На правах рукописи

Корчагин Артем Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ

ДВУХДВИГАТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМА

КАНТОВАНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ РОТОРНЫХ

ВАГОНООПРОКИДЫВАТЕЛЕЙ

Специальность 05.09.03 – «Электротехнические комплексы и системы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк – 2011

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Теличко Леонид Яковлевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Микитченко Анатолий Яковлевич кандидат технических наук, доцент Благодаров Дмитрий Анатольевич

Ведущая организация:

ОАО «Черметавтоматика» (г. Москва)

Защита диссертации состоится 29 апреля 2011 г. в 1200 на заседании диссертационного совета Д 212.108.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет» по адресу: 398600, г. Липецк, ул. Московская, 30, административный корпус, ауд. 601.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет».

Автореферат разослан « 23 » марта 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета В. И. Бойчевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. На сегодняшний день наиболее эффективным механизмом для разгрузки сыпучих материалов из железнодорожного транспорта является комплекс вагоноопрокидывателя. В таких механизмах применяется двухдвигательный электропривод с разомкнутой по скорости параметрической системой управления с асинхронными электродвигателями с фазным ротором (АДФР), обеспечивающий равномерную загрузку двигателей в статических режимах. Основными недостатками существующей системы электропривода являются не обеспечение требуемых динамических и статических показателей, повышенное энергопотребление. При опрокидывании вагонов с использованием данной системы происходит образование в механических элементах значительных динамических нагрузок. В настоящее время существует тенденция применения электродвигателей с короткозамкнутым ротором (АДКЗ), которые обладают простой и надежной конструкцией.

В связи с появлением современной преобразовательной техники, становится актуальным построение системы электропривода переменного тока с АДКЗ для механизма кантования, учитывающей особенности его работы.

Для исследования двухдвигательного электропривода требуется разработка математической модели системы электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя.

Исследования в области энергосберегающих систем электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя являются актуальной задачей, так как совершенствование систем электропривода приводит к повышению энергоэффективности и увеличению надежности работы механизмов.

Целью работы является снижение электрических нагрузок на электродвигатели и динамических нагрузок на механическую часть вагоноопрокидывателя и полувагон и повышение за этот счет срока эксплуатации при интенсивных повторно-кратковременных режимах работы с помощью высоконадежной двухдвигательной системы электропривода с улучшенной энергоэффективностью.

Идея работы заключается в построении теоретического подхода к синтезу снижения динамических нагрузок и энергосбережения во всех режимах работы двухдвигательной системы электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателей.

Задачи работы:

- сравнительная оценка существующих систем электропривода для механизма кантования вагоноопрокидывателя;

- разработка и исследование системы двухдвигательного электропривода, учитывающей особенности работы механизма;

- усовершенствование двухдвигательной системы электропривода путем разработки регулятора, производящего коррекцию задания скорости электродвигателей системы, с целью минимизации динамических нагрузок в механизме вагоноопрокидывателя;

- разработка структуры регулятора угла поворота венцов вагоноопрокидывателя, производящего коррекцию задания скорости электродвигателей системы электропривода, с использованием “нечеткой” логики;

- разработка системы двухдвигательного электропривода механизма кантования с улучшенными энергетическими показателями.

Методы исследования. Поставленные в работе задачи решались методами теории автоматического управления и математического моделирования, а также проведением экспериментальных исследований.

Научная новизна:

- предложена новая структура двухдвигательного электропривода на базе векторной системы с прямым управлением моментом (ПУМ), отличающаяся от аналогичных системой синхронизации скоростей вращения венцов вагоноопрокидывателя, позволяющая исключить тяжелые пусковые режимы и использующая недорогие и надежные АДКЗ;

- разработан новый алгоритм работы системы электропривода, использующий сигналы датчиков положения вагона, за счет применения которого происходит снижение динамических нагрузок в процессе опрокидывания;

- предложена система коррекции задания скорости, отличающаяся от известных наличием “нечеткой” логики, за счет которой достигается минимизация динамических нагрузок в конструкции механизма.

