Nghiên cứu ứng dụng động cơ điện xoay chiều truyền động chạy tàu điện mỏ để nâng cao năng lực vận tải trong mỏ có khí và bụi nổ

Nghiên cứu ứng dụng động cơ điện xoay chiều truyền động chạy tàu điện mỏ để nâng cao năng lực vận tải trong mỏ có khí và bụi nổ

BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC MO - DIA CHAT

DOAN VAN THANH

NGHIEN CUU UNG DUNG

ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU TRUYỂN ĐỘNG CHO

TAU DIEN MO DE NANG CAO NANG LUC VAN TAI

TRONG MO CO KHi VA BUI NO

Chuyên ngành: Tự động hoá quá trình sản xuất

Mã số: 2.05.18

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI-2008

Công trình được hoàn thành tại:

Bộ môn Tự động hoá, Khoa Cơ điện

Truong dai hoc M6 - Dia chất

NGUOI HUGNG DAN KHOA HOC:

PGS.TS Thai Duy Thifc Truong dai hoc M6 - Dia chat

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Nhà

nước, họp tại Trường đại học Mỏ - Địa chất

Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội

Vào hồi giỜ ngày tháng năm 2008

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia, Hà Nội

hoặc Thư viện Trường đại học Mỏ - Dia chat

CÁC CONG TRINH CUA TAC GIA DA CONG BO CO

LIEN QUAN DEN NOI DUNG LUAN AN

1 Doãn Văn Thanh (2004), “Nghiên cứu ứng dụng truyền động nghịch lưu- động cơ xoay chiều trong tàu điện mỏ”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học Kỹ thuật

mỏ toàn quốc lan thi¢ XVI, tr 303-305

2 Doãn Văn Thanh (2004), “Nghiên cứu Hệ thống truyền động xoay chiều trong tàu điện mỏ”, 7u„yển tập báo

cáo Hội nghị Khoa học lần thứ I6, tr 232-235

3 Doãn Văn Thanh (2006), “Nghiên cứu động lực học hệ

truyền động nghịch lưu- động cơ rotor lồng sóc cho

tàu điện mỏ”, Tuyển tập báo cáo Hội thảo Khoa học

Kỹ thuật mở toàn quốc lần thứ XVII, tr 548-551

4 Doan Van Thanh (2007), “Một vài kết quả nghiên cứu ứng dụng truyền động điện xoay chiều cho tàu điện mỏ”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất, (18), tr 49-

