Синтез и реализация эффективных алгоритмов управления комплексом бесконтактных электроприводов основных механизмов карьерного экскаватора

• Автор: Кулыгин, Андрей Вячеславович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 159 с. : ил.

* СОДЕРЖАНИЕ

Содержание
Введение

1. Анализ существующих систем экскаваторных электроприводов

1.1. Состав и назначение главных механизмов карьерных экскаваторов - прямых лопат

1.2. Технические требования к электроприводам главных

механизмов экскаваторов

* 1.3. Экскаваторные электроприводы постоянного тока по схемам

трехобмоточный генератор - двигатель и СМУ-Г-Д

1.4. Экскаваторные электроприводы постоянного тока по схемам ТВ-Г-Д и ТП-Д

1.5. Электропривод переменного тока для главных механизмов карьерных экскаваторов
1.6. Выводы
2. Математическая модель экскаватора как единой электромеханической
* системы
2.1. Методы математического моделирования электроприводов главных механизмов экскаваторов
2.2. Постановка задачи моделирования экскаватора как единой электромеханической системы
2.3. Моделирование процессов в главных механизмах экскаваторов
2.4. Математическая модель электроприводов главных механизмов экскаватора, выполненных по системе СМУ-Г-Д постоянного

2.5. Математическая модель экскаватора ЭКГ-5А
* 2.6. Выводы
3. Электроприводы переменного тока для главных механизмов экскаватора
3.1. Сопоставление возможных систем экскаваторных электроприводов переменного тока
3.2. Сопоставление систем управления экскаваторными электроприводами переменного тока

3.3. Структурная схема экскаваторных электроприводов
переменного тока с векторным управлением
3.4. Математическая модель экскаватора ЭКГ-5А с векторным управлением электроприводами переменного тока главных механизмов
3.5. Структурная схема экскаваторных электроприводов
переменного тока с ЭТС-управлением
3.6. Математическая модель экскаватора ЭКГ-5А с ОТС-у правлением электроприводами переменного тока главных механизмов
3.7. Выводы
4. Сопоставление энергетических показателей экскаваторных электроприводов
4.1. Энергетические соотношения в штатной схеме экскаватора
ЭКГ-5 А
4.2. Энергетические соотношения в экскаваторных электроприводах переменного тока с векторным управлением
4.3. Энергетические соотношения в экскаваторных электроприводах переменного тока с ЭТС-управлением
4.4. Выводы
5. Управляемый выпрямитель с активным передним фронтом
5.1. Принцип действия выпрямителя с активным передним фронтом
5.2. Анализ силовой элементной базы для построения выпрямителя с активным передним фронтом
5.3. Математическая модель выпрямителя с активным передним фронтом
5.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Одноковшовые карьерные экскаваторы предназначены для проведения горных работ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, а также при строительстве крупных гидротехнических, ирригационных и иных сооружений. Преобладающую часть парка (около 70%) составляют карьерные гусеничные экскаваторы-лопаты с объемом ковша от 5 до 20 м3. Эти машины применяются при разработке тяжелых скальных грунтов и добыче полезных ископаемых с погрузкой в транспорт. Для главных механизмов экскаваторов характерна цикличность работы при экстремальных механических нагрузках, в том числе ударных, которые носят случайный характер [26]. Движение ковша в забое отличается большой неравномерностью вплоть до полного стопорения при встрече с непреодолимым препятствием [99]. Главные механизмы экскаватора работают в режиме частых пусков, реверсов и торможений, количество которых может достигать 300 в час [98].
В настоящее время отечественные карьерные экскаваторы оснащаются, почти исключительно, электроприводом постоянного тока [10, 12, 65, 76]. Иностранные фирмы оснащают карьерные экскаваторы аналогичной конструкции и назначения преимущественно гидроприводом с первичным дизельным агрегатом. Это вызвано тем, что основными потребителями продукции инофирм являются слаборазвитые и развивающиеся страны, карьеры в которых, как правило, не электрифицированы. Электропривод за рубежом - в частности, фирмами Марион, Менк, Бюсайрус (США), а также Демаг (Германия) - применяется в основном для оснащения серий так называемых «скальных» экскаваторов [38]. При этом используются различные схемы электропривода, в частности, фирма Марион оснащает свои машины системой Г-Д постоянного тока.
Очевидно, что от качества работы экскаватора в значительной мере зависит эффективность работы всего горного предприятия. Поэтому к экскаватору, как с точки зрения производительности, так и с точки зрения энергетической эффективности, предъявляются весьма жесткие требования [63]. Такой ком-
1.6. Выводы
В результате проведенного анализа состояния и перспектив развития экскаваторного электропривода можно сделать следующие выводы:
- существующие системы электроприводов карьерных экскаваторов -лопат обладают высокой эксплуатационной надежностью и эффективны в эксплуатации;
- используемые на экскаваторах системы электроприводов постоянного тока СМУ-Г-Д и ТВ-Г-Д морально устарели, модернизация этих систем путем использования современной элементной базы с сохранением общей структуры электроприводов бесперспективна;
- опыт эксплуатации серии экскаваторов ЭКГ-20 с электроприводами по системе ТП-Д не дает оснований рекомендовать подобные системы для массового внедрения в экскаваторные электроприводы;
- современные тенденции развития экскаваторостроения делают схему электропривода переменного тока предпочтительной для экскаваторных механизмов;
- в качестве базовой при рассмотрении систем экскаваторных электроприводов переменного тока следует рассмотреть схему с преобразователем частоты со звеном постоянного тока.