Практическая значимость:

- разработанный электропривод позволит снизить потери в системе электропривода, а также повреждаемость механизма и подвижного состава (полувагонов и вагонов), что позволит увеличить срок эксплуатации как асинхронных электродвигателей, так и конструкции вагоноопрокидывателя;

- разработанный электропривод дает возможность за счет синхронизации скоростей вращения венцов вагоноопрокидывателя отказаться от промежуточного вала;

- система векторного двухдвигательного частотного электропривода приведет к снижению износа механической части вагоноопрокидывателя, продлению срока эксплуатации двигателей за счет исключения тяжелых пусковых режимов и применения простых в обслуживании недорогих и надежных АДКЗ;

- разработанные “нечеткий” регулятор скорости и угла поворота венцов для двухдвигательной системы электропривода позволит увеличить быстродействие системы и снизить зависимость характера динамических процессов от изменяющихся параметров механической части;

- разработанная система электропривода позволит в среднем на 20% снизить энергопотребление и уровень реактивной мощности во всех режимах работы за счет применения частотных преобразователей с рекуперацией энергии в сеть и исключения роторных сопротивлений.

Реализация результатов работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, использованы при наладочных работах в цехах ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Разработки внедрены в учебный процесс кафедры «Электропривод» Липецкого государственного технического университета.

На защиту выносятся:

- результаты исследования системы двухдвигательного асинхронного электропривода для механизма кантования стационарных роторных вагоноопрокидывателей с улучшенными энергетическими показателями, учитывающей особенности работы механизма;

- математическая модель электромеханической системы электропривода и механизма кантования вагоноопрокидывателя;

- результаты исследования системы двухдвигательного электропривода с прямым управлением моментом со структурой “нечеткого” регулятора угла поворота венцов.

Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением результатов математического моделирования и эксперимента, а также сопоставимостью полученных результатов с положениями общей теории электропривода.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на V Всероссийской школе-семинаре молодых ученых “Управление большими системами” ( г. Липецк, 2008); II Международной выставке интернет – конференции “Энергосбережение и безопасность” ( г.Орел, 2008); на научно-технической конференции, посвященной 35-летию кафедры электропривода Липецкого государственного технического университета (г.Липецк, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них три в изданиях из перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации 165 с., в том числе 113 с. основного текста, 77 рисунка, таблиц, библиографический список из 109 наименований на 11 с. и приложений на 41 странице.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, определены решаемые в диссертационной работе научно-технические проблемы и задачи, показаны новизна и практическая значимость работы; приведены результаты апробации.

В первой главе дано описание работы механизма вагоноопрокидывателя, выявлен наиболее критичный узел – механизм опрокидывания. Снижение износа элементов конструкции механической части вагоноопрокидывателя и полувагона в процессе опрокидывания улучшением конструкции и технологии на сегодняшний день исчерпаны. Единственным оставшимся средством является система электропривода и законы управления ей. Выявлены недостатки применяемой системы электропривода механический вал с АДФР: зависимость скорости горизонтальной и вертикальной привалки от нагрузки, значительные потери энергии при работе в режиме электродинамического торможения (ЭДТ), воздействие значительных динамических нагрузок на механическую часть вагоноопрокидывателя и на полувагон. Представлен современный способ решения задач поставленных в работе, посредством разработки системы электропривода на основе преобразователей частоты с использованием скалярного или векторного управления.

В теории и практике управления актуальной проблемой является разработка и совершенствование перспективных подходов и методов решения задачи управления сложными динамическими объектами. К ним можно отнести: механизм поворота конвертера, вагоноопрокидыватели, скиповый подъемник и.т.д.