53

5 Doan Van Thanh (2007), “Nghién cttu luc cản đoàn

tàu điện mỏ”, Tạp chí Công nghiệp mỏ, (3), tr 16-18

năng(35%) trên điện trở phụ; xuất hiện các tia lửa giữa cổ góp và chối

than, giữa các tiếp điểm làm tăng chi phí vận hành, đầu tư

3 Việc nghiên cứu coi đoàn tàu gồm nhiều phần tử nối với nhau

có khe hở đã tính toán được các đặc tính động lực học mà đặc biệt là

đặc tính lực cản của tàu có độ chính xác cao, phù hợp thực tế hơn so

với phương pháp tính toán cũ, coi hệ là một khối Lực cản đoàn tàu

điện mỏ sẽ tăng lên theo bậc trong quá trình khởi động, quá trình hãm

và đạt giá trị lớn nhất khi tàu đã rắn hoá

4 Phương pháp điều khiển mômen động cơ tàu điện mỏ thoả mãn

điều kiện bám dính giữa bánh xe va đường ray (F < F„) cho thấy tau

làm việc hiệu quả và không bị trượt

5 Các đặc tính động lực học hệ nghịch lưu - động cơ KĐB rotor

lồng sóc điều khiển vector tua từ thông rotor, điều khiển theo điều kiện

bám dính đã đáp ứng được các yêu cầu truyền động phúc tạp của tàu

điện, đã được kiểm chứng trên một đoàn tàu thực tế; nó khẳng định khả

năng truyền động được của hệ xoay chiều đối với tàu điện mỏ

6 Tàu điện mỏ truyền động bằng động cơ KĐB rotor lồng sóc điều

khiển vector tựa từ thông rotor, điều khiển theo điều kiện bám dính tạo

được lực kéo đủ lớn, đáp ứng nhanh để khắc phục sự thay đổi lớn của

tải; điều chỉnh tốc độ êm dịu trong phạm vi rộng; không bị trượt bánh

khi làm việc; hãm, dừng và đổi chiêu chuyển động linh hoạt; tiết kiệm

điện năng, chi phí bảo dưỡng, sữa chữa thấp; độ an toàn nổ cao

2 Kiến nghị

1 Thông báo kết quả nghiên cứu của luận án đến các cơ sở sản

xuất kinh doanh than, Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam để

nghiên cứu áp dụng

2 Chế tạo thử tàu điện ắc qui truyền động bằng động co KDB rotor

lồng sóc điều khiển vector tựa từ thông rotor, điều khiển theo điều

kiện bám dính để làm việc trong môi trường mỏ có khí và bụi nổ

MO DAU

1.Tính cấp thiết của đề tài luận án

Tàu điện là thiết bị vận tải chủ yếu được sử dụng phổ biến trong

các mỏ than hầm lò ở Việt Nam để vận chuyển than, đất đá, vật liệu, thiết bị và con người, vận tải tàu điện ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất khai thác và giá thành sản xuất than

Hiện nay, động cơ dẫn động của các tàu điện mỏ là động cơ

điện một chiều kích từ nối tiếp (KTNT), điều khiển các chế độ làm việc của tàu chủ yếu bằng phương pháp điều chỉnh điện trở phụ Hệ truyền động điện một chiều KTNT tạo được đặc tính kéo như đặc tính kéo lý tưởng của tàu Tuy vậy, còn có những nhược điểm: làm tốn thất điện năng trên các điện trở điều chỉnh, gây tia lửa giữa chối than và cổ góp điện, các tiếp điểm, bánh xe và ray dẫn tới giảm độ

an toàn nổ, chi phí vận hành tăng do phải thường xuyên bảo dưỡng, sửa chữa; tàu làm việc thường bị trượt bánh làm giảm khả năng

thông qua của đường Vì vậy việc nghiên cứu hệ truyền động xoay chiều tiết kiệm điện năng, làm việc hiệu quả trong các tàu điện mỏ

có tính thời sự và cấp thiết

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

- Đánh giá công tác vận tải tàu dién trong hé thống vận tải mỏ

- Đánh giá hệ truyền động một chiều KTNT trong tàu điện mỏ

- Xây dựng phương pháp điều khiển động cơ không đồng bộ(KĐB) xoay chiều 3 pha truyền động cho tàu diện mỏ

- Đánh giá khả năng và kiến nghị ứng dụng động cơ điện xoay chiểu vào thực tiễn truyền động tàu điện để tiết kiệm năng lượng, nâng cao độ an toàn nổ và hiệu quả kinh tế trong khâu vận tải tàu điện ở các mỏ than hầm lò của Việt Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là các hệ truyền động tàu điện ắc qui

trong các mỏ than hầm lò Đây là vấn đề khá rộng nên luận án chỉ

giới hạn trong phạm vi các hệ động cơ điện một chiều KTNT điều

khiển theo phương pháp thay đổi điện trở phụ, điện áp phần ứng theo

cấp, hệ nghịch lưu- động cơ KĐB rotor lồng sóc truyền động cho tau

điện ắc qui làm việc trong các mỏ than hầm của Việt Nam

4 Nội dung nghiên cứu

-Nghiên cứu tổng quan công tác vận tải tàu điện, hệ truyền động

của tàu điện trong các mỏ than hầm lò ở Việt Nam và trên thế giới

-Nghiên cứu động lực học hệ truyền động tàu điện ở các mỏ

than hầm lò của Việt Nam

-Nghiên cứu đặc điểm vận tải tàu điện trong các mỏ than hầm lò

của Việt Nam

-Xây dựng mô hình và nghiên cứu động lực học hệ nghịch lưu -

động cơ không đồng bộ truyền động cho tàu điện mỏ

-Nghiên cứu xác định luật điều khiển hệ nghịch lưu - động cơ

không đồng bộ truyền động cho tàu điện mỏ

-Nghiên cứu xây dựng mô hình và thực nghiệm hệ nghịch lưu -

động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc truyền động cho tàu điện mỏ

