Научная статья на тему 'СРАВНЕНИЕ ДВУХ ВАРИАНТОВ ПУСКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА'

СРАВНЕНИЕ ДВУХ ВАРИАНТОВ ПУСКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
149
42
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕНТОЧНЫЙ КОНВЕЙЕР / АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / ПРЯМОЙ И ЧАСТОТНЫЙ ПУСК / УСИЛИЕ НАТЯЖЕНИЯ ЛЕНТЫ / РАБОЧАЯ И ХОЛОСТАЯ ВЕТВЬ / МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДА / BELT CONVEYOR / INDUCTION MOTOR / DIRECT AND FREQUENCY STARTING / BELT TENSION FORCE / OPERATING AND IDLE BRANCH / ELECTRIC DRIVE MODEL

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Павлов Владимир Евгеньевич

Цель - исследование энергетических и эксплуатационных параметров ленточного конвейера при двух способах пуска: прямом и частотном. Учитывая нелинейность математического описания механической части ленточных конвейеров и приводного асинхронного двигателя, анализ пусковых режимов проводился методом нелинейного дифференциального исчисления с заменой эквивалентных масс сосредоточенными. Расчеты проводились на моделях с применением MATLAB. Установлено, что применение частотного преобразователя для конвейера позволяет: при пуске двигателя уменьшить в 4,7 раза максимальный ток; в 2,5 раза максимальный момент; в 1,52 раза максимальный момент сил сопротивления на валу двигателя; в 8,68 раза максимальное значение потерь мощности в обмотке статора; в 10,2 раза суммарную мощность потерь; в 2,9 раза потребляемую из сети мощность; в 3,4 раза величину потерь энергии в обмотке статора; в 3 раза суммарные потери энергии; в 1,25 раза потребляемую из сети энергию; в 3 раза максимальное ускорение ленты; в 3 раза значения перерегулирования во время переходных процессов по величинам набегающих усилий натяжений ленты на различных участках конвейера; в 1,875 раза время переходных процессов по величинам набегающих усилий натяжений ленты на различных участках конвейера. Разработанная математическая модель ленточного конвейера позволяет получить количественные оценки энергетических и эксплуатационных параметров установки при двух способах пуска: прямом и частотном. Применение частотного пуска конвейера позволяет в три раза сократить потери энергии в двигателе и уменьшить его нагрев, уменьшает более чем в три раза максимальные значения усилий натяжений ленты на различных участках конвейера.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Павлов Владимир Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPARISON OF TWO STARTING OPTIONS FOR CONVEYOR BELT ELECTRIC DRIVE

The purpose of the paper is to study the energy and operational parameters of a belt conveyor under two starting methods: direct and frequency. Taking into account the non-linearity of the mathematical description of belt conveyor mechanical part and induction motor drive, the analysis of starting modes is carried out by the method of nonlinear differential calculus where equivalent masses are replaced with the discrete ones. The calculations are performed on the models using MATLAB. It is found out that the use of a frequency converter for the conveyor allows to reduce the maximum current by 4.7 times when starting the motor; by 2.5 times the maximum moment; by 1.52 times the maximum moment of resistance forces on the motor shaft; by 8.68 times the maximum value of power losses in stator windings; by 10.2 times the total power losses; by 2.9 times the power consumed from the network; by 3.4 times the amount of energy losses in the stator windings; by 3 times the total energy losses; by 1.25 times the energy consumed from the network; by 3 times the maximum acceleration of the belt; by 3 times the overshooting values during transients by the values of leading tension forces of the belt on various sections of the conveyor; by 1.875 times the transients duration in terms of the leading tension forces of the belt on different sections of the conveyor. The developed mathematical model of the belt conveyor makes it possible to obtain quantitative estimates of energy and operational parameters of the installation under two starting methods: direct and frequency. The use of frequency start-up of the conveyor allows to decrease motor energy losses by 3 times. It also reduces motor heating as well as decreases the maximum values of belt tension forces on various sections of the conveyor by more than three times.

