Цель работы. Основной целью проведенных в данной работе исследований является моделирование на основе цепе - полевой математической модели и экспериментальные исследования пусковых режимов шнекового ЭТМП.

Материал и результаты исследований. Пуск ЭТМП осуществляется прямым подключением к сети двигательного и тормозного модулей. Однако для облегчения условий пуска тормозной модуль должен включаться в сеть не одновременно с двигательным модулем, а с некоторой временной задержкой . При этом реализуется схема двухступенчатого пуска. Вначале включается двигательный модуль и происходит быстрый предварительный разгон вала ЭТМП до рабочих скоростей при относительно небольших пусковых токах. Затем через время включается тормозной модуль и ЭТМП выходит на установившийся режим работы. При реализации такой схемы пуска требуется обоснованный выбор времени задержки .

В данной работе выполнено моделирование режима пуска рассматриваемого ЭТМП и обосновано оптимальное время задержки . Оптимальной принимается такая временная задержка включения тормозного модуля, при которой ротор под действием момента двигательного модуля достигает номинальной скорости вращения.

Моделирование выполнено с помощью разработанной ранее цепе-полевой математической модели ЭТМП [4]. В качестве источников возникновения переходного процесса являются заданные напряжения фаз трехфазных обмоток статоров модулей. Для решения системы дифференциальных уравнений был выбран метод Рунге-Кутта 4-го порядка с переменным шагом интегрирования. В качестве начального шага интегрирования принималось значение . При этом вполне достигается требуемая точность решения.

На рис.1 представлены расчетные осциллограммы пуска ЭТМП на холостом ходу (без сопротивления нагрузки сыпучего материала - коэффициент нагрузки 0) для трех значений времени задержки =0.15; 0,2; 0,25 с. Для каждого из случаев представлены три осциллограммы - зависимости скорости вала ротора, электромагнитного момента и токов в фазах статора двигательного модуля от времени.

Сравнительный анализ представленных графиков показывает, что оптимальным в данном случае является значение =0.15 c. При таком времени задержки ротор на первом этапе пуска разгоняется двигательным модулем до оптимальной скорости (близкой к номинальной) и при последующем подключении тормозного блока ЭТМП плавно входит в режим динамического равновесия моментов. При =0.2 или =0.25 c на первом этапе пуска ротор разгоняется до более высоких скоростей, в результате чего после последующего включения тормозного модуля происходит интенсивное торможение вала. Это хорошо видно из графика зависимости скорости от времени: при =0.25 c после включения тормозного модуля торможение вала продолжается в течении 0,5…0,6 с. Если время задержки чрезмерно велико, то включение тормозного модуля сопровождается значительными ударными скручивающими электромагнитными моментами, неблагоприятно сказывающимися на стойкости конструкции.

Амплитудные значения токов при пуске достигают значения 400 А, а моментов - до 2000 Н·м. При =0.15 c на первом этапе пуска ротор разгоняется до скорости 11,75 рад/с, что соответствует частоте 1,87 об/с (112,3 об/мин) или скольжению . При времени задержки =0.25 c на первом этапе ротор разгоняется до существенно большей скорости 3,1 об/с.

Оптимальное значение зависит от интенсивности и характера полезной нагрузки на валу в момент пуска. Момент нагрузки моделируем линейной зависимостью в соответствии с выраженим:

,

где k - коэффициент нагрузки; - постоянная составляющая момента нагрузки, не зависящая от скорости шнека . Результаты такого анализа представлены на рис.2.

Рисунок 1 - Расчетные осциллограммы пуска ЭТМП на холостом ходу

Рисунок 2 - Зависимость оптимального времени задержки от коэффициента нагрузки

Каждая точка представленной зависимости соответствует условию разгона ротора за время задержки до скорости 110…115 об/мин.

Результаты моделирования процессов пуска были проверены на опытном образце шнекового сушильного агрегата двухмодульной конструкции, предназначенного для сушки и транспортирования угольных концентратов и шламов. Потребляемая активная мощность двигательного и тормозного модулей соответственно 50 и 45 кВт. Испытания проведены в условиях обогатительной фабрики ЗАО "ЦОФ Селидовская".

На рис.3 представлены осцилограммы амплитудных значений общего фазного тока ЭТМП для двух значений времени задержки включения тормозного модуля =0.17 c и =0.17 c.

Более позднее включение тормозного модуля приводит к возникновению существенных ударных токов и, соответственно, ударных моментов.

На рис.4 показана тахограмма разгона ротора ЭТМП для варианта включения тормозного модуля с =0.08 c, зарегистрированная цифровой видеокамерой. Как видим, включение тормозного модуля не сопровождается снижением достигнутой двигательным модулем скорости вращения, а происходит лишь кратковременная (0.08 с) задержка в темпе нарастания скорости до установившегося значения.

Рисунок 3 - Осциллограммы амплитудных значений общего фазного тока ЭТМП для двух значений времени задержки включения тормозного модуля и

Рисунок 4 - Тахограмма разгона ротора ЭТМП при включении тормозного модуля с t_з=0.08 с

пусковой режим электротепломеханический преобразователь энергия

Выводы