-Kết luận và kiến nghị

5 Phương pháp nghiên cứu

- phương pháp quan sát, phân tích khoa học

- Phương pháp mô hình hóa bang phan mém Matlab 7.0.4

- Phương pháp thực nghiệm khoa học

6 ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

- Luận án xây dựng được mô hình tính lực cản phản ánh đúng

bản chất lực can cua đoàn tàu điện mỏ g1úp việc nghiên cứu động

trong dải tốc độ từ 0 đến 180 rad/s, điều chỉnh tốc độ êm dịu

*Hình 4.9, hình 4.10 trình bày tàu khởi động, làm việc ở các chế độ tải

và lực cản khác nhau như tàu không tải khởi động trên đường bằng, đường vòng lên đốc; tàu có tải khởi động trên đường vòng øấp lên dốc

|

b, Kéo goong vao cua lên dốc

C, Đẩy goòng vào cua lên dốc Hình 4.10 Đẩy, kéo goòng có tải vào cua lên dốc

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

1 Ở các mỏ than hầm lò củaViệt Nam, tàu điện có nhiệm vụ vận

chuyển than, đất đá, máy móc, thiết bị, vật liệu và công nhân để phục

vụ công nehệ khai thác Năng suất vận tải tàu điện ảnh hưởng đến tiến

độ khai thác và hiệu quả sản xuất kinh doanh than

2 Các tàu điện mỏ của Việt Nam truyền động bằng động cơ điện

một chiều KTNT, điều khiển theo phương pháp thay đổi điện trở phụ,

điện áp mạch phần ứng động cơ Khi làm việc, tàu chuyển động không êm, hay bị trượt bánh, bị cặm; gây tổn thất nhiều điện

1024- 6 - L-5; các đồng hồ đo dòng, áp

4.3 Tiến hành thực nghiệm

- Cài đặt, cho tàu làm việc ở chế độ điều khiển tần số theo luật

U/f, tàu không làm việc được khi lực cản thay đổi (vào đường vòng)

nghĩa là mômen động cơ không đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của

mômen cản

- Cài đặt, điều khiển động cơ truyền động theo phương pháp

vector tua tu thong rotor, cho tau lam việc theo các bước: khởi động

không tải, khởi động có tải trên đường bằng, đường vòng lên dốc, tăng

số goòng có tải; quan sát quá trình chuyển động của tàu, ghi lại các

thông số thực nghiệm như điện áp, tần số, dòng điện của động cơ

4.4 Kết quả thực nghiệm

Từ số liệu thực nghiệm xây dựng được họ đường đặc tính cơ của

động cơ tryền động, hình 4.8

œ(Rad/S

240

210

180

150

120

90

60

30

T.,T,(Nm)

Hình 4.8 Họ đường đặc tính cơ động cơ tàu điện thực nghiệm

Tàu điện thực nghiệm có khả năng làm việc quá tải tới 200%

lực học đoàn tàu chính xác và sát với thực tế hơn

- Luận án làm sáng tỏ những ưu điểm và tồn tại của hệ truyền động điện một chiêu KTNT điều khiển bằng điện trở phụ, điện áp theo cấp

- Xác định được luật điều khiển động cơ không đồng bộ rotor

lồng sóc đáp ứng các yêu cầu truyền động phức tạp của tàu điện mỏ

- Kết quả nghiên cứu của luận án siúp cho các cơ quan tư vấn, thiết kế, các doanh nghiệp có thể triển khai áp dụng cải tiến các hệ

truyền động điện hiện có của các tàu điện hoặc chế tạo các tàu điện mới để nâng cao năng lực, an toàn và hiệu quả công tác vận tải tàu