На их динамику существенное влияние оказывает изменяющийся в процессе работы момент инерции механизма, связанный с положением исполнительного органа и изменением его массы, вследствие высыпания материала. В зависимости от положения вагона в “бочке” вагоноопрокидывателя и от его загруженности, погодных условий (намораживание) происходит изменение параметров электромеханической системы (ЭМС). Выявлено, что ЭМС механизма кантования является сложной системой, описание которой возможно численными методами и методами моделирования. Установлено, что электропривод механизма вагоноопрокидывателя является взаимосвязанной системой, в которой электродвигатели связаны через нагрузку (параллельная ЭМС). Уравнение движения данной системы должно учитывать сложный характер изменения момента инерции и скорости. Управление многомассовыми системами электропривода переменного тока со сложным характером изменения момента инерции и скорости с целью ослабления динамических нагрузок до необходимого уровня возможно путем внедрения в структуру электропривода адаптивных регуляторов или регуляторов с “нечеткой” логикой. С точки зрения настройки системы управления (СУ) электропривода алгоритмы на основе “нечеткой” логики имеют значительные преимущества, в отличие от адаптивных, для систем с изменяющимися параметрами.

Во второй главе произведен расчет суммарного статического момента M дв. ст, который состоит из момента от сил веса ротора M p, момента от сил веса вагона M в, момента от силы веса сыпучего материала M см, момента от сил трения на опорах роликах M тр. На рис. 1 представлен общий статический момент на валу двигателей, рассчитанный по системе уравнений (1), который позволяет выбрать электродвигатели по мощности. Полученная характеристика статического момента позволяет на начальном этапе выбора системы электропривода оценить возможность ее применения, произвести анализ всех режимов работы, быстродействия и экономической эффективности применения рекуперации энергии в сеть. Для составления расчетной схемы механической части вагоноопрокидывателя необходимо оценить наличие зазоров и упругостей, пренебрежение которыми снизит адекватность математической модели. В механизме опрокидывания имеются механические элементы с наименьшими жесткостями: промежуточные валы; элементы конструкции, связывающие зубчатые венцы. В кинематической цепи имеются зазоры в редукторах, в передаче зубчатый венец – шестерня.

где G p, G в, G см – вес ротора, вагона, сыпучего материала; h p, h в, h смi – плечо центра тяжести ротора, вагона и поперечного сечения материала до оси ротора;

rp, rв – радиус-векторы центра тяжести ротора, вагона; p, в – углы, которые радиус-вектор rp и rв составляет с вертикальной осью в исходном положении;

i – угол поворота ротора; Fi – площадь поперечного сечения материала в произвольном положении ротора; ВН см – площадь поперечного сечения материала в исходном положении ротора; 1, 2 – углы смещения центров роликоопор относительно вертикальной оси ротора вагоноопрокидывателя; – коэффициент, учитывающий трение в ребордах опорных катков; D p – диаметр ротора; µ – коэффициент трения в подшипниках опорных катков; d – диаметр подшипника опорного катка; D K – диаметр катка; f – коэффициент трения при качении ролика по опорным каткам; i – передаточное число; – кпд зубчатой передачи; I p, I в, I см – моменты инерции ротора, вагона и сыпучего материала; – коэффициент, учитывающий маховый момент передачи от двигателя к ротору;

GD 2 – маховый момент двигателя; p ном – номинальная угловая скорость поводв рота ротора; t p ( т ) – время разгона (торможения).

С использованием кинематической схемы механизма была составлена детальная модель механической части вагоноопрокидывателя, которая может применяться для исследования динамики механизма. Таким образом, модель учитывает зазоры и упругости механической части вагоноопрокидывателя. В общем виде система представляет собой 10 массовую схему (рис.2). Недостатком динамической модели является сложность в учете изменений моментов инерции звеньев механизма. В данной модели изменение момента инерции элементов системы является задачей со множеством переменных, зависимых от угла поворота венцов, что приводит к значительному времени моделирования.

