Освещены эксплуатационные режимы системы шахтного транспорта. Описаны принципы формирования режимов работы электротехнических комплексов. Приведены статистические характеристики параметров тяговой сети, числовые характеристики случайных значений тока двигателей электровозов. Рассмотрены вопросы оптимизации параметров параллельного колебательного контура тяговой нагрузки, повышения устойчивости пуска преобразователя частоты на тяговую сеть, регулирования тока в тяговой сети шахтного транспорта.

Дисертацію присвячено розробці та дослідженню вентильного реактивного двигуна (ВРД) для шахтного акумуляторного електровоза. Показано шляхи визначення геометричних і електричних параметрів електромеханічного перетворювача вентильного реактивного тягового двигуна, що забезпечують отримання заданих електромеханічних характеристик у габаритах базової машини. Розроблено моделі електромагнітних досліджень ВРД. Для розрахунку магнітного поля використано метод скінченних елементів. Результати математичного моделювання дозволили уточнити параметри ВРД і склали основу для визначення електромеханічних характеристик апробованими методами з наступною експериментальною перевіркою на повномасштабних фізичних моделях.

Наведено результати досліджень взаємозв'язку параметрів режимів і електрообладнання тягових мереж безконтактного шахтного транспорту. З урахуванням зосереджених параметрів компенсаційних пунктів, розподілених параметрів та особливостей мережі розроблено математичну модель вхідного опору мережі та математичну модель електробезпеки компенсаційного пункту. На основі досліджень розроблено метод і пристрій визначення місця розташування компенсуючого конденсатора з міжвивідним коротким замиканням і рекомендації щодо підвищення рівня електробезпеки компенсаційного пункту. Це дозволяє підвищити ефективність транспортної системи шляхом зменшення часу на пошук та усунення несправності компенсуючих конденсаторів.

Розглянуто питання створення методів і алгоритмів керування живленням рудникових контактних електровозів у разі застосування засобів запобігання електричних розрядів у струмознімальних пристроях за принципом випереджувального переривання електричного живлення. Встановлено, що для необхідного обмеження негативного впливу переривчастого характеру напруги електричного живлення на роботу контактного електровоза у разі застосування засобів запобігання електричних розрядів доцільне використання згладжувального фільтра та роздільного вентильного шунтування якоря та обмотки збудження тягових електродвигунів. Запропоновано методику реалізації найбільшої індуктивності згладжувального дроселя у випадку заданих обмежень його габаритних і електричних параметрів. Проаналізовано особливості алгоритму керування живленням рудникового електровоза на підставі прогнозування з використанням режиму переривчастого живлення тягових двигунів з примусовим упереджувальним перериванням струму, споживаного від конкретної мережі. Розроблено структуру системи керування живленням рудникових електровозів від контактної мережі за умов шахт, небезпечних щодо наявності газу та пилу.

Удосконалено теорію та практику синтезу тягового електроенергоощадного електроприводу змінного струму з плавномінливою структурою для рудникових акумуляторних електровозів. Визначено критерії вибору базової структури тягового електроприводу. Удосконалено та конкретизовано алгоритм пошуку оптимальної структури тягового електроприводу й імпульсного перетворювача. Запропоновано схемотехнічні рішення тягового електроприводу з секціями, що переключаються плавно та послідовно паралельним перемиканням тягових двигунів з забезпеченням істотного зниження струмових навантажень акумуляторної батареї у процесі розгону електровозу. Проведено аналітичні комп'ютерні та експериментальні дослідження електромагнітних процесів у силовому ланцюгу тягового електроприводу за ШІМ напруги живлення тягових двигунів, в результаті яких встановлено аналітичну залежність між частотою модуляції, шпаруватістю імпульсного перетворювача, коефіцієнтом пульсації струму та параметрами силового ланцюга. Обгрунтовано переваги двоступеневого регулювання напруги та розроблено алгоритм його реалізації на базі використання мікропроцесорного блоку керування.

  Скачати повний текст

Запропоновано вирішення проблеми електроенергоощадження на електрофікованому транспорті рудникових шахт - рудникових контактних електровозах шляхом застосування нових сучасних електроенергоефективних систем тягових електроприводів - асинхронні двигуни - IGBT-інвертори. Узагальнено основні сучасні тенденції розвитку тягових електроприводів, що дозволило констатувати доцільність і необхідність розробки їх електроенергоефективних видів оптимальної архітектури та функціональної захищеності для рудникових контактних електровозів. Узагальнено принципи будови архітектур тягових електроприводів змінного струму з високоефективними структурами перетворення електричної енергії на рудниковому електровозному транспорті. Проаналізовано статичні характеристики сконструйованої структури дводвигунового тягового електричного приводу з жорстким зв'язком валів через рейку та нерівномірності навантаження у разі їх параметричної несиметрії. Запропоновано методику оцінювання можливостей і місць виникнення позаштатних ситуацій, що провокують виникнення анормальних процесів під час функціонування асинхронних тягових електроприводів рудникових контактних електровозів. З використанням наведеної методики розроблено та рекомендовано для застосування способи усунення анормальних ситуацій у функції ситуаційних впливових факторів.

