ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ СТРІЧКОВО-КАНАТНОГО КОНВЕЄРА З ВЕКТОРНО-КЕРОВАНИМИ АСИНХРОННИМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНАМИ
INVESTIGATION OF THE OPERATION MODES OF THE BELT-ROPE CONVEYOR ELECTROMECHANICAL SYSTEM WITH VECTOR-CONTROLLED INDUCTION ELECTRIC MOTORS
Сторінки: 7-14. Номер: №6.т.2, 2022 (315) 
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-315-6(2)-7-14
Автори:
Микола Печеник
Національний технічний університет України « Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
https://orcid.org/0000-0002-4527-1125
Сергій Бур’ян
Національний технічний університет України « Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
https://orcid.org/0000-0002-4947-0201
Ганна Землянухіна
Національний технічний університет України « Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
https://orcid.org/0000-0002-9653-8416
Артем Годз
Національний технічний університет України « Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
Mykolay Pechenik, Sergey Burian, Hanna Zemlianukhina, Artem Hodz
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
Анотація мовою оригіналу
Системи безперервного транспорту є найбільш перспективним видом переміщення сипких та штучних матеріалів, мають високу продуктивність, техніко-економічні показники і широко використовуються в світовій практиці як магістральні конвеєри для вугільної та гірничорудної промисловості. Особливе місце у безперервному транспорті займають стрічково-канатні конвеєри, що здатні забезпечити транспорт вантажу на відстань більше 30 км в одному ставі. Як правило, ці магістральні конвеєри не передбачають регулювання параметрів руху, пуск здійснюється при використанні систем плавного пуску. Водночас, такі системи мають високі вимоги до параметрів динамічних режимів роботи, точності відпрацювання заданої програми руху та рівня енергетичної ефективності.
У роботі запропоновано сучасну систему електроприводу з використанням векторно-керованих асинхронних електродвигунів. Наведено структуру електромеханічної системи. З використанням відомих методів побудована математична модель електромеханічної системи. У рамках пакету прикладних програм «MATLAB» Simulink отримано модель дослідження динамічних режимів роботи конвеєра. На конкретному прикладі проведено дослідження динамічних та статичних режимів роботи конвеєра при варіаціях статичного навантаження та швидкості переміщення тягового елемента. Дослідження точності відпрацювання заданого закону руху показали, що максимальна динамічна похибка за швидкістю та струмом відпрацьовується за час до 0,06 с. Максимальний рівень її амплітуди не перевищує 0,33% від значення сталої швидкості руху, що не викликає коливальних процесів в конвеєрі і забезпечує стійку роботу електромеханічної системи.
Проведено дослідження енергетичних характеристик електромеханічної системи. Втрати активної потужності не перевищують 12,5% від споживаного у всьому діапазоні варіації статичного навантаження та швидкості тягового елемента. Сформульовано рекомендації щодо використання у стрічково-канатних конвеєрах електромеханічних систем з векторно-керованими асинхронними електродвигунами.
Ключові слова: безперервне транспортування; векторне керування; стрічково-канатний конвеєр; точність відпрацювання; втрати потужності.
Розширена анотація англійською мовою
Continuous transport systems are the most promising type of movement of loose and artificial materials, have high productivity, technical and economic indicators and are widely used in world practice as main conveyors for the coal and mining industry. A special place in continuous transport is occupied by belt-rope conveyors, which are capable of transporting cargo over a distance of more than 30 km in one stop. As a rule, these main conveyors do not provide for the adjustment of movement parameters, the start is carried out using soft start systems. At the same time, such systems have high requirements for the parameters of dynamic modes of operation, the accuracy of working out the given movement program and the level of energy efficiency.
The paper proposes a modern electric drive system using vector-controlled induction electric motors. The structure of the electromechanical system is given. A mathematical model of the electromechanical system was built using known methods. As part of the “MATLAB” Simulink application program package, a model for the investigation of dynamic modes of conveyor operation was obtained. On a specific example, a research of dynamic and static modes of conveyor operation with static load and the speed of movement variations of the traction element was carried out. Studies of the accuracy of working out the given law of motion showed that the maximum dynamic error in terms of speed and current is worked out in a time of up to 0.06 s. The maximum level of its amplitude does not exceed 0.33% of the constant speed of movement, which does not cause oscillatory processes in the conveyor and ensures stable operation of the electromechanical system.
