Применение динамического компенсатора искажений напряжения в системе многодвигательного электропривода ленточного конвейера

Актуальность исследования заключается в решении проблемы негативного влияния искажений напряжения на системы электропривода ленточных конвейеров, вызываемой нарушением формы кривой напряжения в системах электроснабжения предприятий угледобывающего комплекса.

Цель работы заключается в разработке математической и компьютерной модели, иллюстрирующей эффективность применения динамического компенсатора искажений напряжения (ДКИН) для системы многодвигательного электропривода ленточного конвейера, питающейся от подземной электрической сети.

Методы. В качестве объекта исследования рассмотрена многодвигательная электромеханическая система из трёх низковольтных асинхронных двигателей BA280S4 суммарной мощностью 330 кВт, составляющая электропривод шахтной ленточной конвейерной установки 2Л100У-01. Исследование работы ДКИН в рассматриваемой электромеханической системе выполнено методом компьютерного моделирования данной системы в программной среде MATLAB/Simulink®.

Результаты. Моделирование работы системы с ДКИН и с его отсутствием выполнено для следующих режимов: исследование статической устойчивости системы при снижении величины напряжения сети до 0,5 о.е. от номинального; исследование динамической устойчивости системы при исчезновении напряжения сети в течение до 8 с; возникновение несинусоидальности и несимметрии напряжения в течение 1-2 с. Результаты моделирования подтверждают, что без применения ДКИН работа привода конвейера в условиях несимметрии напряжения характеризуется многократными перегрузками по моменту, а в случаях снижения напряжения до 0,5 о.е. от номинального или его исчезновения на время более 8 с – потерей устойчивости по скорости. Применение ДКИН обеспечивает восстановление формы кривой напряжения и устойчивость переходных характеристик по скорости и по моменту привода.

Заключение. Проведённое исследование показывает, что ДКИН является эффективным способом обеспечения устойчивого и надёжного функционирования низковольтных многодвигательных электроприводов конвейерных установок высокопроизводительных угольных шахт. Обоснована рекомендация к внедрению ДКИН на предприятиях угледобывающего комплекса.

1. Плащанский Л.А., Решетняк С.Н., Решетняк М.Ю. Повышение качества электрической энергии в подземных электрических сетях высокопроизводительных угольных шахт // Горные науки и технологии. 2022. Т. 7(1). С. 66-77. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-1-66-77

2. Романова В.В., Батухтин А.Г., Суслов К.В., Хромов С.В., Галятин В.А. Комплексная оценка факторов, воздействующих на эксплуатационную надёжность низковольтных асинхронных электродвигателей угледобывающего комплекса // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2024. Т. 26. № 5. С. 3-18. DOI: 10.30724/1998-9903-2024-26-5-3-18.

3. Kolb A., Pazynich Y., Mirek A., Petinova O. Influence of voltage reserve on the parameters of parallel power active compensators in mining // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 201 (01024). 11 p. DOI: 10.1051/e3sconf/202020101024

4. Сычев Ю.А., Аладьин М.Е., Зимин Р.Ю. Многофункциональные фильтрокомпенсирующие устройства в комбинированных системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 7. С. 164–179. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_7_0_164

5. Sinyavsky O., Savchenko V., Liktey V., Bunko V. Influence of voltage unsymmetry on energy characteristics of belt conveyor // Energy and automation. 2022. № 4. 16 p. DOI: 10.31548/energiya2022.04.016.

6. Романова В.В., Хромов С.В., Батухтин А.Г., Суслов К.В. Анализ степени влияния несимметрии питающего напряжения на эксплуатационную надёжность низковольтных асинхронных электродвигателей // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 4. С. 131-141. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-4-131-141.

7. Реутов А.А. ВЫБОР СХЕМЫ ПРИВОДОВ КОНВЕЙЕРА С УЧЕТОМ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ // Транспортное машиностроение. 2024. №. 3. С. 31-40. DOI:10.30987/2782-5957-2024-3-31-40

8. Bajda M., Hardygóra M., Marasová D. Energy efficiency of conveyor belts in raw materials industry // Energies. 2022. Vol. 15. № 9 (3080). 6 p. DOI: 10.3390/en15093080

9. Зацепина В.И., Зацепин Е.П., Скоморохов П.И. Повышение эффективности функционирования систем электроснабжения посредством комбинированного воздействия на искажения напряжения // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2019. Т. 21. № 5. С. 81-88. DOI: 10.30724/1998-9903-2019-21-5-79-86

10. Федотов А.И., Кузнецов Р.В., Федотов Е.А., Леухин А.Н. Влияние ДКИН на качество электроэнергии при коротких замыканиях в питающих электрических сетях // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2015. №. 3-4. С. 36-41. DOI: 10.30724/1998-9903-2015-0-3-4-36-41

11. Karuppannan A., Mohanaprasaath S. Design of Dynamic Voltage Restorer for Power Quality Improvement // Mediterranean Journal of Basic and Applied Sciences. 2024. Vol. 08. Issue 2. Pp. 54-62. DOI: 10.46382/MJBAS.2024.8205

12. Liu A., Wang Y., Zhu Y., Park S.-J. Research on power quality improvement system based on dynamic voltage restorer // IET Power Electron. 2024. Vol. 17. Pp. 1399–1410. DOI: 10.1049/pel2.12696

13. Abdelaal A.K., Shaheen A.M., El-Fergany A.A., Alqahtani M.H. Sliding mode control based Dynamic Voltage Restorer for Voltage Sag Compensation // Results in Engineering. 2024. Vol. 24 (102936). 12 p. DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102936

14. Zahra S.T., Khan R.U., Ullah M.F., Begum B., Anwar N. Simulation-based analysis of dynamic voltage restorer with sliding mode controller at optimal voltage for power quality enhancement in distribution system // Electrical Engineering & Electromechanics. 2022. Vol. 1. Pp. 64-69. DOI: 10.20998/2074-272X.2022.1.09.

15. Дмитриева В.В., Дзюин Д.В. Математическая и компьютерная модель многомассовой системы многодвигательного электропривода ленточного конвейера // Горное оборудование и электромеханика. 2024. № 2 (172). С. 3-12. DOI: 10.26730/1816-4528-2024-2-3-12

16. Скопин Г.А. Исследование режимов работы динамического компенсатора искажений напряжения в системе электроснабжения нефтеперерабатывающего завода // Новые технологии в газовой промышленности: газ, нефть, энергетика: XIV Всероссийская конференция молодых ученых, специалистов и студентов: тезисы докладов, Москва, 14–18 ноября 2022 года. Москва: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2022. С. 669-670.