CC BY
33
© А.К. Малиновский, Я.А. Сидаш, В.В. Алексеев, 2011
А.К. Малиновский, Я.А. Сидаш, В.В. Алексеев
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ОДНОВРЕМЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ДВУХ ТОРМОЗОВ ПРИ АВАРИЙНОЙ ОСТАНОВКЕ ШАХТНОЙ ПОДЪЁМНОЙ МАШИНЫ С НОВОЙ СХЕМОЙ ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ
Проведено исследование режима одновременного действия электрического и механического тормозов при аварийной остановке шахтной подъёмной машины показавшее возможности дублирования механического тормоза электрическим, повышение замедления и снижение пути торможения Ключевые слова: шахтная подъёмная машина, электрический и предохранительный тормоз, режим одновременного действия, электропривод.
~Шу азработка новых схем динамического торможения с са-
ЖГ мовозбуждением асинхронных двигателей с фазным ротором позволяет использовать их при аварийной остановке шахтных подъёмных машин (ШПМ). Однако это потребовало дополнительных исследований режима динамического торможения с самовозбуждением асинхронного двигателя при его совместной работе с предохранительным тормозом ШПМ. Результаты исследования режима одновременного действия (РОД) двух тормозов при аварийной остановке ШПМ, приведенные в работах [1, 2], показали, что РОД двух тормозов обеспечивает не только дублирование предохранительного тормоза электрическим, но и в значительной степени облегчает работу тормозных колодок, снижая их износ и повышая межремонтный срок, а следовательно, и производительность шахты.
Новые схемы динамического торможения направлены на снижение тока статора, что позволяет их использовать в РОД двух тормозов, повышая надёжность и безопасность работы ШПМ.
Необходимость в разработке новых способов получения искусственных механических характеристик динамического торможения с самовозбуждением вызвана целесообразностью их использования в РОД двух тормозов при аварийной остановке ШПМ.
Рассмотрим возможность использования режима динамического торможения с самовозбуждением асинхронного двигателя в
приводе шахтной подъёмной машины типа МПБ-5-2-2, оснащенной двигателем мощностью 400 кВт, имеющего частоту вращения 250 об/мин.
Исследования РОД электрического и механического тормозов показали, что непосредственное подключение выпрямителя, включённого в цепь ротора, к обмоткам статора в них протекает ток в 11 раз, превышающий номинальный ток, в то время как ток ротора не достигает своего номинального значения. Отсюда незначительный момент двигателя при недопустимом токе статоре.
Применение известных способов снижения тока статора за счёт включения добавочного резистора последовательно с обмотками статора позволяет это сделать. Однако, как показали исследования, включение добавочного резистора к = 2 3 Ом позволяет
31
снизить тока статора до величины /* = 5 73 (ток статора приведен
в относительных единицах, т.е. /* = / // , где I - номи-
1 1 1ном 1ном
нальный ток статора).
Одновременно со снижением тока статора снижается и ток ротора, который в этом случае составляет I* = 0,96, где
I* = і /1 , а Т - номинальный ток ротора.
2 2 2ном 2ном
Недопустимость такой величины тока потребовало дальнейшего увеличения сопротивления добавочного резистора Я^. При Язі=8,3 Ом ток статора снижается до величины I* = 2,01, что вполне допустимо. Однако ток ротора в этом случае также снижается и составляет всего I* = 0,33 (рис. 1).
Для повышения эффективности торможения необходимо увеличить ток ротора, который создаёт тормозной момент асинхронного двигателя. Для этого ограничимся током статора 2,5-кратным значением. Это потребовало включение добавочного резистора величиной сопротивления к = 5 0 Ом. Ток ротора при этом повы-
<31
сился и составил 40 % от номинального тока ротора, т.е. I* = 0,4.
Рис. 1. Зависимости тока статора ІІ и ротора 12' от Рис.2. Зависимости 11‘', 12', hT', п'бтм = /
параметров асинхронной машины R
Если включать добавочный резистор Rg2 параллельно обмоткам статора, а следовательно, и параллельно выпрямителю, разной
величины сопротивления от р _ 215Ом до R _ 1330м, ток ста-
д2 ’ 32’
тора в диапазоне Я - 3 ^ 5, (где р* _ к / р , р - 2 • к + ЯА1,
сл д2 сь 1 д1
а Г1 - активное сопротивление фазы статора) остаётся постоянным и равны /* _ 25. В тоже время ток ротора возрастает с I* _ 1,8 до
I* - 2,35 (рис. 2).