Приведено обоснование и предлагаемая тактика проведения аналитических исследований по оценке влияния переходных процессов в тяговых асинхронных двигателях электротехнических комплексов промышленных двухосных электровозов на общую динамику электровозного состава.

Приведено обоснование и новая авторская энергоэффективная и экономичная структура асинхронного тягового электротехнического комплекса двухсистемного (контактно-аккумуляторного) рудничного электровоза.

Сформовано умови зменшення витрат енергоресурсів у ході роботи електротранспорту в оптимальних динамічних режимах. Проведено аналіз ефективності режимів роботи електротранспорту, досліджено ступінь впливу режимів на енергозбереження. Проведені дослідження в області систем оптимального регулювання електротранспортом із вентильним двигуном показали, що їх використання значно зменшує енергозатрати.

Досліджено напружено-деформований стан гумотросового канату на ділянці надання йому форми циліндру для видобутку корисних копалин зі значних глибин. Одержані залежності дозволяють визначати напружено-деформований стан канату з довільними механічними характеристиками, по довільній довжині перехідної ділянки.

Изложены результаты исследований по разработке энергоэффективной структуры тягового электропривода: IGBT-инвертор - двухфазный асинхронный двигатель. Приведена структура тягового асинхронного электропривода для двухосных электровозов.

Рассмотрены вопросы моделирования анормальных ситуаций в тяговых электротехнических комплексах постоянного и переменного тока с импульсными преобразователями напряжения питания тяговых двигателей. Приведены структуры систем защит в виде базовых сетей Петри.

Предложен способ построения модели шахтных поездов с учетом особенностей их эксплуатации. Приведены особенности моделирования движения шахтных локомотивов с учетом влияния контакта "колесо - рельс". Разработанная модель позволяет моделировать переходные процессы при трогании и торможении подвижного состава.

Приведены результаты исследований по обоснованию и разработке архитектуры схемотехнических решений для двухосных промышленных контактно-аккумуляторных электровозов с асинхронными тяговыми электрическими двигателями и IGBT-преобразователями напряжения.

Представлены принципы построения многоуровневой системы мониторинга и диагностики электрического оборудования тяговых электротехнических комплексов. Приведены результаты исследований по выявлению возможностей передачи данных о состоянии основных узлов электровозного транспорта в условиях шахт. Проанализированы возможные каналы передачи данных от шахтного подвижного состава диспетчерам шахты и горного предприятия. Обоснована целесообразность использования контактной сети в качестве канала передачи данных, а также выбран диапазон приемо-передающих частот каналов. Приведена схема подсистемы передачи данных о состоянии электрического оборудования электровоза.

Приведен анализ структур и параметров тяговых комплексов IGBT-преобразователь - тяговые асинхронные электрические двигатели при трехфазном и двухфазном исполнении. Произведена сравнительная оценка четырех вариантов структур тягового электропривода по пяти показателям. Показано, что при одинаковой мощности потери в двигателях при двухфазном и трехфазном исполнении также одинаковы. Преобразователь для двухфазного асинхронного двигателя имеет на 35 % меньший объем и в два раза меньше потери в преобразователе. Обоснован выбор наиболее эффективного варианта.

Приведено исследование на модели режимов работы системы двухфазного тягового асинхронного электропривода рудничного контактного электровоза с широтно-импульсной модуляцией напряжения питания от контактной сети. Проведен анализ качества выходного напряжения инвертора при различных способах формирования напряжения питания. Показано, что оптимальным законом широтно-импульсной модуляции следует считать трапецеидальный, поскольку при этом законе модуляции искажения кривых тока и напряжения являются минимальными.

Приведены результаты исследований по разработке энергоэффективного и безопасного в эксплуатации рудничного электровоза для отечественных шахт - гибридного контактно-аккумуляторного с асинхронным тяговым автоматизированным электроприводом. Изложены результаты разработки тягового электромеханического комплекса для контактно-аккумуляторного двухосного (рудничного) электровоза. Приведена базовая структура энергоэффективного тягового электротехнического комплекса с автоматизированным управлением при выполнении погрузочных и разгрузочных работ.

Изложен анализ нагрузочных диаграмм тяговых двигателей рудничных электровозов при выполнении погрузочных работ и при движении по главным выработкам. Отмечено существенное различие тяговых нагрузок и характер нагрева тяговых двигателей при погрузочных работах и движении по магистральным выработкам. Определена интегральная кривая распределения токов нагрузки тяговых двигателей в зависимости от веса состава. Построены зависимости, позволяющие определить мощность тяговых двигателей по условию допустимого нагрева в неустановившихся режимах работы.