Моделирование плавного пуска для асинхронного двигателя ленточного конвейера

Цель работы — обосновать необходимость плавного пуска конвейерной ленты. Прямой запуск загруженного конвейера влечет за собой увеличение сил инерции, перегрузку тяговых цепей и привода. Из-за увеличенного пускового момента существует опасность проскальзывания между лентой и приводным барабаном, возникновения колебательного процесса в порожней ветви ленты, пробуксовки привода. Это приводит к износу ленты и поломкам оборудования. Для исследования процессов в ленточном конвейере использовалась конечномерная модель, реализованная в пространстве состояний. Представлено моделирование в программах SimPowerToolbox и Simulink прямого пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя конвейера и двигателя с тиристорным регулятором напряжения, полученные результаты позволяют сравнивать два вида пуска. Устройство плавного пуска уменьшает пусковые токи; устраняет рывки в механических передачах; позволяет экономить электроэнергию и защищать оборудование. При плавном запуске разгон конвейера длится дольше, но движение сосредоточенных масс более последовательное, менее колебательное, усилия в ленте изменяются плавно, тяговый фактор стабилизируется без перерегулирования. Разработанная модель позволяет исследовать динамические режимы работы двигателя и механической части конвейера, анализировать усилия, возникающие в ленте, оценивать скольжение ленты и величину коэффициента тяги. Результаты работы должны лечь в основу системы контроля натяжения ленты и поддержания коэффициента тяги в пуско-тормозных режимах, что обеспечит отсутствие пробуксовки привода и проскальзывания ленты, если необходимо регулировать скорость ленты в зависимости от объема случайного грузового потока, поступающего на конвейер.

Ключевые слова: ленточный конвейер, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, комплексная математическая модель «ленточный конвейер–асинхронный двигатель», прямой пуск, устройство плавного пуска, тиристорный преобразователь, система импульсно-фазного управления, динамические усилия в ленте, тяговый фактор конвейера.

Как процитировать:

Дмитриева В. В., Собянин А. А., Сизин П. Е. Моделирование плавного пуска для асинхронного двигателя ленточного конвейера // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 6. – С. 77–92. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_77.

Благодарности:

Информация об авторах:

Дмитриева Валерия Валерьевна¹ —канд. техн. наук, доцент, e-mail: dm-valeriya@yandex.ru,
Собянин Алексей Андреевич¹ — магистрант, e-mail: sobyanin99@yandex.ru,
Сизин Павел Евгеньевич — канд. физ.-мат. наук, доцент, e-mail: mstranger@list.ru, ИБО НИТУ «МИСиС»,
¹ Российский университет Нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина.

 

Контактное лицо:

Сизин П.Е., e-mail: mstranger@list.ru.

Список литературы:

1. Bebic V., Ristic L. Speed controlled belt conveyors: drives and mechanical considerations // Advancts in Electrical and Computer Engineering. 2018, vol. 18, no. 1, pp. 51—60. DOI: 10.4316/AECE.2018.01007.

2. Kassay P., Homišin J., Urbansky M., Grega R. Transient torsional analysis of a belt conveyor drive with pneumatic flexible shaft coupling // Acta Mechanica et Avtomatica. 2017, vol. 11, no. 1, pp. 69—72. DOI: 10.1515/ama-2017-0011.

3. Лустенков М. Е., Скарыно Б. Б., Лустенкова Е. С. Выбор асинхронного двигателя для привода ленточного конвейера с параллельным валом редуктора // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 2019. — № 2. — С. 3—10. DOI: 10.18698/05361044-2019-2-3-10.

4. Дмитриев В. Г., Шахмейстер Л. Г. Теория и расчет ленточных конвейеров. — М.: Машиностроение, 1987. — 336 с.

5. Метельков В. П., Либерман Я. Л. К вопросу о выборе режима пуска ленточного конвейера // Электротехнические системы и комплексы. — 2019. — № 2(43). — С. 54—59. DOI: 10.18503/2311-8318-2019-2(43)-54-59.

6. Xiaojian Lui, Shanguo Yang, Meijuan Shi Simulation on the starting of belt conveyor / Computer Applications in the Mineral Industries. CRC Press, 2020, pp. 423—426. DOI: 10.1201/9781003078661-85.

7. Павлов В. Е. Сравнение двух вариантов пуска электропривода ленточного конвейера // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2020. — Т. 24. — № 5. — С. 1069—1079. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-5-1069-1079.

8. Греман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. — СПб.: Корона-Век, 2011. — 368 с.

9. Терехин В. Б., Дементьев Ю. Н. Компьютерное моделирование систем электропривода в Simulink. — М.: Юрайт, 2018. — 306 с.

10. Пантель О. В. Методика расчета параметров асинхронного двигателя для моделирования режимов его работы в Matlab/Simulink // Academy. — 2015. — № 2(2). — С. 7—11.

11. Запенин И. В., Бельфор В. Е., Селищев Ю. А. Моделирование переходных процессов ленточных конвейеров. — М.: Недра, 1969. — 56 c.

12. Дмитриева В. В., Сизин П. Е. Анализ моделей ленточного конвейера при различном числе аппроксимирующих масс // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 1. — С. 34—46. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_1_0_34.

13. Дмитриева В. В., Гершун С. В. Автоматическая стабилизация величины тягового фактора магистрального ленточного конвейера с двухдвигательным приводом // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2010. — № 3. — С. 246—255.

14. Соколов И. А. Особенности моделирования силовых ключей в устройствах плавного пуска асинхронного электродвигателя // Вестник КузГТУ. — 2016. — № 4. — С. 89—94.

15. Ситников А. Тиристорное устройство плавного пуска асинхронного двигателя // Современная электроника. — 2008. — № 9. — С. 50—53.

16. Sarathbabu N. V., Murthy C. S. N., Aruna M. Minimization of specific energy of a belt conveyor drive system using space vector modulated direct torque control // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019, vol. 8, no. 4. DOI: 10.18698/05361044-2019-2-3-10.

17. Dmitrieva V. V., Sizin P. E., Sobyanin A. A. Application of the soft starter for the asynchronous motor of the belt conveyor // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 942, no. 1, article 012003. DOI: 10.1088/1755-1315/942/1/012003.