Рис.1. Зависимости Мдв. ст=f(р) за цикл опрокидывания:

1 – опрокидывание вагона с грузом; 2 – возврат пустого вагона Рис.2. Расчетная схема десятимассовой системы: Jш1, Jш2, Jш3, Jш4 – приведенные моменты инерции зубчатых шестерен; JВ1, JВ2, JВ3, JВ4 – приведенные моменты инерции венцов; Jп, Jв – суммарные моменты инерции электродвигателей “подачи” и “выдачи”; Мc п, Мc_в, Мc_ш1, М c_ш2, М c_ш3, М c_ш4, М c_В1, М c_В2, М c_В3, М c_В4 – статические моменты; Мп, Мв – моменты, создаваемые электродвигателями “подачи” и “выдачи”; Мш1_В1, Мп_ш1, Мп_ш2,, Мш2_В2, Мш2_ш3, Мш3_В3, Мв_ш4, Мв_ш3, М ш4_В4, МВ1_В2, МВ2_В3, МВ3_В4 – моменты упругого взаимодействия между движущимися массами системы; cш1_п, cш2_п, cш2_ш3, cш3_в, cш4_в, cВ1_В2, cВ2_В3, cВ3_В4 – упругости между элементами системы; ш1_В1, ш2_В2, ш3_В3, ш4_В4 – зазоры в кинематических связях Данная расчетная схема составлена без учета вагона с сыпучим материалом, который в процессе опрокидывания меняет свою массу. Для оценки этого фактора необходимо, чтобы статические моменты зависели от угла поворота ротора. Наличие переменной массы учитывается изменением момента инерции зубчатых венцов, на которые опирается вагон (для 60 т – 3-х; 93 т, 125 т – 4-х).

Такая корректировка модели системы с достаточной инженерной точностью позволит оценить статические и динамические нагрузки на привод кантования.

Для изучения механической части вагоноопрокидывателя с учетом изменений момента инерции элементов механизма в программе SolidWorks смоделирован механизм вагоноопрокидывателя (рис.3). Программа SolidWorks предназначена для объектно-ориентированного параметрического конструирования твердотельных моделей изделий машиностроения. Пакет позволяет реализовать механизм в виде виртуального прототипа или твердотельной модели, больших сборок, сборочных узлов. Для получения подробной модели спроектированы основные узлы механизма: роликоопоры, люлька, механизм опрокидывания, ротор, платформа. Благодаря поддержке динамических свойств конструкции в программе SolidWorks можно получить анимационную модель функционирующей сборки. Имитация движения механизма выполняется с учетом воздействия двигателей, сил упругости и силы тяжести. Необходимо отметить, что модель учитывает изменения момента сопротивления в процессе опрокидывания от противодействующего до движущего (активный с реактивной составляющей). В разработанной модели механизма изменяются инерционные параметры (масса, момент инерции, координата центра масс) в функции времени, положения механизма и скорости движения.

Рис. 3. Визуальное представление модели механизма С использованием параметров, полученных в SolidWorks построена динамическая модель механической части в приложении SimMechanics Matlab Произведено исследование механической части вагоноопрокидывателя.

Полученная математическая модель механической части пригодна для исследования различных систем регулируемого электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя. Данная модель учитывает переменные массы, переменные моменты инерции, зазоры, упругости, которые присутствуют в действующих механизмах кантования стационарных роторных вагоноопрокидывателей.

В третьей главе для построения системы электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя рассмотрена система ПУМ. Приводится принцип построения системы и модель, с помощью которой получены графики переходных процессов во всех режимах работы: пуск, реверс и торможение (рис.

4). Наиболее важной частью системы ПУМ является адаптивный наблюдатель регулируемых координат, а именно: момента, потокосцепления и частоты вращения. Эти координаты образуются на основании информации о текущих значениях тока и напряжения статора. Напряжение статора определяется в блоке вычисления напряжения на основании информации о напряжении звена постоянного тока преобразователя частоты и текущего номера вектора напряжения.

Моделирование подтверждает высокую эффективность системы ПУМ при работе во всем диапазоне частот вращения магнитного поля, включая нулевую. Характеристики (рис.4) демонстрируют возможность работы системы электропривода во всех четырех квадрантах рабочей области механической характеристики, что позволяет эффективно применять эту систему для электропривода кантования вагоноопрокидывателя.

1 – момент двигателя; 2 – момент нагрузки; 3 – скорость двигателя Для улучшения энергоэффективности системы электропривода вагоноопрокидывателя, работающей значительную часть цикла в генераторном режиме, требуется применение активного выпрямителя (АВ), что позволит повысить кпд, улучшить гармонический состав тока, потребляемого преобразователем из сети или возвращаемого в сеть, и получить желаемый коэффициент мощности привода. Приводится модель АВ в Matlab, получены осциллограммы переходных процессов при “набросе” нагрузки и при переводе АВ в режим инвертирования (рис. 5).

