*99563*

Скапа Е. И., Синчук И. О., к. т. н., доц., Якимец С. Н., к. т. н., доц.

Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, Украина

Исследование поведения тягового электропривода рудничего электровоза при торможении

В Украине в последние годы активно возобновилась работа по созданию и внедрению в практику отечественного горного машиностроения высокоэффективных тяговых электроприводов (ТЭП) типа: IGBT – преобразователь, асинхронные тяговые двигатели (ТАД) с микропроцессорной системой управления (МСУ) [1].

Одной из увиденных задач, стоящих перед разработчиковами данных систем ТАП является конструирование алгоритмов работы МСУ в тормозных режимах [2, 3].

Из-за больших и резкопеременных динамических режимов, протекающих в коротких (до 5 с) интервалах времени при торможении рудничих электровозов во время погрузочно-разгрузочных операции основным видом торможения является пневматическое, когда колодочные тормоза фиксируют колесные пары электровоза. Одновременно с этим видом торможения тяговые электрические двигатели отключаются от системы электроснабжения и переходят в режим динамического торможения. В виду неоднозначности протекания переходных электромеханических процессов при таком торможении этот момент функционирования ТАП подлежит дополнительному индивидуальному исследованию.

Для получения минимального времени торможения и динамических усилий требуется осуществить правильную регулировку тормозов – обеспечить требуемое значение тормозного усилия. Формализуя задачу, сформируем цель поиска следующим образом: при F(t) = 0 определить значения W₁ и W₂ при совместном движении системы, для которых ε → min.

Исходя из системы уравнений (1):

(1)

Преобразуя систему (1), получим:

(2)

В этом случае предварительный поиск осуществлялся методом градиента при С₁ = 6000, С₂ = 3000 и прежних начальных условиях. Варьируемые значения параметров, значения критериев и времени торможения сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Варьируемые значения параметров, значения критериев и времени торможения

W1	W2	t	ε	σ
1000	1400	12,6	-156	26,1
1000	2025	12,6	-150	31,0
1000	2650	13,3	-72	0,1
1000	3273	11,4	-48	0,1
1000	2962	12,3	-59	0,1
1000	3587	10,6	-38	0,1
1000	3900	10,0	-29	0
1000	4525	9,9	-29	0
1000	6000	7,0	-9,6	8,8
1000	5000	8,14	-7,2	0,4
1000	4800	8,42	-9,9	0,02
1250	4800	8,08	-6,3	0,37
750	4800	8,8	-14,7	0,04
1100	4600	8,56	-11,7	0,004

Исходя из результатов поиска, оптимальному режиму торможения соответствуют W₁ = 1000 – 1100; W₂ = 4600 – 4800.

Для получения математического описания поверхности по методике и плану, аналогичному для процесса разгона была проведена серия из 17 опытов, результаты которых приведены в таблице 2. Центр области планирования принят в точках W₁ = 1400; W₂ = 2025. Шаг поиска ΔW₁ = 200; ΔW₂ = 425.

Таблица 2 – Результаты опытов математического описания поверхности торможения

№ п/п	Z1	Z2	W1	W2	t	ε	σ
1.	1	1	1600	2337	8,12	-92,79	24,69
2.	1	-1	1600	1712	8,72	-112,16	26,175
3.	-1	1	1200	2337	11,14	-143,92	37,93
4.	-1	-1	1200	1712	9,88	-114,354	22,45
5.	0	0	1400	2025	10,08	-138,34	35,03
6.	2	0	1800	2025	8,00	-102,79	27,00
7.	-2	0	1000	2025	12,56	-150,32	31,00
8.	0	2	1400	2650	9,38	-108,66	30,02
9.	0	-2	1400	1400	8,52	-93,62	15,39
10.	2	2	1800	2650	28,19	-91,64	-
11.	2	-2	1800	1400	15,89	-80,84	-
12.	-2	2	1000	2650	15,43	-64,99	-
13.	-2	-2	1000	1400	12,58	-155,85	26,08
14.	-	-	1000	3275	11,42	-47,56	0,09
15.	-	-	1000	2962	12,32	-58,75	0,11
16.	-	-	1000	3587	10,64	-37,61	0,02
17.	-	-	1000	3900	9,96	-29,121	0,00

Аппроксимирующий многочлен представляется в виде:

(3)

Коэффициенты определяются по методике проф. Рафалес-Ламарка. Коэффициенты A₀ – А_m находятся по таблице 3.

Таблица 3 – Коэффициенты A_m

№ п/п	Z1	Z2	A0	A1	A2	A11	A12	A13
1.	+1	+1	1	1	+1	-17	-17	1
2.	+1	-1	1	1	-1	-17	-17	-1
3.	-1	+1	1	-1	+1	-17	-17	-1
4.	-1	-1	1	-1	-1	-17	-17	1
5.	0	0	3	0	0	-238	-238
6.	1	0	2	+1	0	-89	-166
7.	-1	0	2	-1	0	-89	-166
8.	0	1	2	0	1	-166	-89
9.	0	-1	2	0	-1	-166	-89
10.	2	0	-1	2	0	358	50
11.	-2	0	-1	-2	0	358	50
12.	0	2	-1	0	2	50	358
13.	0	-2	-1	0	-2	50	358

Например:

После определения аналогичным образом остальных коэффициентов и пренебрегая A₁₁ и A₂₂ ввиду их малости, окончательно получим:

(4)

Как и в случае разгона, при торможении электровозосостава также наблюдается соответствие минимума коэффициента динамичности минимума времени торможения. Это объясняется тем, что при недостаточно интенсивном торможении электровозосостава, имеющего большую массу, происходит дополнительное ускорение электровоза, сопровождающееся увеличенными динамическими усилиями, что приводит к увеличению суммарного времени торможения системы.

Таким образом, констатируем, что оптимальный закон изменения движущей силы F(t), более главный, чем в случае F(t) = F_MAX и не снижает производительности электровозосостава.

Сравнение различных методов поиска приводит к выводу, что случайный поиск в том случае, когда на основании проведенных исследований и опыта инженерного проектирования сложилось общее представление о ситуации, практически не эффективен.

Литература

1. Синчук О.Н. Перспективы развития шахтных (рудничных) электровозов с энергосберегающими видами тяговых электроприводов / О. Н. Синчук, С. В. Лебедкин, И. О. Синчук, О. О. Удовенко, О. В. Пасько / Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – Луганськ: СНУ ім. В. Даля. – 2006. – № 8 (102). – с. 83-92.

2. Синолицый А. Ф. Опытный образец энергоэкономичного тягового электропривода: IGBT-преобразователь – АД для рудничных электровозов. Разработка рудных месторождений / А. Ф. Синолицый, О. В. Пасько, В. И. Колотило, С. В. Лебедкин / Весник Криворожского технического университета. – Кривой Рог: КТУ, – 2005. Вып. 88. – с. 120-125.

3. Синчук О.Н. Комбинаторика преобразователей напряжения современных тяговых электроприводов рудничных электровозов / О. Н. Синчук, И. О. Синчук, Н. Н. Юрченко, А. А. Чернышов, О. А. Удовенко, О. В. Пасько, Э. С. Гузов. Научное издание. – Київ: ІЕДНАНУ, 2006. – 252 с.