Текст научной работы на тему «СРАВНЕНИЕ ДВУХ ВАРИАНТОВ ПУСКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЛЕНТОЧНОГО КОНВЕЙЕРА»

Оригинальная статья / Original article |/-\,

УДК 621.314 Г

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1069-1079

Сравнение двух вариантов пуска электропривода ленточного конвейера

© В.Е. Павлов

Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия

Резюме: Цель - исследование энергетических и эксплуатационных параметров ленточного конвейера при двух способах пуска: прямом и частотном. Учитывая нелинейность математического описания механической части ленточных конвейеров и приводного асинхронного двигателя, анализ пусковых режимов проводился методом нелинейного дифференциального исчисления с заменой эквивалентных масс сосредоточенными. Расчеты проводились на моделях с применением MATLAB. Установлено, что применение частотного преобразователя для конвейера позволяет: при пуске двигателя уменьшить в 4,7 раза максимальный ток; в 2,5 раза максимальный момент; в 1,52 раза максимальный момент сил сопротивления на валу двигателя; в 8,68 раза максимальное значение потерь мощности в обмотке статора; в 10,2 раза суммарную мощность потерь; в 2,9 раза потребляемую из сети мощность; в 3,4 раза величину потерь энергии в обмотке статора; в 3 раза суммарные потери энергии; в 1,25 раза потребляемую из сети энергию; в 3 раза максимальное ускорение ленты; в 3 раза значения перерегулирования во время переходных процессов по величинам набегающих усилий натяжений ленты на различных участках конвейера; в 1,875 раза время переходных процессов по величинам набегающих усилий натяжений ленты на различных участках конвейера. Разработанная математическая модель ленточного конвейера позволяет получить количественные оценки энергетических и эксплуатационных параметров установки при двух способах пуска: прямом и частотном. Применение частотного пуска конвейера позволяет в три раза сократить потери энергии в двигателе и уменьшить его нагрев, уменьшает более чем в три раза максимальные значения усилий натяжений ленты на различных участках конвейера.

Ключевые слова: ленточный конвейер, асинхронный двигатель, прямой и частотный пуск, усилие натяжения ленты, рабочая и холостая ветвь, модель электропривода

Информация о статье: поступила в редакцию 18 марта 2020 г.; поступила после рецензирования и доработки 19 августа 2020 г.; принята к публикации 30 октября 2020 г.

Для цитирования: Павлов В.Е. Сравнение двух вариантов пуска электропривода ленточного конвейера. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 5. С. 1069-1079. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1069-1079

Comparison of two starting options for conveyor belt electric drive

Abstract: The purpose of the paper is to study the energy and operational parameters of a belt conveyor under two starting methods: direct and frequency. Taking into account the non-linearity of the mathematical description of belt conveyor mechanical part and induction motor drive, the analysis of starting modes is carried out by the method of nonlinear differential calculus where equivalent masses are replaced with the discrete ones. The calculations are performed on the models using MATLAB. It is found out that the use of a frequency converter for the conveyor allows to reduce the maximum current by 4.7 times when starting the motor; by 2.5 times the maximum moment; by 1.52 times the maximum moment of resistance forces on the motor shaft; by 8.68 times the maximum value of power losses in stator windings; by 10.2 times the total power losses; by 2.9 times the power consumed from the network; by 3.4 times the amount of energy losses in the stator windings; by 3 times the total energy losses; by 1.25 times the energy consumed from the network; by 3 times the maximum acceleration of the belt; by 3 times the overshooting values during transients by the values of leading tension forces of the belt on various sections of the conveyor; by 1.875 times the transients duration in terms of the leading tension forces of the belt on different sections of the conveyor. The developed mathematical model of the belt conveyor makes it possible to obtain quantitative estimates of energy and operational parameters of the installation under two starting methods: direct and frequency. The use of frequency start-up of the conveyor allows to decrease motor energy losses by 3 times. It also reduces motor heating as well as decreases the maximum values of belt tension forces on various sections of the conveyor by more than three times.

Vladimir E. Pavlov

Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia

ISSN 1814-3520

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(5):1069-1079

1069

Keywords: belt conveyor, induction motor, direct and frequency starting, belt tension force, operating and idle branch, electric drive model

Information about the article: Received March 18, 2020; revised August 19, 2020; accepted for publication on October 30, 2020.