Рис. 5. Осциллограммы активного выпрямителя (а – при “набросе” нагрузки; б – при переводе в режим инвертирования): 1 – напряжение звена постоянного тока Ud, 2 – сетевое фазное напряжение ua, 3 – ток Моделирование подтверждает работу АВ не только в выпрямительном режиме, но и в инверторном. Разработанная математическая модель АВ позволяет обоснованно подходить к построению энергосберегающих систем электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя и включать АВ в состав силовой схемы двухдвигательного электропривода.

Разработана система двухдвигательного электропривода на базе ПУМ c активным выпрямителем. Функциональная схема (рис. 6) включает в себя САУ (система автоматического управления) АВ и САУ ПУМ для каждого из электродвигателей системы электропривода. Задание частоты вращения ротора подается на вход задатчика интенсивности, который обеспечивает постоянство ускорения при разгоне. В регуляторе скорости сравниваются заданное значение частоты вращения ротора с расчетным текущим значением и формируется задание на электромагнитный момент. На выходе регулятора скорости устанавливается звено ограничения величины электромагнитного момента.

В релейных регуляторах момента и потокосцепления сравниваются заданные значения регулируемых величин с их значениями, оцененными с помощью наблюдателя, и формируются логические сигналы для блока выбора вектора напряжения, который и управляет инвертором с учетом текущего угла потока статора s.

Основной (“несущий”) сигнал задания скорости зосн формируется в зависимости от положения вагона в “бочке” ротора, определяемого индуктивными датчиками с целью обеспечения плавной “привалки” вагона в процессе опрокидывания. Входными сигналами для регулятора угла поворота венцов являются ошибка и интеграл ошибки угла поворота венцов. Для регулятора скорости системы ПУМ - ошибка и интеграл от ошибки скорости. Индуктивный датчик, формирующий сигналы A и A, расположен в боковой “привалочной” стенке.

Индуктивный датчик, формирующий сигналы B и B, расположен на верхних упорах. Работа алгоритма блока формирования задания скорости может быть представлена в следующем виде:

где A, A, B, B – сигналы с датчиков положения вагона; зосн – “несущий” сигнал задание скорости.

Моделирование системы производилось при отсутствии сигнала коррекции задания скорости, при этом динамические нагрузки возрастают в элементах конструкции вагоноопрокидывателя. Синхронизация скоростей вращения со стороны электродвигателей приводит к “скручиванию” конструкции и возникновению момента упругости в ее элементах. Установлено, что разница мгновенных значений углов поворота венцов косвенным образом определяет величину динамических нагрузок. Использование корректирующего сигнала на базе ПИ-регулятора угла поворота венцов позволяет снизить момент упругости в статическом режиме (после окончания пуска).

Рис. 6. Функциональная схема двухдвигательного электропривода на базе ПУМ c АВ Построены регулятор угла поворота венцов и регуляторы скорости на основе “нечеткой” логики. Они используют те же входные сигналы, что и ПИрегуляторы. Приведены база правил “нечетких” регуляторов и лингвистические шкалы входных переменных. На основе параметров “нечетких” регуляторов построена модель и произведены исследования системы. Построен сравнительный график, на котором представлены зависимости момента упругости от времени для системы с синхронизацией скоростей электродвигателей, с коррекцией угла поворота венцов с использованием “нечеткого” и ПИ-регулятора (рис. 7).

На основании исследований можно заключить, что система двухдвигательного электропривода позволит устранить явление “скручивания” механизма вагоноопрокидывателя, что ведет к снижению износа механической части.

скоростей электродвигателей; 2 – с ПИ-регулятором коррекции задания скорости; 3 – с “нечетким” регулятором коррекции задания скорости В четвертой главе проведено исследование механизма кантования вагоноопрокидывателя с записью осциллограмм токов электроприводов вагоноопрокидывателей №3, №4 с помощью системы диагностики и контроля KRONA520. Осциллограммы электропривода кантования вагоноопрокидывателя №3 представлены на рис. 8, из которого следует, что один из АД недогружен.

