Energyland.info - Аналитика. Тяговое электрооборудование РУСЭЛПРОМ для карьерных самосвалов БЕЛАЗ

Опубликовано: 27.08.2018

28.06.18 07:00

На предприятиях, занимающихся открытой разработкой полезных ископаемых, в последние годы активно идет процесс внедрения карьерных самосвалов большой грузоподъемности, использующих в качестве трансмиссии электрический привод переменно-переменного тока.

На предприятиях, занимающихся открытой разработкой полезных ископаемых, в последние годы активно идет процесс внедрения карьерных самосвалов большой грузоподъемности, использующих в качестве трансмиссии электрический привод переменно-переменного тока.

О традиционных тяговых электрических приводах постоянного тока известно даже людям далеким от карьерной техники. В сравнении с ним привод переменно-переменного тока позволяет повысить надежность самосвала, снизить стоимость жизненного цикла и одного тонно-километра перевозок. Это достигается за счет повышения ресурса работы элементов электромеханической и преобразовательной части привода, увеличения тягового и тормозного усилий, расширения скоростного диапазона их эффективного действия, повышения максимальной скорости движения груженого самосвала и эффективности электропривода в целом.

Дополнительное преимущество – существенное повышение качества управления самосвалом практически во всех режимах движения, достигаемое за счет повышения быстродействия и точности отработки заданного момента, введения специфических режимов работы, таких как антипроскальзывание колес и удержание самосвала в неподвижном состоянии.

Имеющиеся на данный момент в этой области единичные технические решения не удовлетворяют потребителей либо по стоимости самого продукта и его сервисного обслуживания (как в случае с импортными производителями), либо по его качеству (как в случае с отечественными).

КОМПЛЕКТЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РУСЭЛПРОМ

Конструкторы концерна РУСЭЛПРОМ разработали комплекты тягового электрооборудования (КТЭО) переменно-переменного тока для применения в карьерных самосвалах БЕЛАЗ грузоподъемностью 240 и 90 тонн, в целом не уступающие импортным КТЭО, а по ряду показателей превосходящие технические характеристики ведущих мировых производителей, но более привлекательные по стоимости изделия и издержкам эксплуатации. Давайте рассмотрим преимущества и отличительные особенности КТЭО-Русэлпром.

В качестве генератора в КТЭО используется синхронная машина с электромагнитным возбуждением, оснащенная двумя группами 3-фазных обмоток на статоре, сдвинутых на 30 градусов, питающих два неуправляемых выпрямителя, выполненных на изолированных диодных модулях на нитрид-алюминиевой керамике, установленных на радиаторы с жидкостным охлаждением. Емкостный фильтр выполнен на пленочных конденсаторах с многослойной ламинированной шиной.

Жидкостное охлаждение всех силовых приборов выполняется посредством циркуляционного насоса с асинхронным двигателем, управляемым от собственного IGBT-инвертора (ИПСОХ).

Циркуляционный насос с асинхронным двигателем

Групповое принудительное воздушное охлаждение теплообменников, а также обмоток синхронного тягового генератора (СТГ) и тяговых асинхронных двигателей (ТАД) производится крыльчаткой вентилятора, установленного на валу СТГ. В отличие от КТЭО БЕЛАЗ-240 система охлаждения шкафа преобразователей и системы управления (ШПСУ) КТЭО БЕЛАЗ-90 является чисто воздушной.

В первых образцах КТЭО использованы интеллектуальные силовые модули 4-го поколения SKiiP-4 фирмы Semikron с повышенной до +175°С температурой чипов и увеличенной в 5 раз стойкостью к термоциклированию, полученной за счет применения технологии низкотемпературного спекания (вместо традиционной пайки чипов) и прижимной конструкции внутренней шины. Модули оптимизированы под транспортное применение, позволяют снизить потери, повысить надежность и обеспечить расширенные диагностические возможности системы. Параллельно проработаны варианты альтернативного использования в ШПСУ силовых модулей других производителей, положительно зарекомендовавших себя на рынке силовой электроники.

Силовой преобразователь системы возбуждения тягового генератора (СВТГ) выполнен по схеме: неуправляемый выпрямитель – понижающий DC/DC преобразователь на IGBT-чоппере с ШИМ.

Силовой преобразователь системы возбуждения тягового генератора (слева) и емкостный фильтр на пленочных конденсаторах (справа)

Для реализации защитных функций также используются сигналы датчиков перегрева обмоток и подшипниковых узлов СТГ.