điện ở các mỏ than hầm lò của Việt Nam

7 Những đóng góp mới của luận án

- Đã lập được mô hình động lực học chính xác, có tính mở của

hệ truyền động điện một chiều KTNT cho tàu điện ắc qui trong mỏ than, sử dụng phần mềm Matlab để tính và giải các biến của mô

hình Trong đó, phương pháp tính lực cản coi đoàn tàu có nhiều

soòng nối với nhau bằng những phần tử đàn hồi có khe hở là phương

pháp tính tổng quát, phù hợp với đoàn tàu điện mỏ; còn phương pháp

coi đoàn tàu là chất điểm có khối lượng như trước đây chỉ là một

trường hợp đặc biệt

-Phân tích, đánh giá được ảnh hưởng quá trình trượt trong hệ bánh xe đường ray đến khả năng kéo của tàu, trên cơ sở đó xây dựng phương pháp điều khiển tàu phù hợp

- Lập được mô hình động lực học của hệ truyền động điện xoay

chiều KĐB rotor lồng sóc cho tàu điện mỏ, điều khiển vector tựa từ

thông rotor và theo điều kiện bám dính Động cơ có khả năng sinh ra

mômen đủ lớn và đáp ứng nhanh theo tải nhưng không vượt quá giá trị của mômen bám dính, phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng đáp ứng

được các yêu cầu truyền động của tàu điện Vì vậy hệ truyền động

xoay chiêu với phương pháp điều khiển vector tựa từ thông rotor và

điều kiện bám dính dẫn động được cho tàu điện mỏ

- Xây dựng mô hình thực nghiệm và ứng dụng thành công hệ điều

khiển tần số động cơ KĐB cho một đoàn tàu thực tế Các số liệu thực

nghiệm đã chỉ ra khả năng thực tiễn của hệ truyền động này

8 Bố cục của luận án

Luận án được trình bày trong 145 trang đánh máy không kể

trang bìa, mục lục, các danh mục bảng, hình vẽ và phụ lục Luận án

gồm phần mở đầu, 4 chương, kết luận và kiến nghị Trong luận án có

114 hình vẽ va đồ thị, 6 ảnh minh hoa, 14 bảng số liệu và 51 tài liệu

tham khảo

Lời cảm ơn Trong suốt thời gian nghiên cứu, tác siả đã nhận được sự hướng

dẫn tận tình của PGS.TS Thái Duy Thúc, tác giả còn nhận được

nhiều ý kiến góp ý quan trọng và những hỗ trợ quý của các nhà khoa

học: PGS.TS Nguyễn Văn Liễn, PGS.TS Bùi Đình Tiếu, PGS.TS Lê

Tòng, PGS.TS Đào Văn Tân, PGS.TS Nguyễn Văn Kháng, PGS.TS

Nguyễn Anh Nghĩa, TS Nguyễn Chí Tình, TS Phan Minh Tạo, TS

Trần Minh TS Trần Bá Đề, PGS.TS Lê Văn Doanh, PGS.TS Tô

Van Duc, TS Pham Cong Hoa, TS Dinh Van Thang, TS Dao Dac

Tạo, TS Kim Ngọc Linh TS Đào Đắc Tuyên, TS Nguyễn Ngọc

Vĩnh, TS Định Văn Chiến, của bộ môn Tự động hoá, khoa Cơ

điện, phòng Đại học và Sau đại học, Tập đoàn Than — Khoáng sản

Việt Nam; tác giả nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ của

Hiệu trưởng trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, các đồng

nehiệp, của người thân và gia đình

Tác giả xin trân trọng cảm ơn tất cả những sự gitp do quy bau đó!