Причиной этого является несимметрия в роторной цепи двигателя вследствие нарушения контакта одной из фаз, что указывает еще на один недостаток применяемой системы электропривода – ее ненадежность, так как периодическая перегрузка приведет электродвигатели к выходу из строя. Нарушение контакта в роторной цепи может быть вызвано запыленностью при разгрузке сыпучих грузов, попаданием масла в роторную цепь из подшипникового узла, неисправностью щеточного узла. Для предупреждения этой неисправности следует: производить периодический контроль нагрузки электродвигателей “подачи” и “выдачи” вагоноопрокидывателя, контролировать состояние щеточного узла и роторной станции.

Установлено, что режим ЭДТ зачастую при эксплуатации выводится из работы вследствие его ненадежности и применяется лишь для точного останова после опрокидывания.

В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что для получения пониженной скорости один из двигателей работает в режиме ЭДТ, а второй – в двигательном режиме, что создает явление “скручивания” конструкции ротора вагоноопрокидывателя. В результате переключения пусковых сопротивлений возникают броски момента, что приводит к высоким динамическим воздействиям на вагоноопрокидыватель, в частности на зубчатый венец.

Рис. 8. Действующие значения токов статора и линейные напряжения АД “подачи” и “выдачи” вагоноопрокидывателя № Исследованы динамические характеристики применяемой системы электропривода с использованием средств математического моделирования. Произведена оценка систем электропривода как потребителей электрической энергии.

Для сети система на базе ПУМ с АВ является потребителем активной энергии.

В режиме рекуперации cos = -1 система электропривода отдает активную энергию в сеть. Система с АДФР для сети на протяжении цикла опрокидывания имеет cos = 0,50,7, что вызывает дополнительные потери в элементах сети (рис. 9).

Рис. 9. Зависимость cos от угла поворота ротора р:

1 – системы двухдвигательного электропривода на базе ПУМ с АВ;

2 – системы двухдвигательного электропривода с АДФР Следует отметить, что разработанная система двухдвигательного электропривода позволяет работать в повторно-кратковременном режиме, сохраняя хорошие энергетические показатели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведённых исследований была решена актуальная задача – разработана система электропривода, обеспечивающая снижение динамических нагрузок на механическую часть вагоноопрокидывателя и полувагон и позволяющая улучшить энергетические показатели.

По результатам проделанной работы можно сформулировать основные выводы:

1. Составленная математическая модель механической части вагоноопрокидывателя отличается от известных тем, что она учитывает основные параметры: переменные массы, переменный момент инерции, зазоры, упругости, которые присутствуют в действующих механизмах кантования стационарных роторных вагоноопрокидывателей. Полученная математическая модель механической части пригодна для исследования систем регулируемого электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя.

2. Существующие системы электропривода механизма кантования вагоноопрокидывателя не обеспечивают требуемых динамических и статических показателей. Наиболее распространенная система с АДФР обладает повышенным энергопотреблением. При опрокидывании в данной электромеханической системе происходит “скручивание” конструкции вагоноопрокидывателя с образованием в механических элементах значительных динамических нагрузок, которые увеличиваются при использовании режима электродинамического торможения.

3. В существующей системе положение вагона в “бочке” ротора определялось косвенным образом по углу поворота венцов. Предложен алгоритм, с помощью которого на основании сигналов датчиков положения вагона происходит установка требуемого задания скорости электропривода, лежащего в пределах от 15 до 25 рад/c, с целью сохранности полувагонов и снижения времени опрокидывания.

4. Разработана и исследована структура электропривода на базе систем с прямым управлением моментом, которая обладает повышенной управляемостью по сравнению с известными. Система обеспечивает плавный разгон и торможение с обеспечением коррекции задания скорости, зависимой от углов поворота венцов в диапазоне от 0 до 1% скорости задания.