For citation: Pavlov VE. Comparison of two starting options for conveyor belt electric drive. Vestnik Irkutskogo gosudar-stvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2020;24(5): 1069—1079. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-5-1069-1079

ВВЕДЕНИЕ

Ленточные конвейеры, относящиеся к механизмам непрерывного транспорта, находят применение в различных отраслях хозяйства. Конвейер представляет собой упругую электромеханическую систему, поэтому при пуске ленточных конвейеров происходит распространение упругих колебаний вдоль ленты. Лента является наиболее дорогой частью конвейера [1], а колебания при пуске установки сокращают срок ее службы.

Эффективность пускового процесса асинхронного электропривода конвейеров оценивается различными показателями [2-6]. Снижение электрических потерь позволит уменьшить нагрев двигателя и увеличит срок его службы.

Использование преобразователей частоты позволяет плавно запустить один или несколько асинхронных двигателей (АД), что положительно влияет как на ресурс двигателя, так и на качество питающей сети [7, 8]. Так при прямом пуске АД возникает пусковой ток, в 5-7 раз превышающий номинальный. Этот ток создает ударные механические нагрузки, передаваемые через редуктор на конвейер. Ударные нагрузки могут привести к пробою изоляции и повреждению обмоток статора двигателя, а также к разрушению соединительных валов и муфт, редукторов и другим поломкам. Так же пусковой ток снижает напряжение питающей сети, а это отрицательно влияет на устойчивость работы всех потребителей данной сети, особенно в случае их электроснабжения от сетей ограниченной мощности.

Математическое описание процессов в механической части ленточного конвейера зависит от его геометрических размеров, весовой нагрузки отдельных участков, податливости тянущего органа, сил трения и наличия

участков изгиба ленты [9, 10]. Податливость механических связей обусловливает колебательность переходных процессов и дополнительные нагрузки на элементы системы [1113]. Особенности решения таких задач рассматриваются в различных работах [14-19].

Для решения сложных задач расчета переходных процессов применяются методы компьютерного моделирования [20].

Цель работы - получить количественную оценку энергетических и эксплуатационных параметров ленточного конвейера при двух способах пуска: прямом и частотном.

МОДЕЛЬ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА КОНВЕЙЕРА

Модель системы электропривода (рис. 1) состоит из: модели преобразователя частоты ПЧ с задатчиком интенсивности пуска ЗИ; модели асинхронного двигателя АД; блока измерения Блок; модели конвейера КОНВЕЙЕР. Данные конвейера были приведены в [20].

Модель конвейера, построенная на основании диаграммы натяжений ленты конвейера в режиме пуска [20], приведена на рис. 2. В модели учитываются геометрические размеры и углы наклона отдельных участков ленты конвейера, их весовая нагрузка, механическая инерционность рабочей и холостой ветвей конвейера, воздействие сил трения, определяющих величину ускорения а. В модели определяются скорость ленты v и координата перемещения х, четыре силы воздействия: Тнб1, Тнб 2, Тнб 3, Тнб 4.

Модель двигателя. Было использовано математическое описание асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в форме уравнений Парка-Горева1, записанных во вращающихся координатах:

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(5):1069-1079

Рис. 1. Модель системы электропривода конвейера Fig. 1. Model of the conveyor electric drive system

Рис. 2. Модель конвейера Fig. 2. Conveyor model

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020'24(5):1069-1079

TT _ T ' diSX

U SX = LS

dt

+ risx LSP jsY

- —RX - KP™-RY ;

T D

USY = LS S + riSX + LSP1iSX dt

- у —RY + RX ;

T D

к

Usx + LS P1*SY + Kr ^^RX + KRPP—R

T D

iSX

r (t;S+1)

к

USY - LS®lhX ^^RY - KrPP-R

T D

iSY

r (T'S +1)

-; (2)

^^RX = [KRRRiSX + К - PP)—RY ]

T

TrS +i

d— 1

0 = —^ + Wrx - KRRRISX + (Pi - Pv)WRY ; (1)

dt T

^^RY = [KrRJsy + (p1 - Pp)—RX ]

T

x D

TRS +1

d— 1

0 = —^ + - — RY - KrRRISY - ( - pp)—RX;

dt T

М - Мс

p =

JS

3

M = - PKR (—rxISY - — RY*SX );

Jdp=M - Mc, dt

где и^, и^, ¡^, проекции статорных значений напряжения и тока; Ум, Фт- проекции потокосцепления ротора; ш - угловая частота вращения ротора; р - число пар полюсов двигателя; М - электромагнитный момент, развиваемый двигателем; Мс и J - моменты сил сопротивления и инерции на валу двигателя.