điều chỉnh mômen động cơ phù hợp với mômen cản vì vậy khắc

phục được lực cản của tàu khi khởi động, khi quá tải; không xảy ra

hiện tượng trượt giữa bánh xe và đường ray

Điều khiển vô cấp được tốc độ động cơ trong phạm vi rộng, không làm tổn thất điện năng, có thể nạp bổ sung năng lượng vào

ắc qui Dòng điện khởi động, hãm, đổi chiều lớn nhất của động cơ

có thể khống chế được Vì vậy, động cơ KĐB rotor lồng sóc điều

khiển vector tựa từ thông rotor, theo luật bám dính, có trang bị

phòng nổ truyền động được cho tàu điện ắc qui để làm việc an toàn

và hiệu quả trong các mỏ than hầm lò ở Việt Nam

Chương 4 - THỰC NGHIỆM HỆ NGHỊCH LƯU - ĐỘNG CƠ

KHONG DONG BO ROTOR LONG SOC TRUYỀN ĐỘNG

CHO TAU DIEN MO

4.1 Luc can doan tau thuc nghiém

Từ sơ đồ đường tàu thực nghiém va biéu thitc luc can::

2401

F =(P, +0, le +bv+ ae + j

tính được lực cản đoàn tàu qui đổi về trục động cơ ở các tốc độ khác nhau, trong điều kiện thực nghiệm, mômecn cản trên trục

động cơ thay đổi từ giá trị thấp nhất là 2,3 Nm đến giá trị cao nhất

là 33,2 Nm, gấp hai lần mômen định mức của động cơ 4.2 Đầu tàu thực nghiệm

Đầu tàu thực nghiệm có tên gọi là AC — INTER - 97 có cấu tạo cơ khí, thông số kỹ thuật của tàu điện AK-2Y Tàu được lắp đặt

hệ truyền động NL-ĐCKĐB rotor lồng sóc điều khiển theo phương pháp tựa từ thông rotor, gồm các thiết bị sau: Động cơ không đồng

bộ rotor lồng sóc, công suất 2,2 kW; biến tần Micromaster 440- 6SE6440-2UD23-0BA 1, cong suat 3kW; Bo Encoder loại:

ESOH30 Kết quả nghiên cứu

* 'ầu có tải khởi động lên dốc

12000

10000

8000

6000

4000

2000

b, F, = f(), F, = f(), F,= Í(Ò

t(s)

Hình 3.51 Động lực học tàu hai động cơ chuyển động lên dốc

* Khởi động và hãm dừng tàu

Viknvhy 7

b, F, = f(), F =f), F, =f

a 3

C, Ta= f(t), Te ={(t), 0, = {(t) d, To= f(t), Ta ={(t), 02 = {(t)

Hình 3.53 Dac tinh hãm tau hai động cơ truyền động

| I |

| | |

| | |

3.8 Đánh giá hệ truyền động xoay chiều trong tàu điện mỏ

Dong co KDB rotor lồng sóc điều khiển vecter tựa từ thông

rofor và luật bám dính truyền động cho tàu điện ắc qui mỏ có khả

năng sinh ra mômen lớn, đáp ứng nhanh, làm việc quá tải, tự động

Chuong 1-TONG QUAN TINH HINH SU DUNG TÀU ĐIỆN Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Tình hình sử dụng tàu điện ở Việt Nam và trên thế giới Theo qui trình công nghệ khai thác than mỏ hầm lò, hệ thống vận tải mỏ là tổ hợp của thiết bị vận tải liên tục: băng tải, máng cào, và

không liên tục như tời trục, tàu điện Trong đó, tàu điện là phương tiện

vận tải quan trọng có nhiệm vụ vận chuyển than, đất đá về chân giếng

hoặc ra ngoài mặt bằng và vận chuyển các giàn, giá, cột chống thuỷ lực, máy móc thiết bị, vật liệu và con người vào trong mỏ làm việc

Ở Trung Quốc, công ty tàu điện Fushun Beilong sản xuất các loại tàu điện ắc qui, tàu điện cần vẹt làm việc trong hầm mỏ có khối lượng:

2,5; 3; 5; 7; 8; 10; 12; 14 và 20 tấn Tập đoàn chế tạo điện Xianefan

sản xuất các loại tàu điện công nghiệp có khối lượng 80; 100; 108; 150; 180 tấn Tàu điện kiểu thường, kiểu an toàn và kiểu phòng nổ đặc

biệt khối lượng 1,5 - 1,8 tấn làm việc trong các mỏ than loại nhỏ và các

công trình ngầm

Công ty thiết bị Clayton (Anh) chế tạo các loại tàu điện ắc qui, tàu điện cần vẹt có khối lượng từ 1,7 đến 30 tấn cune cấp cho các mỏ

của các nước Anh, lran, Gana, Dambia, Malaxia, Bangladet, v.v

Nga sản xuất tàu điện ắc qui có khối lượng 2; 4,5; 7; 8; 10; 14,5 và 28 tan; tau điện cần vet loại 4; 7; 10; 14; 28 tấn làm việc trone các mỏ

hầm lò vừa và nhỏ ở các nước Nga, Kazắcstan, Mông cổ, Trung Dong, Đông Nam Á, Nam Phi Ngoài ra còn một số công ty chuyên sản

xuất, phân phối và dịch vụ các loại tàu điện trên thế giới: Whitcomb,

Brookville, Trackmobile, Birmingham, Irwin v.v

Trên thế giới, ở các mỏ hầm lò do có những tính chất rất riêng

biệt của công nghệ vận tải nên tàu điện vẫn là phương tiện vận tải

quan trọng, hiệu quả để vận chuyển đất đá, khoáng sản, thiết bị vật tư

và con người phục vụ sản xuất

Vận tải tàu điện có ưu điểm là năng suất vận tải lớn, độ tin cậy

cao, dễ bảo quản sử dụng và điều khiển, chi phí sản xuất nhỏ, không

ồn, không gây bụi, đầu tư ban đầu không lớn so với đầu tư xây dựng

các tuyến băng chuyền cỡ lớn nên hầu hết các mỏ than khai thác hầm

lò ở nước ta đều sử dụng tàu điện làm phương tiện vận chuyển chính

Theo số liệu khảo sát tại các mỏ than lớn và trung bình vùng Quảng

Ninh, hiện tại có hàng trăm tàu điện đang hoạt động Trong thời gian

tới, yêu cầu sản lượng than khai thác than tăng, chủ yếu là công nghệ

khai thác hầm lò nên nhu cầu van tai tau điện ngày càng nhiều

1.2 Tổng quan các phương pháp điều khiển truyền động tau điện

mỏ ở Việt Nam và trên thế giới

Động cơ điện một chiều KTNT có đường đặc tính cơ phù hợp với

đặc tính kéo của tàu, nên từ xưa đến nay động cơ này được chọn để

truyền động cho tàu điện Điều khiển tàu chính là điều khiển động cơ

điện bằng các phương pháp sau:

Điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ: điều chỉnh theo cấp như

dùng biến áp phân cấp có bộ chỉnh lưu, thay đối cách nối nguồn cung

cấp (nguồn ắc qui) hoặc các động cơ điện; điều chỉnh vô cấp dùng bộ

chỉnh lưu có điều khiển, bộ băm xung áp

Điều chỉnh điện trở trong mạch phần ứng động cơ: để hạn chế dòng

điện khi khởi động, điều chỉnh tốc độ, trong mạch phần ứng động cơ

thường mắc nối tiếp điện trở phụ có trị số tới 0,39 O, được chia thành

nhiều cấp Khi bát đàu khởi động toàn bộ điện trở được đưa vào mạch,

sau đó được loại dần, kết thúc quá trình khởi động tất cả điện trở phụ

được loại khỏi mạch, tàu làm việc ở tốc độ định mức Khi điều chỉnh

giảm tốc độ, buộc phải đưa các điện trở vào mạch phần ứng động cơ

* 'Tầu có tải khởi động trên đường vòng, lên đốc, bám dính thay đổi

£ 4

ase — Lie _ tei fe L —_—L_— _— -

ea ~~ - ff

we - - f 4 -1 -F + 4

os Fp a a pnd

tổ 2 § : 3 $

a, V = f(t)

a= f(t), T= fq), T,= f0, F=f:

