Решетчатая схема замещения двигателя постоянного тока подъемно-транспортных устройств горнорудного оборудования

В горной промышленности широко используются двигатели постоянного тока, поэтому большое значение придается задачам, связанным с исследованием и моделированием электромагнитного поля в их рабочем объеме. Для моделирования электромагнитного поля чаще всего применяются компьютерные программы, основанные на численных алгоритмах решения полевых уравнений. Но вместе с тем не теряют актуальности аналитические методы, которые можно считать разновидностью численных методов, поскольку их практическая реализация затруднена или вовсе невозможна без использования компьютеров. Именно к такого рода методам расчета и моделирования электромагнитных полей относятся решетчатые схемы замещения. Решетчатая схема замещения создается на основе фундаментальных законов теории электромагнитного поля (закона полного тока и закона электромагнитной индукции) и представляет собой разветвленную электрическую цепь из активных и реактивных элементов, аналогом напряжения в которой служат составляющие векторного магнитного потенциала, а аналогом тока — составляющие вектора напряженности магнитного поля. Настоящая статья посвящена синтезу решетчатой схемы замещения двигателя постоянного тока, входящего в состав привода подъемно-транспортного устройства горнорудного оборудования. Статор двигателя явнополюсный, ротор неявнополюсный. Магнитная проницаемость полюсов статора и зубцов ротора постоянна. Токи в обмотке возбуждения и в пазах ротора заданы в исходных данных задачи. Расчет поля осуществляется на двойном полюсном делении двигателя для некоторого фиксированного момента времени. Тестовые расчеты свидетельствуют о довольно высокой точности решетчатой схемы замещения двигателя постоянного тока.

Бланк А. В. Решетчатая схема замещения двигателя постоянного тока подъемно-транспортных устройств горнорудного оборудования // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 52—63. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2023_101_0_52.

Бланк Алексей Валерьевич — канд. техн. наук, доцент кафедры теоретических основ электротехники, https://orcid.org/0000-0003-0582-1257, Новосибирский государственный технический университет, Россия, 630073, Новосибирск, Проспект К. Маркса, д. 20, e-mail: alblances@yandex.ru.

1. Браславский И. Я., Костылев А. В., Хабаров А. И. Исследование экстремальной скалярной системы управления асинхронным электроприводом в условиях изменения параметров объекта // Известия вузов. Горный журнал. — 2014. — № 3. — С.86—90.

2. Беляев Е. Ф., Цылев П. Н., Щапова И. Н. Двухфазный многополюсный компенсированный асинхронный двигатель для нефтяной промышленности // Вестник ПНИПУ. Геология. Нефтегазовое и горное дело. — 2017. — Т. 16. — № 3. — С.238—246. DOI: 10.15593/2224−9923/2017.3.4.

3. Абрамов Б. И., Дацковский Л. Х., Кузьмин И. К., Шевырёв Ю. В. Электропривод вентиляторов шахтных установок // Электротехника. — 2017. — № 3. — С. 67—74.

4. Пичкур Е. В., Козлов В. В., Макарова Л. Н. Управление установкой электроцентробежных насосов с асинхронизированным вентильным двигателем двойного питания // Современные наукоемкие технологии. — 2016. — № 7. — С. 54—58.

5. Niedworok A., Lesiak K., Orzech L., Talarek M. Tests of electric properties of supplycontrol system of mining floor-loader // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021, 1134, 012005. DOI: 10.1088/1757−899X/1134/1/012005.

6. Jablonski M., Borkowski P. Correction mechanism for balancing driving torques in an opencast mining stacker with an induction motor and converter drive system // Energies. 2022, 15, 1282. DOI: 10.3390/en15041282.

7. Крюков О. В. Энергоэффективность электроприводных газоперекачивающих агрегатов // Электротехнические системы и комплексы. — 2015. — № 1 (26). — С. 10—15.

8. Коржев А. А., Войтюк И. Н., Смирнов А. И., Иванченко Д. И., Яковлева Э. В. Моделирование регулируемого синхронного электропривода насосного агрегата в системе поддержания пластового давления // Известия тульского государственного университета. Технические науки. — 2020. — № 5. — С. 505—513.

9. Виноградов А. Б., Гнездов Н. Е. Система возбуждения тягового генератора электромеханической трансмиссии карьерного самосвала грузоподъемностью 240 тонн // Вестник ивановского государственного энергетического университета. — 2015. — № 1. — С. 36—41.

10. Семыкина И. Ю., Тарнецкая А. В. Управление синхронным двигателем с постоянными магнитами безредукторного мотор-барабана ленточного конвейера // Экологические проблемы промышленно развитых и ресурсодобывающих регионов: пути решения: сборник трудов конференции. — Кемерово, 2017. — С. 408−1—408−7.

11. Бабокин Г. И. Электропривод питателя дробилок и мельниц на базе синхронного двигателя с постоянными магнитами // Известия тульского государственного университета. Технические науки. — 2019. — № 11. — С. 97—102.

12. Huang Y., Yuan B., Xu S., Han T. Fault diagnosis of permanent magnet synchronous motor of coal mine belt conveyor based on digital twin and ISSA-RF // Processes. 2022, 10, 1679. DOI: 10.3390/pr10091679.

13. Ключников А. Т., Коротаев А. Д., Шулаков Н. В., Шутемов С. В. Цилиндрический линейный вентильный электродвигатель для погружного бесштангового насоса // Автоматизация в электроэнергетике и электротехнике. — 2015. — № 1. — С. 158—162.

14. Шулаков Н. В., Шутемов С. В. Перспективы использования цилиндрического линейного вентильного двигателя в качестве привода плунжерных нефтедобычных агрегатов // Фундаментальные исследования. — 2016. — № 12. — С. 795—799.

15. Wroblewski A., Krot P., Zimroz R., Mayer T., Peltola, J. Review of linear electric motor hammers — an energy-saving and eco-friendly solution in industry // Energies. 2023, 16, 959. DOI: 10.3390/en16020959.

16. Ананин В. Г., Муравлева Н. Н., Эмилов А. Б., Таалайбеков Ж. Т. Основные проблемы и методы совершенствования сетевого электропривода карьерного экскаватора ЭКГ-20 // Успехи современной науки. — 2016. — № 9. — Том 4. — С. 126—128.

17. Сорокин А. В. Послеремонтные испытания электрических машин шагающих экскаваторов // Науки о земле и недропользование. — 2020. — № 1 (70). — Том 43. — С. 103—110.

18. Radonjic M., Zecevic Z., Krstajic B. An IoT system for real-time monitoring of dc motor overload // Electronics. 2022, 11, 1555. DOI: 10.3390/electronics11101555.

19. Бланк А. В. Моделирование рудничного двигателя посредством решетчатой схемы замещения с синусоидальными источниками тока // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12−2. — С. 58—69. DOI: 10.25018/0236_14 93_2022_122_0_58.

20. Inkin A. I., Blanc A. V. The lattice equivalent circuits for 2D and 3D analysis of electromagnetic field in electrical devices. Novosibirsk, NSTU, 2020, 202 p.