DOI: https://doi.org/10.15802/etr.v0i15.155341

Investigation of transient processes in the electric traction drive of under-ground electric locomotives

О. Н. Синчук, А. Ф. Синолицый, Е. А. Несмашный, В. А. Федотов, М. Л. Барановская, П. В. Лоташ, Е. И. Скапа

Abstract


Underground electric locomotive transport of the major ore haulage artery plays a significant role in forming the total prime cost of iron ore materials. The underground electric locomotive transport needs updating; especially in terms of transition to operating new types of electric locomotives equipped with modern highly efficient systems of controlling locomotive operation. Models of electric locomotives and trolleys were used in calculations. These models take into account the elastic properties of an electric locomotive; trolleys and the junction apparatus.

Presents the research results of dynamic processes in the asynchronous electric traction drive and practical solutions of creating the system of automatic control over the electromechanical complex of a biaxial underground battery-trolley locomotive for loading and unloading operations of the mineral haulage cycle at iron ore underground mines. Currently; systems of direct control of traction complexes of electric locomotives; electric traction drives; are the most imperfect in the electric haulage complex at iron ore mines and they hinder the underground electric locomotive transport  development to a great extent. Based on the developed mathematical model; the influence of system-forming parameters on the dynamic properties of the system is revealed: mine "electric locomotives - trolleys". Underground electric locomotive transport automation implies creating an efficient electric traction drives structure; which serves the basis for the control system of the whole traction complex of electric locomotives under both manual and automated modes. Test optimization of transient processes in the electric traction drives is essential in this context.

Keywords


battery-trolley locomotive; transient processes; asynchronous electric traction drives; start-braking mode

References


Aspects of the problem of applying distributed energy in iron ore enterprises’ electricity supply systems / [О.M. Sinchuk, S.M. Boiko, F.I. Karamanyts та ін.]. – Warsaw: iScience Sp.z.o.o., 2018. – 77 p.

Shakhtnyy elektrovoznyy transport. Teoriya, konstruktsiya, elektrooborudovanie: pod red. d-ra tekhn. nauk, prof. O.N. Sinchuka / I.O. Sinchuk, E.S. Guzov, V. L. Debelyy, L. L. Debelyy. – Krivoy Rog: ChP Shcherbatykh A. V., 2015. – 428 p.

Debelyy V. L. Osnovnye napravleniya razvi-tiya shakhtnogo lokomotivnogo transporta / V.L. De-belyy, L.L. Debelyy, S.A. Melnikov. // Ugol Ukrainy. – 2006. – P. 30–31.

Shakhtar P.S. Rudnichnye lokomotivy. M.: Nedra. – 1982. – 296 p.

Klepikov V.B. Dinamika elektromekhaniche-skikh sistem s nelineynym treniem: monografiya / V. B. Klepikov. – Kh.: Izd-vo «Pіdruchnik NTU «KhPІ»», 2014. – 408 p.

Gerodes G.A. Reguliruemyy tiristornyy elektroprivod s impulsno-fazovym upravleniem v tsepi peremennogo toka rotora / G.A. Gerodes, S.V. Ellis, S.I. Alekhin. // Vestnik Kharkovskogo poli-tekhnicheskogo instituta. – 1980. – №166. – P. 43–45.

Otsenochnye issledovaniya tyagovogo asinkh-ronnogo elektrodvigatelya s ponizhennym napryazhe-niem pitaniya dlya rudnichnogo elektrovoza / O.V. Arsentev, P. R. Baranov, A. D. Vilnin, S. N. Kla-diev. // Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo unive-rsiteta. Inzhiniring georesursov. – 2017. – P. 126–138.

Yang, L. Game and Strategy of China in the World’s Negotiation of Iron Ore Price [Text] / L. Yang, Z. He // 2016 International Conference on Industrial Informatics – Computing Technology, Intelligent Technology, Industrial Information Integration (ICIICII). – 2016. doi: 10.1109/iciicii.2016.0092

Ferrer-Coll, J. Characterisation of electromagnetic properties in iron-mine production tunnels [Text] / J. Ferrer-Coll, P. Angskog, J. Chilo, P. Stenumgaard // Electronics Letters. – 2012. – Vol. 48, Issue 2. – P. 62. doi: 10.1049/el.2011.3133

Wang Y., Liu J._X. Vibration properties of locomotive traction gear excited by load fluctuation // Journal of Traffic and Trans_portation Engineering – 2015. – V. 15. – P. 45–50.