£ 5000

r

4000

2000

1000

a

b F=f), R= 10), k= 10"

Hình 3.39.Đặc tính vận tốc, các lực của tàu điện

Kết quả hãm tai sinh tau điện

0.5 1.5 2 25 3 3.5 4

0 0.5 1 1.5 2.5

b, Dòng điện ắc

36

qui I, = f(t) Hình 3.44 Động lực học tàu điện hãm tái sinh

3.7 Mô hình cấu trúc Matlab nghiên cứu động lực học tàu điện

xoay chiêu truyền động từ hai động cơ

Toc do dat (km/h)

Derivative

Leucbamdinh tm2

0ưt†

Out2

Dieu khien vec tor, bam dinh†1

Hinh 3.33 M6 hinh cau tric Matlab nghién cttu Tà

hệ NL-ÐCKĐB rotor lồng sóc truyền động cho tàu điện ắc

Mômen cản trén truc déng co: T =

k,

I

Phương trình tính lực kéo tàu điều khiển theo luật bám dính:

* Khi không trượt:

T.k,

bx

-Mô hình cấu trúc Matlab nghiên cứu động lực học tàu điện

xoay chiều truyền động từ một động cơ

Toc do dat (kmih)

Derivative a

Lucbamdinh km2

Dieu khien vec tor, bam dinh

Hình 3.32 Mô hình Matlab nghiên cứu động lực học ”

hệ NL-ÐCKĐB rotor lồng sóc truyền động cho tàu điện ắc qui mỏ

3.6 Kết quả nghiên cứu động lực học hệ NL- ĐCKĐB rotor

lồng sóc truyền động cho tàu điện một động cơ

* 'Tầu có tải khởi động trên đường vòng, lên dốc không trượt

Σ 5

sh Có TL xrư ¡' ¡ ze

Có 1/1 1 TT 3000

a a A es

os —E EL IAFL FE 2000

mm POPP Tre ÍỊ

aLLEkE/EL-E-E-E-EL-L_-EL-` 1000

es aa

WHALE EE ELE EEL

Pood T1 T1 E1 1000

a ice le eee ee ee ee ee

a, Van t6c, V=f(t) b, F,-lực bám dính, F,- luc kéo, F, -luc can

Hình 3.34 Đặc tính vận tốc, các lực cua tau dién 6 Van

Việc điều chỉnh giá trị điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ phụ

thuộc vào người vận hành

Điều chỉnh từ thông của động cơ: điều chỉnh theo hướng giảm từ thông bằng cách nối song song hai cuộn dây kích từ sau đó đấu nối tiếp với phần ứng của động cơ Thực tế, điều khiển tàu điện thường kết hợp cả 3 phương pháp trên để mở rộng phạm vi điều chỉnh và khai thác triệt để công suất của động cơ

Những năm sần đây, một số nước trên thế giới đang nghiên cứu truyền động xoay chiều cho tàu điện như Australia, Áo Năm 2000,

Trường Đại học Newcastle đã xây dựng mô hình truyền động động cơ

điện xoay chiều cho tàu điện Tàu sử dụng 6 động cơ truyền động, công suất 1 động cơ là 1000 hp, số cặp cực của động cơ p, = 3; được điều khiển bằng Inverter theo luật điện áp-tần số không đổi với tỷ số U/f = 12,138; phạm vi điều chỉnh tần số từ 0-200 Hz Điều khiển tàu điện, tàu điện mỏ phát triển dựa trên sự phát triển của kỹ thuật điện tử công suất, kỹ thuật vi xử lý, vi điều khiển đã có những tiến bộ đáng

kể, và có xu hướng ứng dụng động cơ không đồng bộ để truyền động Các mỏ than hầm lò ở nước ta chủ yếu dùng tàu điện cla Nga và