Остальные параметры модели рассчитываются на основе данных Т-образной схемы

2

замещения асинхронного двигателя .

Систему уравнений (1) можно преобразовать в операторную форму Лапласа и затем определить значения проекций тока статора и потокосцепления ротора на оси координат, а также решить уравнение движения:

гг- L

где T=— - электромагнитная постоянная

L

R

R электромаг-

Rr

статорной обмотки; T = нитная постоянная роторной обмотки;

L,2

Ln

r = (R + KR); L = L -

v s R R' ' s s

KR = Lk-

R Ln

S - оператор Лапласа; RS, 1-м, Ы - параметры схемы замещения.

Математическая модель асинхронного двигателя конвейера, составленная по уравнениям (2), приведена на рис. 3.

Вращающий момент и скорость электропривода являются для модели конвейера входными параметрами, позволяющими формировать переходные процессы в механической части установки.

r

1Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: учебник для вузов. Изд. 3 -е. М.: Высш. шк., 2001. 327 с.

2Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в МаАаЬ 6.0: учеб. пособ. СПб.: Корона-принт, 2001. 320 с.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(5):1069-1079

Рис. 3. Математическая модель асинхронного двигателя типа 4А200L2У3 во вращающейся системе координат Fig. 3. Mathematical model of 4A200L2U3 type induction motor in a rotating coordinate system

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Модель блока измерений. «Блок» (рис. 4) рассчитывает по электрическим (ток, напряжение) и механическим (скорость, момент) параметрам системы электропривода следующие величины: мощность вращения (механическую) Рмех; потребляемую двигателем из сети активную мощность Р1; суммарные потери в двигателе Рп; энергию, потребляемую из сети W1; механическую энергию двигателя Wмех; энергию суммарных потерь в двигателе W; цикловой КПД; потери в меди статора Р1М, которые рассчитываются через активное сопротивление обмотки ста-

тора и проекции вектора тока статора на оси Х и У.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Было проведено сравнение переходных процессов (осциллограмм) по различным параметрам электропривода и механизма при прямом и частотном пусках ленточного конвейера с загруженными рабочими участками.

На рис. 5 показаны переходные процессы по току статора, угловой частоте вращения и моментам двигателя при прямом (рис. 5 а) и частотном (рис. 5 Ь) пусках.

Рис. 4. Модель блока измерений «Блок» Fig. 4. Model of Blok measuring unit

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020'24(5):1069-1079

Рис. 5. Переходные процессы по току статора, угловой частоте вращения ш, моментам вращения М и сил сопротивления на валу двигателя Мс при прямом (а) и частотном (b) пусках ленточного конвейера с

загруженными рабочими участками Fig. 5. Transients by the stator current, angular rotation frequency ш, rotation moments M and resistance forces on the motor shaft Мс during direct (a) and frequency (b) starting of a belt conveyor with loaded working sections

Анализ полученных осциллограмм позволяет определить, что:

- при прямом пуске время переходного процесса по скорости двигателя до установившегося значения равно 8 с, при частотном пуске 25 с;

- максимальный пусковой ток при прямом пуске 800 А, а при частотном пуске 170 А;

- максимальный момент двигателя при прямом пуске 600 нм, а при частотном пуске 240 нм;

- максимальный момент сил сопротив-

ления на валу двигателя при прямом пуске 235 нм, а при частотном пуске 155 нм.

На рис. 6 показаны изменения во времени механической мощности, потерь мощности в обмотке статора, суммарной мощности потерь и потребляемой из сети мощности при прямом (рис. 6 а) и частотном пусках (рис. 6 Ь).

Анализ полученных осциллограмм позволяет определить, что:

- максимальное значение потерь мощности в обмотке статора при прямом пуске 30,8 кВт, а при частотном пуске 3,35 кВт;

b

Рис. 6. Осциллограммы механической мощности, потерь мощности в обмотке статора, суммарной мощности потерь и потребляемой из сети мощности при прямом (а) и частотном (b) пусках ленточного

конвейера с загруженными рабочими участками Fig. 6. Waveforms of the mechanical power, power losses in stator windings, total power losses and power consumed from the network under direct (a) and frequency (b) starting of the belt conveyor with loaded working sections

а

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020'24(5):1069-1079

- суммарная мощность потерь при прямом пуске 77 кВт, а при частотном пуске 7,55 кВт;

- максимальное значение потребляемой из сети мощности при прямом пуске 121 кВт, а при частотном пуске 41,7 кВт.