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КТЭО

Оптимизированная по КПД адаптивно-векторная система управления тяговыми приводами позволяет существенно повысить качество управления самосвалом во всех режимах его работы, существенно повысить общий КПД системы «силовой преобразователь – двигатель» в зависимости от скорости движения и нагрузки. Она обеспечивает максимально полное использование возможностей силовой электроники и электрических машин, тем самым минимизируя стоимость КТЭО при заданном уровне предельной механической характеристики. В результате, КПД трансмиссии с данным КТЭО достигает 88%, а погрешность отработки заданного момента не превышает 5% во всем диапазоне скоростей и нагрузок.

Система управления приводом инвариантна к более чем 2-х кратным изменениям активных сопротивлений и индуктивностей электрических машин, возникающим в процессе эксплуатации КТЭО, учитывает процессы в стали магнитопроводов, обеспечивает предельное значение быстродействия контура регулирования момента в условиях, наложенных на систему физических ограничений, надежно работает при очень широком диапазоне регулирования переменных в области ослабления поля (более 15:1), что позволяет сформировать требуемые тяговую и тормозную характеристики самосвала вплоть до 65 км/час.

Карьерные самосвалы БЕЛАЗ-75585 (грузоподъемность 90 тонн) и БЕЛАЗ-75318 (240 тонн)

Для повышения надежности функционирования инверторов ТАД в предельных режимах реализован частотно-зависимый температурный дерейтинг. Данная функция контролирует максимальную величину выходного тока инвертора (электромагнитного момента двигателя) в зависимости от текущего значения выходной частоты и температуры подложки IGBT-модуля таким образом, чтобы не было превышено предельное значение температуры кристаллов. Функция реализована на основе динамической тепловой модели силовых модулей и позволяет достигнуть максимального использования возможностей силовых ключей в пределах выбранного типоразмера. Проверка функционирования выполнена для всего спектра выходных частот инвертора, в том числе при работе с заторможенным валом, когда разница между средними и пиковыми значениями температуры кристаллов достигает 50°С.

Трехконтурная система регулирования возбуждением СТГ настроена на отработку ступенчатого наброса/сброса номинальной нагрузки в звене постоянного тока (ЗПТ) за 50 мс по критерию компромисса между быстродействием и уровнем пульсаций напряжения ЗПТ.

Контроллер верхнего уровня (КВУ) по шине CAN управляет контроллером дизеля и контроллерами силовых преобразователей. Управление оборотами дизеля осуществляется с использованием алгоритмов оптимизации потребления топлива в зависимости от условий движения и загрузки. Алгоритмы управления движением включают функции антибукса, антиюза и противоотката при остановке на уклоне.

В качестве опции КТЭО может поставляться со встроенной системой управления микроклиматом (СУМК) ШПСУ, предназначенной для повышения надежности работы оборудования в условиях воздействия экстремально низких температур окружающей среды, их резких перепадов и проникновения влаги внутрь герметичного корпуса шкафа, например, при его открытии или разгерметизации во влажной среде. Основными задачами СУМК являются: диагностика температуры и влажности внутри ШПСУ при работе и простое самосвала; выявление и автоматическое устранение последствий воздействия резких перепадов температур и влаги. Программно-аппаратные средства СУМК включают в себя встроенный подогрев, пассивные и активные элементы влаговыведения, систему управления потоком охлаждающего воздуха, алгоритм просушки силовых элементов КТЭО (силовых модулей, ТАДов, СТГ, УВТРов) на безопасно-низком напряжении, алгоритм холодного старта и безопасного выхода в рабочие режимы.

 

Функциональная схема КТЭО БЕЛАЗ-240

В качестве дополнительной опции в КТЭО реализован режим управления самосвалом без датчика скорости/положения на валу тяговых двигателей. В связи с тем, что датчик скорости на данный момент является одним из самых ненадежных элементов в тяговых электроприводах большой мощности, то его устранение без сколь-нибудь существенного снижения предельных характеристик и качества управления самосвалом является одним из эффективных способов повышения надежности системы в целом, снижения трудоемкости и себестоимости изготовления самого КТЭО, а также его технического обслуживания.

ПЕРСПЕКТИВЫ КТЭО-РУСЭЛПРОМ

Стендовые испытания КТЭО-Русэлпром проводились на испытательных площадках ООО «Русэлпром-СЭЗ» (г. Сафоново) и в составе самосвала – на полигоне ОАО «БЕЛАЗ» и в ходе опытной эксплуатации в угольных разрезах Кузбасса. КТЭО успешно выдержали все проверки.