Trung Quốc Tất cả tàu điện cần vẹt và tàu điện ắc qui sử dụng ở các

mỏ đều điều khiển theo phương pháp điều chỉnh điện trở nối tiếp mạch phần ứng kết hợp với sự thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động

cơ theo cấp, bằng cách chuyển đấu từ nối tiếp sang song song và ngược lại Cho đến nay, truyền động trong các tàu điện mỏ của Việt Nam vẫn sử dụng phương pháp điều khiển đã có từ trước năm 70 của thế kỷ XX, hệ thống điều khiển lạc hậu, tổn thất điện năng lớn trên các điện trở điều khiển; các tài liệu thống kê của nước ngoài và trong nước đã chỉ ra rằng, 35% điện năng tiêu thụ của đầu tàu điện bị tiêu hao trên các điện trở điều khiển

1.3 Đánh gia tình hình sử dụng và kỹ thuật truyền động của tàu

điện mỏ

Ở Việt Nam và trên thế giới, tàu điện có ý nghĩa quan trong giao

thông và được sử dụng phổ biến để vận chuyển trong các mỏ than

hầm lò Các tàu điện mỏ sử dụng ở Việt Nam đang điều khiển theo

công nghệ cũ là dùng phương pháp điện trở, đấu nối tiếp nguồn, động

cơ Hệ truyền động này có nhiều nhược điểm: tàu làm việc thường

xuyên bị trượt, bị cặm, gây tổn thất năng lượng lớn, phát sinh tia lửa,

chi phi bảo dưỡng sửa chữa tăng

Hiện nay, trên thế giới ứng dụng động cơ KĐB bộ rotor lồng sóc

truyền động cho tàu điện mỏ đang được nghiên cứu lý thuyết và thực

nghiệm ở phòng thí nghiệm, chưa có công bố nào Vì vậy nghiên cứu

hệ truyền động điện xoay chiều trong tàu điện mỏ làm việc trong môi

trường khí bụi nổ để nâng cao năng lực vận tải ở các mỏ than hầm lò

Việt Nam là rất cần thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Chương 2 - NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỤC HỌC ĐỘNG CƠ

ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ NỐI TIẾP TRUYỀN ĐỘNG

TRONG TÀU ĐIỆN MỎ

2.1 Thành lập phương trình đoàn tàu điện mỏ

Trong nghiên cứu này, đoàn tàu là hệ có nhiều goòng nối với

nhau bằng các phần tử đàn hồi có khe hở, lực cản (F,), khối lượng

(m) thay đổi theo từng trạng thái làm việc của tàu, hình 2.1

11

F

pth ° 4 oe rE,

T T T T T TY T T T T

Hình 2.1 Sơ đồ chuyển động của đoàn tàu điện mỏ

F¿ Fạ, F¿ - lực kéo của đầu tàu, lực đàn hồi, lực cản, N

Uy — đu, + ae ~ (@ ~ œ, W or

Was = hy + L mbar ? Wa = In + Liki

'

Vor — Lily, + Lalas > War = Lily + Lalas

L, =L,+L,,3 L, =L, +L,

— Stew,”

Phương trình tính mô men điện từ động co trên hệ toạ độ tựa từ

Phương trình xác định góc tựa từ thông rofor:

=[(o, +0, dt (3.57.3)

MW] 1,

Phương trình chuyển động của hệ trên trục động cơ:

dt

Phương trình chuyển động của tàu điện mỏ:

2(m,, + pm) =-F,-F, (3.57.6)

t Phương trình tính lực cản tau điện khi không trượt:

1 + BQ, Ja,› về — Sm «| (3.57.7)

Phương trình tính lực can tau điện khi trượt:

F =(P,+ 80, [arbre ee j +p, 6578)