На рис. 7 показаны полученные на модели осциллограммы КПД, потерь энергии в обмотке статора, суммарных потерь энергии, потребляемой из сети и механической энергии при прямом (рис. 7 а) и частотном пусках (рис. 7 b).

Анализ полученных осциллограмм позволяет определить, что за 100 c работы:

- значение потерь энергии в обмотке статора при прямом пуске 286 кДж, а при частотном пуске 83,8 кДж;

- суммарные потери энергии при прямом пуске 726 кДж, а при частотном пуске 238 кДж;

- потребляемая из сети энергия при прямом пуске 4230 кДж, а при частотном пуске 3370 кДж.

На рис. 8 показаны переходные процессы хода, скорости и ускорения ленты конвейера при прямом (рис. 8 а) и частотном (рис. 8 Ь) пусках конвейера с загруженными рабочими участками.

а b

Рис. 7. Осциллограммы коэффициента полезного действия, потерь энергии в обмотке статора, суммарных потерь энергии, потребляемой из сети и механической энергии двигателя при прямом (а) и частотном (b) пусках

ленточного конвейера с загруженными рабочими участками Fig. 7. Waveforms of the efficiency coefficient, energy losses in the stator windings, total energy losses consumed from the network and mechanical energy of the motor under direct (a) and frequency (b) starting of the belt conveyor

with loaded working sections

b

Рис. 8. Переходные процессы хода, скорости и ускорения ленты конвейера при прямом (а) и частотном (b) пусках

ленточного конвейера с загруженными рабочими участками Fig. 8. Transients of the conveyor belt stroke, speed and acceleration under direct (a) and frequency (b) starting

of the belt conveyor with loaded working sections

а

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(5):1069-1079

Анализ осциллограмм на рис. 8 позволяет определить:

- за 100 с лента конвейера при прямом пуске перемещается на 192 м, а при частотном пуске - на 177 м;

- разгон ленты конвейера до скорости 2 м/с происходит быстрее при прямом пуске (за 7,5 с), чем при частотном (за 25 с);

- процесс разгона колебательный с разными ускорениями: при прямом пуске ускорения изменяются от -0,88 до 2,23 м/с2; при частотном от -0,023 до 0,725 м/с2.

На рис. 9 приведены изменения во времени сил воздействия на отдельных участках ленты (Тнб1, Тнб 2, Тнб 3, Тнб 4) при прямом (рис. 9 а) и при частотном (рис. 9 Ь) пусках конвейера с загруженными рабочими участками.

Анализ осциллограмм на рис. 9 позволяет определить:

- установившееся значение Тнб1 = 9090 Н; при прямом пуске воздействие Тнб1 изменяется с перерегулированием G% = 101,2%, время регулирования составляет 75 с; при частотном пуске - перерегулирование G% = 32,9%, время регулирования составляет 40 с;

- установившееся значение Тнб2 = 8430 Н; при прямом пуске воздействие Тнб2 изменяется с перерегулированием G% = 113%, время регулирования составляет 75 с; при частотном пуске перерегулирование G% = 36,7%, время регулирования составляет 40 с;

- установившееся значение Тнб3 = 24877 Н; при прямом пуске воздействие Тнб3 изменяется с перерегулированием G% = 39,5%, время регулирования составляет 75 с; при частотном пуске перерегулирование G% = 12,86%, время регулирования составляет 40 с;

- установившееся значение Тнб4 = 26847 Н; при прямом пуске воздействие Тнб4 изменяется с перерегулированием G% = 38%, время регулирования составляет 75 с; при частотном пуске перерегулирование G% = 12,3%, время регулирования составляет 40 с.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Было проведено сравнение переходных процессов по различным параметрам электропривода и механизма при прямом и частотном пусках ленточного конвейера с загруженными рабочими участками. Исследования показали, что:

- максимальный пусковой ток при прямом пуске в 4,7 раза больше, чем при частотном;

- максимальный момент двигателя при прямом пуске в 2,5 раза больше, чем при частотном;

- максимальный момент сил сопротивления на валу двигателя при прямом пуске в 1,52 раза больше, чем при частотном;