Стендовые испытания КТЭО-Русэлпром

В настоящее время в процессе эксплуатации находятся четыре самосвала грузоподъемностью 90 тонн и один самосвал грузоподъемностью 240 тонн. Все результаты – положительные. В стадии организации находится серийное производство КТЭО-Русэлпром объемом до 100 штук в год с перспективой его расширения по мере необходимости. Выпуск КТЭО развертывается на предприятиях концерна под уже подтвержденные заказы от ОАО «БЕЛАЗ» и непосредственно от обслуживающих организаций. Сформированы службы сервиса и технического обслуживания, производится обучение персонала обслуживающих организаций. В стадии разработки находится КТЭО самосвала грузоподъемностью 136 тонн, выполняются работы по удешевлению, повышению надежности и расширению его функциональных возможностей.

С учетом всех вышеперечисленных преимуществ, стоимость КТЭО-Русэлпром в изделии и, что не менее важно, в техническом обслуживании значительно ниже импортных аналогов. Дальнейшее внедрение комплекта предполагается осуществлять не только в составе новых карьерных самосвалов, выпускаемых ОАО «БЕЛАЗ», но и непосредственно на эксплуатирующих предприятиях, проводящих модернизацию своего парка самосвалов, электропривод которых по каким-то причинам вышел из строя либо не устраивает по техническим характеристикам.

Скачать брошюру «Комплект тягового электрооборудования для карьерных самосвалов БЕЛАЗ» (PDF)

Авторы статьи: А.Б. Виноградов, д.т.н., В.Л. Чистосердов, к.т.н., А.Н. Сибирцев – концерн РУСЭЛПРОМ

Читайте также:

Разделы

» ВАЗ 21099

» ВАЗ 2101

» ВАЗ 21214

» ВАЗ 2115

» Инжектор

» Авто своими руками

» Автомобиля

» Новости


» Обратная связь


Календарь

Архив

О сайте

Затраты на выполнение норм токсичности автомобилей в США на период до 1974 г.-1975 г произошли существенные изменения. Прежде всего следует отметить изменение характера большинства работ по электромобилям: работы в подавляющем большинстве стали носить чисто утилитарный характер. Большинство созданных в начале 70х годов электромобилей поступили в опытную эксплуатацию. Выпуск электромобилей в размере нескольких десятков штук стал обычным не только для Англии, но и для США, ФРГ, Франции.

ПОПУЛЯРНОЕ

Как выставить зажигание на ваз 2101: детальная инструкция
В статье рассмотрен вопрос как выставить зажигание на ВАЗ 2101: приведена инструкция выполнения всех необходимых операций и предоставлены соответствующие рекомендации. Известно, что неверно выставленный

Замена переднего тормозного цилиндра на ВАЗ 2101-ВАЗ 2107
Добро пожаловать! Передний тормозной цилиндр — это название к нему пришло из народа, на самом деле это рабочий тормозной цилиндр но к сожалению не все люди это знают и тем самым называют вещи не своими

Прокачка тормозов на ВАЗ 2101-2107
Добро пожаловать! Прокачка тормозов — одна из главных необходимых процедур после замены или же снятие каких либо цилиндров, или же шлангов тормозной системы. Данная процедура как вы уже поняли необходима,

Защита,защита поддона,защита поддона картера,защита поддона картера ВАЗ 2101
Очень часто, я вижу как ездят водители на своих автомобилях без защиты картера двигателя, они осознанно подвергают на повреждение нижнюю часть двигателя (а именно поддон картера), ведь вы сами знаете

Устройство автомобиля : ВАЗ 2101, ВАЗ 2102 : Конструкция и ремонт автомобилей для чайников
Смазка двигателя Смазка двигателя 1. Канал подачи масла к коренному подшипнику коленчатого вала; 2. Канал подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 3. Масляный картер; 4. Коленчатый вал;

Меняем втулки задних реактивных тяг (штанг) ВАЗ 2101-2107
Довольно часто причиной появления стука в районе задних колес ВАЗа является износ втулок реактивных тяг. Многие меняют тяги целиком, так как это гораздо проще, чем заменить втулки. Но практика показывает,

Регулировка клапанов ВАЗ 2101 своими руками
Регулировка клапанов — весьма ответственная процедура, от которой зависит очень много, например: стабильная работа мотора, расход топлива, мощность и нормальный запуск двигателя. О том, как отрегулировать

Описание и характеристики ВАЗ 2101
19 апреля в 1970 году сошел с конвейера первый отечественный автомобиль семейства «Жигули»  — ВАЗ 2101. Автомобиль был выпущен Волжским автомобильным заводом и был собран на базе уже знакомого

Регулировка холостого хода жигули. Регулировка холостого хода на ВАЗ 2101-ВАЗ 2107
Регулировка холостого хода ВАЗ | Ремонт автомобилей ваз Сегодня мы поговорим и узнаем, как выполнить регулировку холостого хода на автомобилях ВАЗ, а также узнаем, когда она делается и порядок выполнения

Головка блока цилиндров ВАЗ 2106,2107,2108,2109


РЕКЛАМА

rss