Энергосберегающий синхронный электропривод шахтной вентиляторной установки

• Автор: Кузьмин, Иван Константинович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ГЛАВА 1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
1.1. Технологическая схема и особенности регулирования производительности шахтной вентиляторной установки
1.2. Аэродинамические характеристики вентиляторов
1.3. Регулирование производительности осевого вентилятора
1.4. Обоснование и выбор электропривода вентиляторной
установки
Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПО СХЕМЕ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
2.1. Электромагнитный момент вентильного двигателя
2.2. Вентильный двигатель в некоммутационном режиме
2.3. Вентильный двигатель в коммутационном режиме
2.4. Обобщенная векторно-матричная структурная схема вентильного двигателя
2.5. Перегрузочная способность вентильного двигателя
2.6. Структура управления вентильного двигателя
Выводы
ГЛАВА 3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА ШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ
УСТАНОВКИ
3.1. Энергетические потери синхронного вентильного электропривода
3.2. Коэффициент полезного действия электропривода шахтной вентиляторной установки

3.3. Энергетические показатели синхронного вентильного электропривода при различных режимах его работы
3.4. Производительность и энергетическая эффективность вентильного электропривода шахтной вентиляторной
установки
Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
ПО СХЕМЕ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
4.1. Лабораторная установка для исследования режимов работы синхронного электропривода по схеме вентильного двигателя
4.2. Статические и динамические режимы работы синхронного вентильного электропривода
4.3. Коммутационные режимы работы синхронного вентильного
электропривода
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

Основным потребителем электроэнергии в рудодобывающих шахтах являются подъемные машины и вентиляторная установка. Из 30 % электроэнергии, расходуемой на вентиляцию шахты, основная доля принадлежит главным вентиляторным установкам (ГВУ) или установкам главного проветривания [1, 2]. Для крупных рудодобывающих шахт мощность электропривода ГВУ достигает диапазона 3...7 МВт. Вполне очевидно, что при подобных мощностях важную роль играют вопросы энергосбережения.
Ствол шахты представляет собой сложную аэродинамическую систему с постоянно изменяющимся аэродинамическим сопротивлением сети, которое определяет производительность и напор вентиляторной установки [3,4, 5].
Отличительной особенностью вентиляционной системы является постоянное изменение схемы шахтного проветривания с большой протяженностью и разветвленностыо вентиляционной сети. Вывод режимов вентиляции на максимальную производительность и давление происходит в течение десятка лет. К тому же на параметры всей системы заметно влияет изменение естественной тяги от температуры воздуха на поверхности рудника в течение суток, недель, месяцев и сезонов года.
Сказанное предопределяет необходимость регулирования производительности вентиляторной установки при сохранении ее высоких энергетических показателей.
Существует два основных направления в регулировании производительности вентиляторов. Первое из них связано с изменением аэродинамической характеристики вентилятора или сети. Второе - с изменением частоты вращения вентилятора изменением частоты вращения его электропривода.
Соотношения, полученные на основе аэродинамических законов [3, 6, 7], показывают, что даже небольшое изменение производительности дросселированием или изменением угла поворота лопаток направляющего

a b с f yd yq
У а

'Fv,

*F-

La Mab Mac Maf Mayd Mayq
Mba Lb Mbc Mbf Mbyd Mbyq
Мса Mcb Lc Mcf Mcyd Mcyq
Ща Mfb Mfc Lf Mfyd
Му da Mydb Mydc Mydf Lyd
Myqa Myqb Myqc 0 0 Lyq
статор ротор

(2.5)
Подстрочные индексы в уравнении (2.5) определяют обмотки, между которыми действует взаимная индуктивность М. Так коэффициент Маъ - означает индуктивное влияние на обмотку а, от тока 4, протекающего по обмотке Ъ.
Поскольку магнитная проницаемость стали 1X0=00, то, согласно принципу взаимности, взаимные индуктивности с переставленными подстрочными индексами равны, Т.е. Mah-Mba, Mfa-Maf, Mayd=Myda И Т.Д.
Индуктивности неподвижных друг относительно друга контуров, по отношению к которым конфигурация магнитной системы остается неизменной при любом положении ротора в пространстве, остаются постоянными. В приведенной на рис. 2.5 схеме расположения обмоток синхронной машины такой индуктивностью будет взаимная индуктивность демпферной обмотки и обмотки возбуждения по продольной оси Mfyd. Остальные индуктивности будут меняться относительно положения ротора в пространстве в соответствии с периодическими функциями. Решение дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами индуктивностей крайне затруднительно и ведет к большому объему вычислений.
Уравнения синхронной машины могут быть заметно упрощены путем перехода из неподвижной трехфазной системы координат в двухфазную, вра-