- максимальное значение потерь мощности в обмотке статора при прямом пуске в 8,68 раза больше, чем при частотном;

а b

Рис. 9. Осциллограммы сил воздействия на отдельных участках ленты (Тнб1, Тнб 2, Тнб 3, Тнб 4) при прямом (а) и частотном (b) пусках ленточного конвейера с загруженными рабочими участками Fig. 9. Waveforms of impact forces on individual sections of the belt (Тнб1, Тнб 2, Тнб 3, Тнб 4) under direct (a) and frequency (b) starting of the belt conveyor with loaded working sections

- суммарная мощность потерь при прямом пуске в 10,2 раза больше, чем при частотном;

- потребляемая из сети мощность при прямом пуске в 2,9 раза больше, чем при частотном;

- значение потерь энергии в обмотке статора при прямом пуске в 3,4 раза больше, чем при частотном;

- суммарные потери энергии при прямом пуске в 3 раза больше, чем при частотном;

- потребляемая из сети энергия при прямом пуске в 1,25 раза больше, чем при частотном;

- максимальное ускорение ленты при прямом пуске в 3 раза больше, чем при частотном;

- время переходных процессов по величинам набегающих усилий натяжений ленты

на различных участках конвейера при прямом пуске в 1,875 раза больше, чем при частотном;

- значения перерегулирования во время переходных процессов по величинам набегающих усилий натяжений ленты на различных участках конвейера при прямом пуске в 3 раза больше, чем при частотном.

Таким образом, разработанная математическая модель ленточного конвейера позволяет получить количественные оценки энергетических и эксплуатационных параметров установки при двух способах пуска: прямом и частотном. Применение частотного пуска конвейера позволяет значительно сократить потери энергии в двигателе и уменьшить его нагрев, уменьшает натяжение ленты и увеличивает ее срок службы.

Библиографический список

1. Метельков В.П., Либерман Я.Л. К вопросу о выборе режима пуска ленточного конвейера // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 2. С. 54-59. https://doi.org/10.18503/2311 -8318-2019-2(43)-54-59

2. Куземкин Д.М., Довгяло В.А. Способы снижения динамических нагрузок в конструкциях ленточных конвейеров (обзор) // Горная механика и машиностроение. 2014. № 3. С. 73-85.

3. Костылев А.В., Цибанов Д.В. Формирование квазиоптимального закона управления асинхронным электроприводом со скалярной САР // Вестник национального технического университета «Харьковский политехнический институт»: сб. науч. тр. Серия: Проблемы автоматизированного электропривода: теория и практика. Харьков: Изд-во НТУ «ХПИ», 2013. № 36. С. 226-227.

4. Браславский И.Я., Костылев А.В., Цибанов Д.В. Исследование оптимальных пусковых процессов в системе «реальная сеть - ПЧ - АД» // Электротехника. 2012. № 9. C. 35-39.

5. Ковальчук М.С., Поддубный Д.А. Моделирование и разработка алгоритма управления многодвигательным электроприводом конвейерного транспорта // Современная наука и практика. 2017. № 3. С. 10-15.

6. Pechinik M., Pushkar M., Burian S., Kazmina L. Investigation of energy characteristics of the electromechanical system in multi-motor conveyors under variation of traction load level on the belt // IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (Kyiv, 17-19 April 2019). Kyiv: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019. P. 303-306. http://doi.org/10.1109/ESS.2019.8764209

7. Emelianov E.V. Research variable frequency electric drive of the belt conveyor // Russian Internet Journal of

Electrical Engineering. 2015. Vol. 2. No. 3. P. 18-22. http://doi.org/10.24892/RIJEE/20150304

8. Кузин Е.Г., Герике Б.Л. Мониторинг технического состояния редукторов частотно-регулируемого электропривода шахтных ленточных конвейеров // Горные науки и технологии. 2016. № 1. С. 13-18. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2016-1 -13-18

9. Габигер В.В. Моделирование динамических и контактных процессов ленточных конвейеров // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2008. № 8. С. 123-125.