5. Разработана структура “нечеткого” регулятора скорости, который обеспечивает снижение динамических нагрузок в механической части вагоноопрокидывателя с темпом в 4 раза большим, по сравнению с традиционным ПИрегулятором. Система с “нечетким” регулятором угла поворота венцов не зависит от изменения параметров электромеханической системы и обеспечивает требуемые динамические показатели.

6. Благодаря разработанной системе электропривода обеспечивается уменьшение ущерба от преждевременных выходов из строя полувагонов, электрической и механической части вагоноопрокидывателя.

7. Предложенная система электропривода показала свою высокую энергетическую эффективность по сравнению с существующей системой с АДФР, позволяет поддерживать в сети электроснабжения требуемое значение cos, которое можно установить близким к единице, и обеспечивать понижение энергопотребления в среднем на 20% за цикл опрокидывания.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Особенности динамических нагрузок электропривода стационарного роторного вагоноопрокидывателя // Сборник докладов II ежегодной международной научно-технической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии». – Липецк: ЛГТУ, 2007. – c.: С. 281 – 284.

2. Корчагин А. А. Энергосбережение в системе электропривода стационарного роторного вагоноопрокидывателя // Энергосбережение и безопасность:

cб. материалов II Международной выставки интернет – конференции. – Орел:

изд-во Орел ГАУ, 2008 – 332 c.: С. 189-194.

3. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Составление структурной схемы ЭМС с переменными параметрами // V Всероссийская школа-семинар молодых ученых «Управление большими системами»: сб. науч. тр. – Липецк: ЛГТУ, 2008. – c.: С. 268 – 272.

4. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Разработка оптимальной системы электропривода для механизма кантования вагоноопрокидывателя // Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2008. №2. – С. 5 – 10.

5. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Составление структурной схемы ЭМС с переменными параметрами // Липецкий областной профильный семинар «Школа молодых ученых по проблемам технических наук: сб. науч. тр. – Липецк:

ЛГТУ, 2008. – 256 c.: С. 212 – 216.

6. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Представление механизма вагоноопрокидывателя на базе математической модели // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2008. № 4. – С. 55 – 58.

7. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Исследование динамических режимов системы электропривода механизма опрокидывания методом моделирования // Сборник статей научно-технической конференции, посвященной 35-летию основания кафедры электропривода Липецкого государственного технического университета. – Липецк: ЛГТУ, 2009 – 156 c.: С. 135 – 139.

8. Мещеряков В.Н., Корчагина В. А., Корчагин А. А. Разработка частотного асинхронного электропривода с системой управления углом между векторами тока статора и тока намагничивания // Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2010. №2 – С. 12 – 17.

9. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Разработка и исследование оптимальной системы двухдвигательного электропривода механизма опрокидывания // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2010. № 2. Т. 6 – С. 21 – 24.

10. Теличко Л. Я., Корчагин А. А. Разработка и исследование системы двухдвигательного электропривода механизма кантования стационарных роторных вагоноопрокидывателей // Электротехнические комплексы и системы управления. – 2011. № 1. – С. 23 – 28.

Личный вклад автора в работах заключается в следующем:

в [1] – рассмотрены особенности динамических нагрузок электропривода стационарного роторного вагоноопрокидывателя; [2] – произведена оценка энергосбережения в системе электропривода стационарного роторного вагоноопрокидывателя; [3] – рассмотрена схема определения центров тяжести сыпучего материала в вагоне, разгружаемым вагоноопрокидывателем; [4] – предложена система электропривода на базе частотно-регулируемых преобразователей; [5] – разработана структурная схема электромеханической системы с переменными параметрами с использованием математических моделей; [6] – разработана многомассовая структурная схема механической части вагоноопрокидывателя;

[7] – исследованы динамические режимы системы электропривода механизма опрокидывания методом математического моделирования; [8] – создана модель системы частотного асинхронного электропривода с векторным управлением;

[9] – разработана оптимальная система электропривода, устраняющая момент “перекоса” конструкции; [10] – представлены результаты моделирования оптимальной системы электропривода механизма опрокидывания стационарного роторного вагоноопрокидывателя, снижающей динамические нагрузки.