Разработка электропривода рудничных аккумуляторных электровозов с бесконтактной системой управления двигателями независимого возбуждения

Основными направлениями развития СССР на 1981;1985 гг. и на период до 1990 г. предусмотрен дальнейший рост добычи угля, которая в 1985 г. должна составлять 770−800 млн.т. Решение этой проблемы связано с внедрением высокопроизводительной горнодобывающей техники, что в свою очередь, приводит к повышению нагрузок на транспорте (I).

Электровозная откатка является основным видом транспорта и обеспечивает до 80% грузоперевозок по горизонтальным выработкам шахт. Ввиду значительных потерь электроэнергии и низких тяговых свойств эксплуатируемые в настоящее время рудничные электровозы имеют низкие технико-экономические показатели.

Это обусловлено использованием на рудничных электровозах АМ8, АМ8Д и 2АМ8Д электроприводов с резисторной и секционированной системами управления с силовым контроллером.

Электроприводы с тиристорно-контактной системой управления, разработанные для электровозов АРП14, имеют большие габариты, что не позволяет разместить их на электровозах АРП7, АРВ7, АРПЮ.

В связи с этим возникает необходимость разработки электроприводов с бесконтактной системой управления для электровозов АРП7, АРВ7, АРПЮ, АРП14.

Сопоставительный анализ тяговых электроприводов с различными системами управления, проведенный в диссертационной работе определил, что наиболее высокие технико-экономические показатели имеют электроприводы с бесконтактной системой управления двигателями независимого возбуждения.

1&-ким образом, разработка электропривода с бесконтактной системой управления двигателями независимого возбуждения длярудничных аккумуляторных электровозов, имеющих наименьший сцепной вес и габариты, является актуальной задачей.

Требования условий эксплуатации рудничных электровозов (3, 4, 16, 20, 36, 37, 40), а также обзор зарубежных систем управления (41, 46, 47, 48, 49, 50), привели к формированию основных технических требований, предъявляемых к приводам рудничных электровозов (19, 45), которые должны обеспечить: — пуск, бесконтактное реверсирование и отключение электродвигателей электровоза— параллельное подключение электродвигателей к источнику питания— плавное задание ограничения максимальной скорости в пределах от нуля до заданного максимального значения- - автоматическую стабилизацию заданной скорости с ограничением по допустимому току электродвигателей— плавное изменение скорости при резком (ступенчатом) изменении сигнала задания скорости— исключение реверса электродвигателей при наличии на них питания— осуществление начала движения электровоза только с нулевого положения рукоятки управления скорости— невозможность пуска и отключение питания тяговых электродвигателей при нахождении машиниста вне кабины— установка аппаратуры управления на всех типах электровозов и ее унификация— ограничение тока тяговых двигателей электровоза при их пуске, регулировании скорости, перегрузках и торможении— автоматическую защиту электрооборудования от коротких замыканий— защиту от боксования и юза— плавное электродинамическое торможение электровоза— управление электромагнитными рельсовыми тормозами— возможность использования электровозов в системе автоматического вождения поездов— измерение скорости движения электровоза— управление аппаратами сигнализации и освещения при движении электровоза и на стоянке— обеспечение стабилизированным напряжением вспомогательного электрооборудования электровоза— управление приводом стрелок с движущегося электровоза— совместную работу с аппаратурой шахтной связи, автоматики, телемеханики.

Эксплуатируемое электрооборудование на рудничных электровозах с резисторной и секционированной (22, 38) системами управления не полностью соответствуют этим требованиям, а тирис-торно-контактная аппаратура по своим габаритно-установочным размерам не размещается на всех электровозах (43, 52)., Поэтому необходимо разработать электрооборудование, отвечающее современным технико-экономическим требованиям и унифицированное для всего ряда электровозов, начиная с электровоза сцепным весом 7 т, имеющего наименьшие габариты.

Применение силовой полупроводниковой техники на рудничных электровозах позволит значительно повысить их технический уровень, производительность, надежность и безопасность в эксплуатации и обеспечивает максимальную унификацию электрооборудования (24, 25, 64).

Одним из перспективных направлений в совершенствовании управления рудничными электровозами является разработка унифицированных для всех типов электровозов схем бесконтактных системуправления двигателями независимого возбуждения (21, 24, 43, 53, 59, 62), обеспечивающих плавность пуска, бесконтактное регулирование и электрическое торможение электродвигателей. Вопрос создания и исследования бесконтактных систем управления*имеет важное значение как для реализации оптимальных по потреблению энергии и быстродействию систем управления, так и для автоматизации электровозной откатки.

Однако разработка этих систем связана с трудностями. Повышение быстродействия ведет к потере устойчивости управления. Автоколебания на частоте ниже, чем частота коммутации, ведет к увеличению пульсационных составляющих входного и выходного тока, а также к понижению момента на валу двигателя, так как уменьшается средний ток двигателя.

Исследование автоколебаний и разработка мер по их устранению является одной из задач, тесно связанной с определением устойчивости бесконтактных систем управления электровозной тяги, и представляет большой научный и практический интерес.

Цель работы — Исследование устойчивости электропривода с бесконтактной системой управления двигателями независимого возбуждения для разработки его структуры и выбора основных параметров.

Научные положения, защищаемые в работе, и их новизна.

5. Результаты работы использовались при создании элект-. рооборудования для контактных электровозов КТ14, К128 с тиристорной системой управления.

6. Разработанная структура электропривода принята ОКБ завода «Электромашина» и Ворошиловградским филиалом института «Гипроуглеавтоматизация» в качестве базы при создании и серийном внедрении унифицированного электрооборудования для рудничных электровозов.

7. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения аппаратуры управления составит 10 тыс. руб. на один комплект.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертации дано новое решение актуальной задачи: разработка бесконтактной системы управления двигателями независимого возбуждения. Установлена область устойчивой работы регулятора тока, выбраны основные узлы и элементы электрооборудования, позволяющего повысить эффективность рудничных электровозов.