Об эффекте Зоммерфельда и скрытых колебаниях в асинхронном электроприводе горных машин

Евгений Константинович Ещин

doi:10.17213/0136-3360-2023-1-80-85

Авторы

Евгений Константинович Ещин Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2023-1-80-85

Ключевые слова:

эффект Зоммерфельда, скрытые колебания, асинхронный электродвигатель, горная машина

Аннотация

Рассмотрена возможность возникновения эффекта Зоммерфельда и скрытых колебаний в электромеханических системах самоходных горных машин. Отмечено, что по результату воздействия на механическое передаточное устройство (редуктор) режим пуска асинхронного электродвигателя (АД) прямым включением в сеть эквивалентен работе двигателя в опыте Зоммерфельда с эксцентрично расположенным грузиком при воздействии его на фундамент двигателя. При этом изменения положения корпуса статора АД могут повлечь за собой периодические изменения абсолютной скорости вращения электромагнитного поля статора, что приведет к возникновению во всей электромеханической системе электропривода колебаний, классифицируемых как скрытые (hidden oscillations). В качестве примера рассмотрен режим пуска проходческого комбайна КСП-32. Пример показал, что значения момента инерции корпуса комбайна могут изменяться в зависимости от загрузки углем питателя и скребкового конвейера, это означает необходимость выполнения вариантов численного моделирования для различных моментов инерции. Приведены результаты расчетов. Сделан вывод, что в электромеханических системах самоходных горных машин практически всегда при пусках можно наблюдать проявление эффекта Зоммерфельда и возникновение низкочастотных скрытых колебаний. Теоретическое предсказание этих явлений затруднено и может быть обнаружено путем численного моделирования вариантов режимов работы цифрового двойника горной машины.

Биография автора

Евгений Константинович Ещин, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

д-р техн. наук, профессор, Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева

Библиографические ссылки

Balthazar J.M., Tusset A.M., Brasil, R.M.L.R.F. et al. An overview on the appearance of the Sommerfeld effect and satura-tion phenomenon in non-ideal vibrating systems (NIS) in macro and MEMS scales. Nonlinear Dyn 93, 19–40 (2018). https://doi.org/10.1007/s11071-018-4126-0.

Sommerfeld A. Beitrage zum dynamischen Ausbau der Festigkeitslehre // Phys. Z. 1902. Band 3. S. 266-271.

Ганиев Р.Ф., Краснопольская Т.С. Научное наследие В.О. Кононенко: Эффект Зоммерфельда – Кононенко // Про-блемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 5. С. 3-15. DOI: 10.31857/S023571190001552-8

Леонов Г.А., Киселева М.А. Устойчивость электромеханических моделей буровых установок при резкопеременных нагрузках // Доклады Академии наук. 2012. Т. 444. № 2. С. 160 – 164.

Leonov G.A., Kuznetsov N.V., Kiseleva M.A. et al. Hidden oscillations in mathematical model of drilling system actuated by induction motor with a wound rotor. Nonlinear Dyn 77, 277–288 (2014). doi.org/10.1007/s11071-014-1292-6

Киселева М.А. Устойчивость и колебания буровых установок: автореф. дис. … канд. ф.-м. наук. СПб., 2012. 16 с.

Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высш. Школа, 2001. 327 с.

Кузнецов Н.В. Теория скрытых колебаний и устойчивость систем управления // Известия РАН. Теория и системы управления. 2020. №5. С.5-27. doi.org/10.31857/S0002338820050091

Kiseleva, M. A., Kuznetsov, N., & Leonov, G. A. (2016). Hidden attractors in electromechanical systems with and without equilibria. In H. Nijmeijer (Ed.), 6th IFAC Workshop on Periodic Control Systems PSYCO 2016 (pp. 51-55). IFAC Proceedings Vol-umes (IFAC-PapersOnline), 49 (14). International Federation of Automatic Control (IFAC). doi: 10.1016/j.ifacol.2016.07.975

Ещин Е.К. Расчеты динамических режимов работы электроприводов самоходных горных машин // Записки Горного института. 2018. Т. 233. С. 534-538. DOI: 10.31897/PMI.2018.5.534

Ещин Е.К., Соколов И.А. Совершенствование расчетов динамических режимов работы электроприводов // Изв. ву-зов. Электромеханика. 2017. Т. 60. № 3. С. 54-59. DOI:10.17213/0136-3360- 2017-3-54-59.

Ганиев Р.Ф. Нелинейные резонансы и катастрофы. Надежность, безопасность и бесшумность. М.: Научно-издат. центр «Регулярная и хаотическая динамика», 2013. 532 с.

Park R.H. Two-Reaction Theory of Synchronous Machines. Generalized Method of Analysis – Part I. // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers (Volume: 48, Issue: 3, July 1929). Pages: 716 – 727.

Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1950. 551 с.

Антипов В.Т. Комбайн проходческий КСП-32. Руководство по эксплуатации / Антипов В.Т., Тапехин Н.С., Серов Е.С., Гафанович В.А. АО «Ясиноватский машиностроительный завод», 1999. Кн.1. 119 с.

Ковач К.П., Рац И. Переходные процессы в машинах переменного тока. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1963. 744 с.