Электропривод современных шахтных подъёмных машин

Подъемные установки шахт и рудников — наиболее сложные и ответственные объекты в общей технологической цепи транспортирования полезного ископаемого из забоя на поверхность. В большинстве случаев подъемная установка является единственным звеном, связывающим горные работы с поверхностью. Основными решениями для шахтных подъёмных машин являются частотно-регулируемые синхронные и асинхронные электроприводы. При модернизации существующих электроприводов постоянного тока применяется система «тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока». В статье представлен опыт работы сотрудников ООО «Электротехническая промышленная компания» по разработке и внедрению безредукторных тихоходных электроприводов постоянного и переменного тока для шахтных подъёмных машин производства ПАО «Уралмашзавод». Приведено описание реализованных сотрудниками компании проектов, указаны особенности выбора того или иного типа электропривода шахтных подъёмных машин. Приведено описание безредукторного тиристорного электропривода постоянного тока, который применяется при модернизации скиповых и клетевых подъёмных установок. Проанализированы качество электроэнергии при работе тиристорного электропривода постоянного тока шахтных подъёмных установок и мероприятия по его улучшению. Рассмотрены электроприводы переменного тока шахтных подъёмных машин без редуктора на базе низкооборотных синхронных электродвигателей с преобразователями частоты с непосредственной связью, которые в настоящее время работают на производственных площадках компаний ПАО «ГМК «Норильский никель» и ОАО «Уралкалий». Дано описание современных электроприводов шахтных подъёмных машин без редуктора на базе низкооборотных синхронных электрических машин с высоковольтными преобразователями частоты с активным выпрямителем. Приведено сравнение электроприводов ШПМ с различными типами преобразователей по наиболее важным практическим показателям.

Абрамов Б. И., Иванов  А. Г.,  Шиленков  В. А.,  Кузьмин  И. К.,  Шевырев Ю. В. Электропривод современных шахтных подъёмных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 5—2. — С. 145—162. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_52_0_145.

Абрамов Борис Иванович¹ — генеральный директор, abramov@electroprom.com;
Иванов Андрей Гелиевич¹ — канд. техн. наук, заместитель генерального директора по развитию бизнеса, andrej.ivanov@electroprom.com;
Шиленков Виктор Александрович¹ — заместитель технического директора, shilenkov@electroprom.com;
Кузьмин Иван Константинович¹ — канд. техн. наук, заместитель директора Департамента продаж и развития бизнеса в горной промышленности, kuzminik@electroprom.com;
Шевырёв Юрий Вадимович² — докт. техн. наук, профессор кафедры «Энергетика и энергоэффективность горной промышленности», https://orcid.org/0000-0003-24529796, uvshev@yandex.ru;
¹ ООО «Электротехническая промышленная компания» (ООО «Электропром»). 129626 г. Москва, проспект Мира, д. 106, Россия;
² Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119991, Москва, Ленинский проспект, д. 4, Россия;

Шевырёв Ю. В., e-mail: uvshev@yandex.ru

1. Иванов Г. М. Автоматизированный электропривод в промышленности. — Ульяновск: УлГТУ, 2013. — 442 с.

2. Абрамов Б. И., Коган А. И. и др. Частотно-регулируемый электропривод буровых установок БУ — 4200/250 // Электротехника. — 2009. — №1. — С. 8—13.

3. Дацковский Л. Х., Абрамов Б. И., Шевырева Н. Ю., Шевырёв Ю. В. Электропривод стационарных установок в горной промышленности // Труды X Международной конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2018, Новочеркасск, 3—6 октября 2018 г. 2018. — С. 169—174.

4. Католиков В. Е., Динкель А. Д. Динамические режимы рудничного подъёма. — М.: Недра, 1995. — 448 с.

5. Ziad M. Ali, Faisal Q. Alenezi, Sameh S. Kandil, Shady H. E. Abdel Aleem. Practical considerations for reactive power sharing approaches among multiple-arm passive filters in non-sinusoidal power systems // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2018, vol. 103, pp. 660—675.

6. Boudebbouz O., Boukadoum A., Medoued A. Effective electric power quantities and the sequence reference frame: A comparison study // Electric Power Systems Research. 2016, vol. 140, pp. 485—492.

7. До Тхань Лич Исследование, оценка и предложения по решению проблемы качества электроэнергии для системы электроснабжения глиноземного завода в Лам Донге, Вьетнам // Горные науки и технологии. — 2021. — № 2. — С. 121—127. DOI: 10.17073/25000632—2021—2-121—127.

8. Дацковский Л. Х., Роговой В. И. Электроприводы с синхронными двигателями // Машиностроение. Энциклопедия. Т. IV-2. Электропривод, гидрои виброприводы. Кн. 1. Электропривод. — М.: Машиностроение, 2012. — С. 319—367.

9. Жемеров Г. Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью. — М.: Энергия, 1977. — 280 с.

10. Слежановский О. В., Дацковский Л. Х., Кузнецов И. С. и др. Системы подчиненного регулирования электроприводов переменного тока с вентильными преобразователями. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 256 с.

11. Виноградов А. Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. — Иваново: ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина», 2008. — 298 с.

12. Shevyreva N. Yu. Effects of active rectifiers on power quality in supply systems in mineral mining industry // Eurasian mining — 2021. 2021, no. 1, pp. 70—74. DOI 10.17580/ em.2021.01.14.

13. Yoon John. Motors, drives, and HVAC efficiency // Consulting — Specifying Engineer. 2016, no. 1, pp. 50—63.

14. Шевырёв Ю. В., Шевырева Н. Ю. Улучшение формы напряжения в системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса с активным выпрямителем // Горный журнал. — 2019. — №1. — С. 66—69. DOI: 10.17580/gzh.2019.01.14.

15. Pollefliet J. Power Electronics: Drive Technology and Motion Control. — London: Academic Press, 2017. — 412 p.

16. Sinamics — Low Voltage Engineering Manual. Siemens. Edition July 2017, vol.6.5, 556 p., available at: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/185/83180185/att_938805/v1/SINAMICS_ Engineering_manual_V6.5_July_2017_external-e.pdf.

17. Шевырев Ю. В. Улучшение качества электроэнергии при работе полупроводникового преобразователя частоты // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 2. — С. 171—178. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-2-0-171-178.

18. Nho N. V., Khoa Dang Pham. PWM Strategy to Alleviate Common-Mode Voltage with Minimized Output Harmonic Distortion for Five-Level Cascaded H-Bridge Converters // Energies. 2021, vol. 14, pp. 1—26. DOI:10.3390/en14154476.

19. Dixon J. W. Effective Transient-Free Capacitor Switching (TFCS) for Large Motor Starting on MV Systems // IEEE Transactions on Industry Applications. 2018, vol. 8, pp.113—124. DOI:10.1109/PCICON.2017.8188730.

20. Pekdemir A., Yildiz A. B. Analysis and modelling of FC-TCR based on static VAR compensator // ICEEE. International Conference on Electrical and Electronic Engineering. 2018, vol. 5, pp. 115—118. DOI:10.1109/ICEEE2.2018.8391312.