Улучшение динамических и энергетических показателей электроприводов экскаваторов, выполненных на базе моноблочного транзисторного преобразователя с прямым обменом энергией с сетью

• Автор: Могучев, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 221 с. : ил.

1. Анализ перспективных систем. Задачи работы

1.1 Требования к электроприводам основных механизмов экскаваторов

1.2 Существующие разработки на базе транзисторных преобразователей, удовлетворяющие требованиям к электроприводу экскаваторов
1.3 Анализ существующих и перспективных систем электроприводов экскаваторов по энергетическим и стоимостным показателям

1.4 Напряжения и токи в нагрузке, обеспечиваемые преобразователями частоты

1.5 Задачи работы

2. Разработка транзисторного преобразователя

2.1 Способ релейного формирования тока нагрузки

2.2 Построение преобразователя с релейным формированием тока нагрузки

2.3 Сравнение работы рассматриваемых схем преобразователей

2.4 Выводы по главе

3. Выбор силовых транзисторов и конденсаторов
3.1 Общие положения
3.2 Допущения, принятые при математическом описании
3.3 Определение требований к системе управления
3.4 Построение математической модели
3.5 Исследование работы возбудителя в электроприводе по системе транзисторный возбудитель-генератор-двигатель
3.6 Исследование работы преобразователя в электроприводе по системе транзисторный преобразователь- двигатель постоянного тока
3.7 Выводы по главе
4. Повышение надежности электропривода с транзисторным
преобразователем и релейным формированием тока нагрузки
4.1 Защиты и блокировки в преобразователе с релейным формированием тока нагрузки
4.2 Разработка моноблока преобразователя с релейным формированием тока нагрузки
4.3 Конструктивные особенности построения моноблока

4.4 Построение электропривода с моноблочным транзисторным преобразователем с релейным формированием тока нагрузки
4.5 Выводы по главе
5. Повышение быстродействия и улучшение энергетических
характеристик электроприводов экскаваторов на базе транзисторных преобразователей
5.1 Общие сведения
5.2 Динамические показатели электроприводов
5.3 Энергетические показатели электроприводов
5.4 Исследование возможности применения транзиторного преобразователя в электроприводах переменного тока
5.5 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Технологический процесс добычи полезных ископаемых состоит из следующих операций. Сначала бурятся взрывные скважины, и горные породы разрушаются при помощи взрывов. Далее разрушенная горная порода грузится при помощи экскаваторов в транспортные средства. Затем порода транспортируется на горно-обогатительную фабрику.
Для погрузки породы используются экскаваторы различного вида в зависимости от прочности и удельного веса породы. Для погрузки взорванных скальных пород используют карьерные одноковшовые экскаваторы. Они имеют укороченную стрелу и лопату повышенной прочности. Для вскрышных работ используют экскаваторы-драглайны. Они, наоборот, имеют удлиненную стрелу. Ковш у них подвешен на тросах.
На горно-обогатительных комбинатах (ГОКах) наиболее массовыми машинами являются карьерные одноковшовые экскаваторы ЭКГ-8 и ЭКГ-10 и экскаваторы драглайны ЭШ-6/45 и ЭШ-10/70.
К электроприводам основных механизмов одноковшовых экскаваторов с прямой лопатой относят привода подъема, напора, поворота и гусеничного хода. У драглайнов к таким приводам относят привода подъема, поворота, тяги и шагающего хода. Требования, предъявляемые к этим механизмам, обусловлены технологическим процессом, конструкцией механизма и условиями эксплуатации /3/. Для лебедочных механизмов одноковшовых экскаваторов (подъем, напор, тяга) к таким специфическим особенностям относят следующие:
1) циклический характер работы в повторно-кратковременном режиме с частыми пусками, реверсами и торможениями;
2) наличие режимов опускания порожнего ковша, которое целесообразно выполнять на повышенной скорости;
3) широкий диапазон изменения и несимметрия статических нагрузок относительно направления движения;
4) механизмы являются многомассовыми с упругими кинематическими связями, управляющие или возмущающие воздействия вызывают колебания упруго связанных масс;
5) наличие в цикле экскавации продолжительных режимов, когда привод должен работать со скоростью, близкой к нулю и развивать на валу двигателя значительный момент - режим «удержания ковша»;
6) наличие в цикле экскавации стопорения механизмов напора и подъема.

Для транзисторного модуля СМ100(Юи-34ЫР и5а[= 2.2 В. Время включенного состояния с учетом ранее принятого допущения при частоте включений 4 кГц составляет 125-10'6 с. Ток в фазе нагрузки при использовании двигателя 4АН355М8УЗ составляет 374 А /16/.
Потери мощности в снабберных цепях составляют примерно 2% от выходной мощности преобразователя /27/.
Подставив численные значения в выражения (1.21) - (1.26), получим:
200-103 _Л0,
♦ Леаин ~ V — 0
200-Ю3+5142.8 + 3200
Чепч-лин = 0.965-1-0.96=0.926,
Леаин-ад = 0.991-0.926-0.94=0.863.
Для транзисторного НПЧ принимаем КПД равным КПД АИНа. Таким образом, подставив это значение в формулу (1.16), получим для транзисторного НПЧ-АД:
Ленпчтр-ад —0.991-0.96-0.94=0.894.
Данные расчеты являются оценочными, т. к. в них не учитывались такие параметры как конкретные особенности конструкции каждого преобразователя, ПВ нагрузки, загрузка привода, изменение моментов инерции и т.
д. Результаты расчетов представлены в таблице 1.4.
Таблица 1
Система г-д ТП - ДПТ Тир. НПЧ-АД АПН - АД Транз. НПЧ-АД
кпд 0.811 0.879 0.9 0.863 0
Сравнение цены различных систем электроприводов.
Проведем оценочный расчет цены различных систем электропривода на базе материалов, имеющихся в ОАО «Рудоавтоматика» для экскаватора ЭКГ-5. Аналогичное соотношение цен имеет место и для более мощных машин. Рассмотрим следующие варианты построения систем электропривода экскаваторов:
- система ТВ-Г-Д (рис. 3 введения),