Дальнейшее снижение величины сопротивления резистора Яд2 приводит к одновременному снижению, как тока статора, так и тока ротора. При сопротивлении р _ 1 176 Ом ток статора стано-
д2
вится равным I* _ 1,2, а ток ротора - I* _ 1,3.
Проанализируем, как это отразится на переходном процессе при аварийной остановке ШПМ. Проведенные исследования аварийной остановки ШПМ в режиме одновременного действия двух
тормозов позволили получить зависимости пути торможения и* ,
т
числа оборотов барабана „* подъёмной машины, находящегося
т.м
под действием тормозных колодок, от параметров схемы динамического торможения Я*, т.е. И* , п _ /"(Я*) (рис. 3). Анализ
т т.м у ,
этих зависимостей показывает, что путь торможения снижается в среднем на 45 % , а число оборотов барабана снижается на 50 % по сравнению с торможением только предохранительным тормозом. Дальнейшее снижение величины сопротивления резистора Яд2 сопровождается одновременным увеличением вышеприведенных показателей.
Одновременно с этим изменяются и другие немаловажные показателя такие как: скорость V , при которой вступает в действие
и, э
}£»
колодки предохранительного тормоза; замедление а , а также кинетическая энергия А в этот же момент времени, которые приве-
дены на рис. 3.
А*
«С
У
Рис. 3. Зависимости А , ас, Ус = f(R )
* * *
Анализ зависимостей
К05
, , А = f (R ) показывает, что
все вышеприведенные величины остаются примерно без изменения
*
в диапазоне изменения показателя Я = 3 + 5 и резкое повышение
^ л* И5 Н<
V , А и снижение а при Я > 5.
*0,5 с
Проведенные исследования процесса аварийной остановки ШПМ в режиме одновременного действия электрического и механического тормозов показали возможность применения этого режима, так как допустимая величина замедления соответствует тре* * * * т пт.м, *05, ас, А
буемой, а все другие параметры, такие как ^
способствуют облегчению работы колодок предохранительного тормоза, что увеличивает срок их службы и снижает простои ШПМ,
Далее было исследовано влияние времени холостого хода на работу предохранительного тормоза. Учитывая, что в настоящее время ведутся работы по сокращению времени холостого хода с
і = 05с до і = 02 с, необходимо было проанализировать как
х.х ’ х.х ’
это скажется на РОД двух тормозов.
Проведенные исследования переходного процесса при аварийной остановке ШПМ при изменении времени і от і = 0 5с до
х.х х.х ’
>к И5 И5
і = 02с показали дальнейшее снижение н , п , V и а на
х.х т т.м 0,5
(3-5) % и одновременное увеличение а на такие же проценты. Выводы
Проведенные исследования переходного процесса при аварийной остановке ШПМ в режиме одновременного действия электрического и механического тормозов при спуске позволило установить:
- необходимость одновременного включения добавочных резисторов как последовательно с обмотками статора, так и параллельно им с целью снижения тока статора и одновременного повышения тока ротора;
- величина добавочного резистора р , включаемого последо-
д1
вательно с обмотками статора, зависит от величины тока статора;
- величина сопротивления добавочного резистора р , вклю-
д2
чаемого параллельно обмоткам статора, зависит от величины тока ротора;
- оптимальные параметры резисторов р и р , при которых
д1 д2
^ >[<
путь торможения Нт, число оборотов барабана пт , скорость
V* и а* имеют наименьшие значения, ускорение * - наиболь-0,5 с
шее. Такому режиму будут соответствовать р = 5 Ом и
Кд2 = У
1. Малиновский А.К., Мазлум А.Т. Анализ состояния предохранительного торможения шахтных подъёмных машин. - М.: ГИАБ. - 2007. - №9. - С. 281-285.
2. Малиновский А.К., Мазлум А.Т. Анализ повышения эффективности аварийного торможения шахтных подъёмных машин. - М.: ГИАБ, №8 (спец. выпуск), 2009. С. 122-130. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------
Малиновский А.К. - профессор, доктор технических наук, Сидаш Я.А. - студент выпускного курса,
Алексеев В.В. - студент выпускного курса,
Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, [email protected]