10. Реутов А.А. Имитационное моделирование ступенчатого регулирования скорости конвейера_// Проблемы недропользования. 2017. № 2. С. 26-32. https://doi.org/10.18454/2313-1586.2017.02.026

11. Yang Jianjian, Fu Shichen, Wang Dong. Dynamic simulation of startup-characteristics of scraper conveyor based AMEsim // IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (Beijing, 2-5 August 2015). Beijing: IEEE, 2015. P. 369-374. https://doi.org/10.1109/ICMA.2015.7237513

12. Pihnastyi O., Khodusov V. Model of a Composite Magistral Conveyor Line // IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing. 2018. https://doi.org/10.1109/SAIC.2018.8516739

13. Przystatka P., Katunin A. A concept of automatic tuning of longwall scraper conveyor model // Federated Conference on Computer Science and Information Systems. 2016. P. 599-602. [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/306322761_A_C oncept_of_Automatic_Tuning_of_Longwall_Scraper_Conv eyor_Model (19.06.2020).

14. Ещин Е.К. Моделирование электромеханической системы скребкового конвейера в Simulink // Вестник

ISSN 1814-3520

1077

Кузбасского государственного технического университета. 2015. № 3. С. 83-92.

15. Sruthi M.P., Nagamani C., Ilango G.S. Dynamic load sharing in multi-machine conveyor belt systems // IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. 2017. http://doi.org/10.1109/APPEEC.2017.8308953

16. Kukishev D, Meshcheryakov V, Boikov A, Evseev A. Energy saving in the scalar control system of an asynchronous electric drive // X International Conference on Electrical Power Drive Systems. 2018. http://doi.org/10.1109/ICEPDS.2018.8571784

17. Xiao Dongming, Li Xuejun, He Kuanfang. Power Balance of Starting Process for Pipe Belt Conveyor Based on Master-Slave Control // IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 16924-16931. http://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2810258

18. Zhao Minghui, Han Jiaxin, Ma Sai. Finite element

analysis on driving drum of mining belt conveyor // 11th International Symposium on Computational Intelligence and Design (Hangzhou, 8-9 December 2018). Hangzhou: IEEE, 2018. P. 222-225. http://doi.org/10.1109/ISCID.2018.10152

19. Павлов В.Е. Моделирование нагрузок электроприводов типовых производственных механизмов с применением системы «преобразователь частоты асинхронный двигатель» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 9. C. 168-173.

20. Павлов В.Е. Исследование режимов пуска электропривода ленточного конвейера методом компьютерного моделирования // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 4. C. 136-147. http://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-4-136-147

References

1. Metelkov VP, Liberman YaL. Choosing the belt conveyor start mode. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy = Electrotechnical Systems and Complexes. 2019;2:54-59. (In Russ.) https://doi.org/10.18503/2311 -8318-2019-2(43)-54-59

2. Kuzyomkin DM, Dovgyalo VA. Ways of dynamic load reduction in designs of belt conveyors (review). Gornaya mehanika i mashinostroenie. 2014;3:73-85. (In Russ.)

3. Kostylev AV, Cibanov DV. Formation of a quasi-optimal control law for an asynchronous electric drive with a scalar automatic control system. Vestnik nacional'nogo tekhnicheskogo universiteta «Har'kovskij politekhnicheskij institut»: sbornik nauchnyh trudov. Seriya: Problemy avtomatizirovannogo elektroprivoda: teoriya i praktika = Bulletin of the National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute": Collected scientific works. Series: Problems of an automated electric drive: theory and practice. Har'kov: Ha^OHa^bHuM TexHNHuM yHiBepcuTeT «XapKiBCbKUM noniTexHNHUM iHCTMTyT»; 2013, no. 36, p. 226-227.

4. Braslavskij lYa, Kostylev AV, Cibanov DV. Study of optimal starting processes in Real Network - Frequency Transducer - Asynchronous Motor system. Elektrotehni-ka. 2012;9:35-40. (In Russ.)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

5. Kovalchuk MS, Poddubniy DA. Modelling and control algorithms of the cross conveyors line with multiengine variable speed drives. Sovremennaya nauka i praktika. 2017;3:10-15. (In Russ.)