Investigation of the electromechanical system energy characteristics was conducted. Losses of active power do not exceed 12.5% of the consumed in the entire range of variation of the static load and speed of the traction element. Recommendations for the use of electromechanical systems with vector-controlled induction electric motors in belt-rope conveyors have been formulated.
Keywords: continuous transportation; vector control; belt-rope conveyor; accuracy of work; power losses.
Література
- Giezlotka, “Historia goznictwa”, Wydwnictwo Noucowe Slask. Katowice, pp. 210, 2009
- R. Bezhok, V.I. Dvornikov and I.G. Manets, “Mine elevation: Scientific-industrial publication”, LLC “South-East Ltd.” Donetsk T, vol. 624, 2007.
- Печеник М.В., Бур’ян С.O., Наумчук Л.М. Дослідження втрати енергії в електромеханічних системах багатодвигунних стрічкових конвеєрів. Технічнa електродинаміка. 2016. №3. С. 82-84.
- М.В.Печеник, С.О.Бур’ян, Л.М.Наумчук, А.О.Грицай. Дослідження впливу оптимального регулятора напруги на рівень коливань у стрічці конвеєра. International scientific and technical counference, Ktelenchuk, НАУ, – №1/2016 – 298с.
- Peresada, S. M., Kovbasa, S. N. Generalized algorithm of direct vector control of induction motor. ekhnichna elektrodynamika, 2002. №4. Рр. 17-22.
- Pechenik, Mykola, et al. “Analysis of the Given Law Accuracy of a Mine Skip Lifting Unit Movement Using a Vector-Controlled Electric Drive System.” 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). IEEE, 2020.
- Pang, Yusong, and Gabriel Lodewijks. “Determining stress cycles for belt conveyor speed control in transient operations.” 2016 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics, and Informatics (SOLI). IEEE, 2016.
- Pechinik, M., Pushkar, M., Burian, S., & Kazmina, L. “Investigation of energy characteristics of the electromechanical system in multi-motor conveyors under variation of traction load level on the belt.” 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). IEEE, 2019.
References
- Giezlotka, “Historia goznictwa”, Wydwnictwo Noucowe Slask. Katowice, pp. 210, 2009
- R. Bezhok, V.I. Dvornikov and I.G. Manets, “Mine elevation: Scientific-industrial publication”, LLC “South-East Ltd.” Donetsk T, vol. 624, 2007.
- Pechenik M.V., Burian S.O., Naumchuk L. M. Research of energy modes of operation of a multi-engine belt conveyor. Tekhnichna Elektrodynamika. 2016. №3. P. 82-84. (Ukr)
- V. Pechenik, S.O. Burian, L.M. Naumchuk, A.O. Hrytsai. Study of the influence of the optimal voltage regulator on the level of oscillations in the conveyor belt. International scientific and technical conference, Ktelenchuk, NAU, – No. 1/2016 – 298 p.
- Peresada, S. M., Kovbasa, S. N. Generalized algorithm of direct vector control of induction motor. ekhnichna elektrodynamika, 2002. №4. Рр. 17-22.
- Pechenik, Mykola, et al. “Analysis of the Given Law Accuracy of a Mine Skip Lifting Unit Movement Using a Vector-Controlled Electric Drive System.” 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). IEEE, 2020.
- Pang, Yusong, and Gabriel Lodewijks. “Determining stress cycles for belt conveyor speed control in transient operations.” 2016 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics, and Informatics (SOLI). IEEE, 2016.
- Pechinik, M., Pushkar, M., Burian, S., & Kazmina, L. “Investigation of energy characteristics of the electromechanical system in multi-motor conveyors under variation of traction load level on the belt.” 2019 IEEE 6th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). IEEE, 2019.
