ротора АД и приводной звездочки; 3Р и 3Ж - соответственно моменты инерции ротора АД и приводной звездочки; г|- передаточное отношение редуктора; Ср, Рр - коэффициенты жесткости и вязкости связей между АД и приводными звездочками конвейера; г и п - соответственно номер и число сосредоточенных масс тягового органа; -

сумма сил, действующих на 1-ю массу тягового органа; ЕТрг - сила трения, действующая на 1-ю сосредоточенную массу; тг - 1-я сосредоточенная масса; V -скорость 1-й массы тягового органа; Х1зе1, Бп,зе1 -натяжения участков тягового органа между звездочкой головного привода и соответственно 1-й и п-й сосредоточенными массами; 8кзе2, Бзв2, к+1 - натяжения участков тягового органа между звездочкой концевого привода и соответственно к-й и (к+1)-й сосредоточенными массами, к = п/2■

тТ + шг - 2*Ь*q/п,если і < к; , - 2 * Ь * qo / п, если і > к,

где - тт, тг - сосредоточенные массы груза и тягового органа, q и qo - погонные массы груза и тягового органа, Ь - длина конвейера.

5зе11 - 2 , если і = 1;

Бп, п _ ^п Зв1 , если і = п;

= а к - 5зе2 к , если і = к;

Бзв2,к+1 _ 5 к+1,к+2 , еСЛи і — к + 1,

Бі-11 _ $і і+1 , в других случаях,

где- їі.ІІ - натяжение участка тягового органа между (1-1) и 1-й сосредоточенными массами.

= С *(хм -хі) + р*(Км - V),

где - С и р соответственно жесткость и вязкость участка тягового органа, Хі -линейное перемещение участка массы тягового органа.

С = Е * Ь / п; Р = Ь / п;

Е и ^ - соответственно модуль упругости и коэффициент вязкости тягового органа.

Сила трения или сила сопротивления перемещению рабочего органа на прямолинейном участке равна [2]:

ртр1 = ті * Е *®,- * ^8п(уі);

где Ші - коэффициент сопротивления движению тягового органа.

Г(ш_ + тТ )/Ші , если і < к ; где - ют и

[^т , если і > к ,

- соответственно коэффициенты сопротивления движению порожней и груженой ветви конвейера.

С помощью модели установлены оптимальные параметры регулятора выравнивания для статических и динамических режимов работы привода обеспечивающие равенство моментов АД. Оптимальные параметры регулятора проверены экспериментально на стенде электропривода конвейера.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чугреев Л.И. Динамика электропривода конвейера с цепным тяговым органом. - М.: Недра, 1976.160 с.

2. А.с 1731946, Е21 С35/34 Устройство

управления многодвигательным механизмом подачи горной машины/Бабокин Г.И. - № 4975254; Заявл. № 4975254; Заявл. 22.02.90; Опубл. 07.05.92, Бюл. № 17.

т

— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------

Бабокин Геннадий Иванович - доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой “Электротехника”. Шпрехер Дмитрий Маркович - кандидат технических наук, доцент кафедры “Электротехника”. Насонова Татьяна Васильевна - зав. кафедрой “Общетеоретические дисциплины”.

Новомосковский институт РХТУ.