6. Pechinik M, Pushkar M, Burian S, Kazmina L. Investigation of energy characteristics of the electromechanical system in multi-motor conveyors under variation of traction load level on the belt. In: IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems. 17-19 April 2019, Kyiv. Kyiv: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.; 2019, p. 303-306. http://doi.org/10.1109/ESS.2019.8764209

7. Emelianov EV. Research variable frequency electric drive of the belt conveyor. Russian Internet Journal of Electrical Engineering. 2015;2(3):18-22.

http://doi.org/10.24892/RIJEE/20150304

8. Kuzin EG, Gerike BL. Monitoring the condition of gear units for variable-frequency drives of mine belt conveyors. Gornye nauki i tekhnologii = Mining Science and Technology. 2016;1:13-18. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/2500-0632-2016-1 -13-18

9. Gabiger VV. Modeling of dynamic and contact processes of belt conveyers. Fiziko-tekhnicheskie problemy raz-rabotki poleznykh iskopaemykh. 2008;8:123-125. (In Russ.)

10. Reutov AA. Simulation of the conveyor speed step control. Problemy nedropol'zovaniya. 2017;2:26-32. (In Russ.) https://doi.org/10.18454/2313-1586.2017.02.026

11. Yang Jianjian, Fu Shichen, Wang Dong. Dynamic simulation of startup-characteristics of scraper conveyor based AMEsim. In: IEEE International Conference on Mechatronics and Automation. 2-5 August 2015, Beijing. Beijing: IEEE; 2015, p. 369-374. https://doi.org/10.1109/ICMA.2015.7237513

12. Pihnastyi O, Khodusov V. Model of a composite magistral conveyor line. In: IEEE First International Conference on System Analysis & Intelligent Computing. 2018. https://doi.org/10.1109/SAIC.2018.8516739

13. Przystatka P, Katunin A. A concept of automatic tuning of longwall scraper conveyor model. In: Federated Conference on Computer Science and Information Systems. 2016:599-602. Available from: https://www.researchgate.net/publication/306322761_A_C oncept_of_Automatic_Tuning_of_Longwall_Scraper_Conv eyor_Model [Accessed 19th June 2020].

14. Eshchin EK. Simulation of electromechanical system of scraper conveyor in Simulink. Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Kuzbass State Technical University journal. 2015;3:83-92. (In Russ.)

15. Sruthi MP, Nagamani C, Ilango GS. Dynamic load sharing in multi-machine conveyor belt systems. In: IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. 2017.

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020'24(5):1069-1079

http://doi.org/10.1109/APPEEC.2017.8308953

16. Kukishev D, Meshcheryakov V, Boikov A, Evseev A. Energy saving in the scalar control system of an asynchronous electric drive. In: X International Conference on Electrical Power Drive Systems. 2018. http://doi.org/10.1109/ICEPDS.2018.8571784

17. Xiao Dongming, Li Xuejun, He Kuanfang. Power balance of starting process for pipe belt conveyor based on master-slave control. In: IEEE Access. 2018;6:16924-16931. http://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2810258

18. Zhao Minghui, Han Jiaxin, Ma Sai. Finite element analysis on driving drum of mining belt conveyor. In: 11th International Symposium on Computational Intelligence and Design. 8-9 December 2018, Hangzhou.

Критерии авторства

Павлов В.Е. выполнил исследовательскую работу, на основании полученных результатов провел обобщение, подготовил рукопись к печати, имеет на статью авторские права и несет полную ответственность за ее оригинальность.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРЕ

Павлов Владимир Евгеньевич,

кандидат технических наук, доцент,

доцент кафедры электропривода

и электрического транспорта,

Иркутский национальный исследовательский

технический университет,

664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия;

!"■■■"! e-mail: pvew52@mall.ru

Hangzhou: IEEE; 2018, p. 222-225. http://doi.org/10.1109/ISCID.2018.10152

19. Pavlov VE. Load simulation of electric drives of standard production machinery with the use of the system frequency converter - induction motor. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2011 ;9:168-173. (In Russ.)

20. Pavlov VE. Research of belt conveyor electric drive start modes by a computer simulation. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(4): 136-147. (In Russ.) http://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-4-136-147

Authorship criteria

Pavlov V.E. carried out the research, made a generalization on the basis of the results obtained, prepared the manuscript for publication, has copyright for the article and bears full responsibility for the article's originality.

Conflict of interests

The author declares that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

The final manuscript has been read and approved by the author.

INFORMATION ABOUT THE AUTHOR

Vladimir E. Pavlov,

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Electric Drive and Electric Transport, Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk 664074, Russia; !"■■■".! e-mail: pvew52@mail.ru

ВЕСТНИК ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2020;24(5):1069-1079

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.