Locomotive wheel slip detection based on multi–rate state identi fication of motor load torque / S. Wang, J. Xiao, J. Huang, H. Sheng // Journal of the Franklin Institute – 2016. – V. 353. – Iss. 2. – P. 521–540.

Sliding mode control of longitudinal motions for underground mining electric vehicles with parametric uncertainties / W. Ye, W. Shen, J. Zheng, D. Honnery, D. Dayawansa // International Journal of Modelling, Identification and Control. – 2016. – V. 26. – Iss. 1. – P. 68–78.

Fuzzy parameter tuning sliding mode control for longitudinal motion of underground mining electric vehicles based on a single wheel model / W. Ye, W. Shen, J. Zheng, D. Honnery, D. Day awansa // International Conference on Advanced Mechatronic Systems. – Melbourne, Australia, 2016. – P. 283–288.

Analysis of variants of differential torque control applied to in duction motor with short–circuited rotor / A.E. Evstratov, V.M. Zavyalov, A.V. Grigoryev, I.Y. Semykina // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2016. – V. 11 (7). – P. 4391–4398.

Modelirovanie dinamicheskikh rezhimov raboty tyagovogo asinkhronnogo elektroprivoda ko-ntaktno–akkumulyatornogo elektrovoza / O. N. Sinchuk, D. A. Shokarev, Ye. I. Skapa // Yelektro-tekhnіchnі ta komp’yuternі sistemi. – 2012. – P. 56–61.

Modes and parameters of functioning of traction electromechanical complexes miner contact electric in iron mines / O. Sinchuk, I. Sinchuk, V. Fedotov, V. Chorna. // Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. – 2016. – № 6. – C. 22–27.

Somochkin A. B. Porіvnyalniy analіz dina-mіchnikh vlastivostey sistem elektroprivodu rudni-chnogo elektrovoza v kharakternikh rezhimakh / A. B. Somochkin, V. O. Fedotov, Yu. O. Іshchenko. // Problemi energoresursozberezhennya v elektrotekh-nіchnikh sistemakh. Nauka, osvіta і praktika. Naukove vidannya. Kremenchuk: KrNU. – 2015. – № 1/2015 (3). – S. 95–97.

Semochkin A. B. Porіvnyalniy analіz dina-mіki shakhtnogo elektrovozosostava z sistemami tya-govogo privodu RKS і PCh-AD po mozhlivostі avtoma-tizatsії upravlіnnya peremіshchennyam vagonetok pіd roz-vantazhennya / A. B. Semochkin, V. A. Fedotov, L. V. Smenova. // Mіzhnarodna naukovo-praktichna konferentsіya «Suchasnі metodiki, іnnovatsії ta dosvіd praktichnogo zastosuvannya u sferі tekhnіchnikh nauk» : Materіali konferentsії, m. Lyublіn, Respublіka Polshcha 27–28 grudnya 2017 r. Rіga: Izdevnieciba «Baltija Publishing». – 2017. – S. 150–154.

Sinchuk O. Development of a system to control the motion of electric transport under conditions of iron-ore mines / O. Sinchuk, I. Kozakevich, V. Fedotov, A. Somochkyn, V. Serebrenikov // Skhіdno-єvropeyskiy zhurnal peredovikh tekhnologіy. – 2017. – Tom 3, № 2 (87). – S. 39–47.

Lure A. I. Polinomialnoe predstavle-nie resheniya uravneniy teorii uprugosti / A.I. Lure. // Problemy mekhaniki tverdogo deformi-rovannogo tela. – 1970. – S. 251–256.


GOST Style Citations


1. Aspects of the problem of applying distributed energy in iron ore enterprises’ electricity supply systems / [О.M. Sinchuk, S.M. Boiko, F.I. Karamanyts та ін.]. – Warsaw: iScience Sp.z.o.o., 2018. – 77 с.

2. Шахтный электровозный транспорт. Теория, конструкция, электрооборудование: под ред. д-ра техн. наук, проф. О.Н. Синчука / И.О. Синчук, Э.С. Гузов, В. Л. Дебелый, Л. Л. Дебелый. – Кривой Рог: ЧП Щербатых А. В., 2015. – 428 с.

3. Дебелый В. Л. Основные направления развития шахтного локомотивного транспорта / В.Л. Дебелый, Л.Л. Дебелый, С.А. Мельников. // Уголь Украины. – 2006. – С. 30–31.

4. Шахтарь П.С. Рудничные локомотивы. М.: Недра. – 1982. – 296 с.

5. Клепиков В.Б. Динамика электромеханических систем с нелинейным трением: монография / В. Б. Клепиков. – Х.: Изд-во «Підручник НТУ «ХПІ»», 2014. – 408 с.

