Метод распознавания режимов работы асинхронных электродвигателей горных производств по субгармоническим параметрам

Предложен метод защиты электрических двигателей, используемых в горнодобывающей промышленности, основанный на идентификации режимов успешных пусков и самозапусков по наличию субгармонических параметров переходных процессов в фазных токах, и их отсутствию в аварийный режимах (коротких замыканий). Данный принцип функционирования позволяет априори разделить режимы работы двигателя на аварийные с ускорением действия при отсутствии субгармонических параметров, и, наоборот, рабочие с повышенными токами пуска (самозапуск), но с запретом срабатывания релейной защиты при возникновении субгармонических процессов. Результатом идентификации субгармонических параметров переходных процессов является кардинальное изменение способа отстройки средств защиты от рабочих режимов пуска и самозапуска, не требующего повышенных уставок срабатывания по току. Предложен алгоритм и математическая формализация способа выделения субгармонических составляющих токов. Выполнено моделирование режимов пуска и короткого замыкания в среде MATLAB Simulink, показавшее, что для корректной работы предложенного способа необходимо и достаточно сравнить амплитуды фазных токов за 5–6 периодов. Следовательно, данный способ обеспечивает отключение электродвигателей в аварийных режимах за 100–120 мс. В результате, метод позволяет увеличить быстродействие и чувствительность защиты от коротких замыканий на цепях питания и в обмотках электродвигателя.

Минакова Т. Е., Маларев В. И., Коржев А. А. Метод распознавания режимов работы асинхронных электродвигателей горных производств по субгармоническим параметрам // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 11. – С. 96–108. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_11_0_96.

Минакова Татьяна Евгеньевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Minakova_TE@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-5776-1917,
Маларев Вадим Игоревич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Malarev_VI@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0001-7947-2200,
Коржев Александр Александрович¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: Korzhev_AA@pers.spmi.ru, ORCID ID: 0000-0003-2258-3561,
¹ Санкт-Петербургский горный университет.

Минакова Т.Е., e-mail: Minakova_TE@pers.spmi.ru.

1. Малафеев С. И., Малафеев С. С. Информационные и управляющие компоненты электрических карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 33—45. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_33.

2. Turysheva A. V., Gulkov Y. V., Baburin S. V. Power supply of oil production facilities using associated petroleum gas / Proceedings of the 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, EIConRus 2020. 2020, pp. 1333—1338. DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039526.

3. Видулин П. П., Нюхин Р. О. Улучшение пусковых свойств серийного электродвигателя типа АИР56В2 / Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе. Сборник трудов научно-технической конференции. — Воронеж, 2019. — С. 48—52.

4. Minakova T. E. Improving reliability of power supply of mineral-raw-material complex // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1753, no. 1, article 012032. DOI: 10.1088/17426596/1753/1/012032.

5. Минакова Т. Е. Концепция развития микропроцессорных средств релейной защиты и автоматики предприятий горной промышленности на основе рэнкинговых алгоритмов / Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики: IPDME-2017. Сборник научных трудов международной научно-технической конференции. — 2017. — С. 178—181.

6. 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.

7. Belsky A. A., Dobush V. S., Ivanchenko D. I., Gluhanich D. Y. Electrotechnical complex for autonomous power supply of oil leakage detection systems and stop valves drive control systems for pipelines in arctic region // Journal of Physics: Conference Series. 2021, vol. 1753, no. 1, article 012062. DOI: 10.1088/1742-6596/1753/1/012062.

8. Ismagilov F. R., Khairullin I. K., Vavilov V. E., Bekuzin V. I., Gorbunov A. S., Karimov R. D. Energy losses in the electric motor of a high-speed spindle // Russian Engineering Research. 2017, vol. 37, no. 3, pp. 253—257. DOI: 10.3103/S1068798X17030091.

9. Kostin V. N., Minakova T. E. Protective and control relays as coal-mine power-supply ACS subsystem // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017, vol. 87, no. 3, article 032017. DOI: 10.1088/1755-1315/87/3/032017.

10. Коровкина Н. П., Пустовалова Н. Н., Кобринец В. П., Горлов А. Н. Изучение и оценка эффективности применения электродвигателей на приводах насосов и вентиляторов / Сборник научных статей по материалам II Международной научно-практической конференции. — Курск, 2021. — C. 6—10.

11. Комиссаров С. Н., Ворошилов И. В. Замена пристраиваемых асинхронных двигателей для промышленных компрессоров на вентильно-индукторные электроприводы с системой управления преобразователем частоты на базе отечественного motorcontrol микроконтроллера / Эффективное применение в проектах компрессорного, газоразделительного и энергосберегающего оборудования. Сборник трудов III-й научно-технической конференции. — Краснодар, 2021. — С. 85—90.

12. Фаляхов А. К. Модернизирование асинхронных двигателей регулируемого электропривода / Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве. Материалы IV Национальной научно-практической конференции. — Казань, 2019. — С. 340—345.

13. Архипов И. А., Филин А. Э. Анализ состояния аварийности на угольных предприятиях России // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 1. — С. 208—215. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-01-0-208-215.

14. Baburin S. V., Zyrin V. O., Kovalchuk M. S. Dependence of power supply systems reliability on the type of redundancy // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019, vol. 643, no. 1, article 012134. DOI: 10.1088/1757-899X/643/1/012134.

15. Рясков Ю. И., Шайтор Н. М., Горпинченко А. В. Обзор видов защиты асинхронных двигателей, используемых в энергетических системах и комплексах // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. — 2019. — Т. 22. — № 4. — С. 107—115.

16. Петров В. Л., Кузнецов Н. М., Морозов И. Н. Управление спросом на электроэнергию в горнопромышленном секторе на основе интеллектуальных электроэнергетических систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 2. — С. 169—180. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_169.

17. Киселев Д. Н., Ершов Ю. А. Микропроцессорная токовая защита // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 5. — С. 43—49.

18. Киселев Д. Н., Ершов Ю. А. Микропроцессорная токовая защита на основе четырехмерного представления режимных параметров // Электротехника. — 2021. — № 7. — С. 28—31.

19. Kostin V. N., Minakova T. E., Kopteva A. V. Urban substations transformers allowed loading / Proceedings of the 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, ElConRus 2018. 2018, pp. 692–695. DOI: 10.1109/EIConRus.2018.8317188.

20. Шпенст В. А., Тебуев М. И., Тебуев Т. И. Технология Power Line Communications (PLC). Устройство для подавления помех, возникающих при передаче информации по линиям электроснабжения // Естественные и технические науки. — 2018. — № 4(118). — С. 221—223.

21. 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_105.