6. Геродес Г.А. Регулируемый тиристорный электропривод с импульсно-фазовым управлением в цепи переменного тока ротора / Г.А. Геродес, С.В. Эллис, С.И. Алехин. // Вестник Харьковского политехнического института. – 1980. – №166. – С. 43–45.

7. Оценочные исследования тягового асинхронного электродвигателя с пониженным напряжением питания для рудничного електровоза / О.В. Арсентьев, П. Р. Баранов, А. Д. Вильнин, С. Н. Кладиев. // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2017. – С. 126–138.

8. Yang, L. Game and Strategy of China in the World’s Negotiation of Iron Ore Price [Text] / L. Yang, Z. He // 2016 International Conference on Industrial Informatics – Computing Technology, Intelligent Technology, Industrial Information Integration (ICIICII). – 2016. doi: 10.1109/iciicii.2016.0092

9. Ferrer-Coll, J. Characterisation of electromagnetic properties in iron-mine production tunnels [Text] / J. Ferrer-Coll, P. Angskog, J. Chilo, P. Stenumgaard // Electronics Letters. – 2012. – Vol. 48, Issue 2. – P. 62. doi: 10.1049/el.2011.3133

10. Wang Y., Liu J._X. Vibration properties of locomotive traction gear excited by load fluctuation // Journal of Traffic and Trans_portation Engineering – 2015. – V. 15. – P. 45–50.

11. Locomotive wheel slip detection based on multi–rate state identi fication of motor load torque / S. Wang, J. Xiao, J. Huang, H. Sheng // Journal of the Franklin Institute – 2016. – V. 353. – Iss. 2. – P. 521–540.

12. Sliding mode control of longitudinal motions for underground mining electric vehicles with parametric uncertainties / W. Ye, W. Shen, J. Zheng, D. Honnery, D. Dayawansa // International Journal of Modelling, Identification and Control. – 2016. – V. 26. – Iss. 1. – P. 68–78.

13. Fuzzy parameter tuning sliding mode control for longitudinal motion of underground mining electric vehicles based on a single wheel model / W. Ye, W. Shen, J. Zheng, D. Honnery, D. Day awansa // International Conference on Advanced Mechatronic Systems. – Melbourne, Australia, 2016. – P. 283–288.

14. Analysis of variants of differential torque control applied to in duction motor with short–circuited rotor / A.E. Evstratov, V.M. Zavyalov, A.V. Grigoryev, I.Y. Semykina // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. – 2016. – V. 11 (7). – P. 4391–4398.

15. Моделирование динамических режимов работы тягового асинхронного электропривода контактно–аккумуляторного электровоза / О. Н. Синчук, Д. А. Шокарев, Е. И. Скапа // Електротехнічні та комп’ютерні системи. – 2012. – С. 56–61.

16. Modes and parameters of functioning of traction electromechanical complexes miner contact electric in iron mines / O. Sinchuk, I. Sinchuk, V. Fedotov, V. Chorna. // Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. – 2016. – № 6. – C. 22–27.

17. Сьомочкин А. Б. Порівняльний аналіз динамічних властивостей систем електроприводу рудничного електровоза в характерних режимах / А. Б. Сьомочкин, В. О. Федотов, Ю. О. Іщенко. // Проблеми енергоресурсозбереження в електротехнічних системах. Наука, освіта і практика. Наукове видання. Кременчук: КрНУ. – 2015. – № 1/2015 (3). – С. 95–97.

18. Сёмочкин А. Б. Порівняльний аналіз динаміки шахтного електровозосостава з системами тягового приводу РКС і ПЧ-АД по можливості автоматизації управління переміщенням вагонеток під розвантаження / А. Б. Сёмочкин, В. А. Федотов, Л. В. Сменова. // Міжнародна науково-практична конференція «Сучасні методики, інновації та досвід практичного застосування у сфері технічних наук» : Матеріали конференції, м. Люблін, Республіка Польща 27–28 грудня 2017 р. Ріга: Izdevnieciba «Baltija Publishing». – 2017. – С. 150–154.

19. Sinchuk O. Development of a system to control the motion of electric transport under conditions of iron-ore mines / O. Sinchuk, I. Kozakevich, V. Fedotov, A. Somochkyn, V. Serebrenikov // Східно-європейський журнал передових технологій. – 2017. – Том 3, № 2 (87). – С. 39–47.

20. Лурье А. И. Полиномиальное представление решения уравнений теории упругости / А.И. Лурье. // Проблемы механики твердого деформированного тела. – 1970. – С. 251–256.