1490

Наиболее полно решена проблема дугогашения в вакуумных контак­ торах.

Рудничная аппаратура должна удовлетворять ряду дополнительных требований в части обеспечения безопасности от поражения электриче­ ским током в подземных условиях, возникновения пожаров, а также на­ дежности эксплуатации.

Основными из этих требований являются:

надежность и удобство эксплуатации в подземных условиях шахт и рудников; предупреждение опасности поражения электрическим током;

искробезопасность цепей дистанционного управления, особенно в шахтах, опасных по газу или пыли; обеспечение минимального числа жил для цепей управления, бло­ кировки и др.

Надёжность и удобство эксплуатации электрооборудования опреде­ ляются прежде всего его принципиальной электрической схемой и конст­ руктивным выполнением аппарата в целом. Надёжность работы магнитных пускателей определяется в основном износостойкостью контактора, т.е. числом включений, которое способна выдержать контакторная система в результате механического и электрического износа.

Механическя износостойкость магнитных пускателей составляет 2,5*106 циклов включений-отключений (В-О), при вакуумных контакторах возможное число циклов возростает до 5*106 циклов В-О.

Электрическая износостойкость пускателей меньше и колеблется в пределах от 1500 до 300000 В-О, при вакуумных контакторах - от 300000 до 2000000 В-О. Магнитные пускатели должны обладать также наклоноустойчивое гью. Наклоноусточивость - это способность магнитных пуска­ телей, станций управления нормально работать при таких углах наклона, чтобы не происходило самопроизвольного включения или отключения контактора под действием собственного веса.

Требование удобства эксплуатации, особенно в аврийных условиях, выдвигает необходимость применения быстрооткрываемых крышек. Кон­ струкции таких крышек нашли применение в фидерных автоматических выключателях, магнитных пускателях, магнитных станциях управления.

Весьма удобным является применение блочного принципа построе­ ния аппаратуры, позволяющего быстро заменить неисправный блок ре­ зервным с последующим устранением неисправности в стационарных ус­ ловиях.

Вводные и выводные устройства оболочек допускают ввод не только бронированных, но также полугибких и гибких кабелей к электропотреби­ телям и для транзита, а также несколько вспомогательных вводов для при­ соединения цепей блокировки, контроля, сигнализации и измерения.

Быстрооткрываемая крышка контакторного отделения магнитных пускателей сблокирована с разъединителем и кнопкой “Стоп”, т.е. осмотр элементов пускателя, расположенных в аппаратном отделении и отделении выводов, присоединение цепей управления и электропотребителей можно производить, не отключая пускатель от сети.

Предупреждение опасности поражения электрическим током дости­ гается:

1). Использованием пониженного напряжения в цепях управлени

(36 В, 18 В);

2). Контролем непрерывности заземляющей жилы в отходящем гиб ком кабеле за счет использования этой жилы в искробезопасных цепях управления;

3). Отключением кабельной сети при однофазных замыканиях н землю и блокировкой поврежденного участка встроенными БРУ

Для снижения веса кабеля рекомендуется использовать схемы управ­ ления с минимальным числом жил, особенно при реверсивном управлении аппаратурой.

3.4.1.Виды защиты рудничной аппаратуры

Современное рудничное электрооборудование предусматривает сле­ дующие виды защит:

от токов к.з. или недопустимых перегрузок - максимальная токо­ вая защита; от недопустимого перегрева;

нулевую, исключающую опасность самопроизвольного включения электродвигателей; от потери управляемости при замыкании жил управления;

контроль целостности заземляющей жилы;

-контроль сопротивления изоляции отдельного ответвления с соот­ ветствующей его блокировкой при повреждении или недопусти­ мом снижении сопротивления изоляции; ограничение частоты включений-отключений электродвигателя;

проверку исправности работы максимальной защиты и блокиро­

вочного реле утечки [13,14,15].

Защита от токов к.з., защита от недопустимого перегрева, а также контроль сопротивления изоляции отдельного ответвления (БРУ) описаны в главе 9.

Нулевая зашита. Этот вид защиты обеспечивает отключение контак­ торов пусковой аппаратуры при исчезновении питающего напряжения и воспрепятствует самовключению аппарата при восстановлении напряже­ ния. В магнитных пускателях нулевая защита осуществляется контактор­ ной катушкой в сочетании со схемой управления, а в автоматических вы­

Шунтирование резистором. Этот способ шунтирования (рис.3.23) нашёл широкое применение при управлении горными машинами. Основан он на том, что для включения промежуточного реле требуется больший ток, чем для удержания его якоря в притянутом положении.

При нормальном положении кнопки “Пуск” цепь катушки К2 обтека­ ется током через сопротивление R. Однако значение этого тока недоста­ точно для втягивания якоря. Нажатием кнопки “Пуск” шунтируют рези­ стор, и ток достигает значения срабатывания реле. Реле К2 срабатывает, своим замыкающим контактом К2.1 замыкает цепь питания контактора К1, и двигатель включается. При отпускании кнопки “Пуск” ток, протекающий через катушку К2, уменьшается из-за сопротивления R и будет равен току удержания якоря. Поэтому, если напряжение в сети исчезнет, а затем поя­ вится, самопроизвольного включения контактора не произойдет.

Шунтирующий резистор встраивается в кнопочный пост управления. Основное достоинство этого способа - возможность ограничиться двумя жилами управления.

Шунтирование блок-контактом (рис 3.23). В отличии от описанного этот способ требует дополнительной, третьей жилы управления. При нажа­ тии кнопки “Пуск” реле К2 обтекается током и своим контактом замыкает цепь управления контактора К1, включающего двигатель. Включившись, контактор своим замыкающим блок-контактом К 1.2 шунтирует кнопку “Пуск”, и катушка К2 обтекается током по цепи,образованной блокконтактом К1.2. При исчезновении напряжения контакты К1.2 и К1.1 ра­ зомкнутся, а при его появлении самопроизвольного включения не про­ изойдет, так как цепь питания К2 окажется разомкнутой. Достоинство спо­ соба в простоте решения и надежности работы.

Соленоидная кнопка в цепи управления (рис.3.24). При этом способе используется кнопка “Пуск” SB1 специальной конструкции. Небольшой соленоид ТА удерживает контакты кнопки в замкнутом положении, пока соленоид обтекается током. При исчезновении напряжения размыкаются контакты кнопки “Пуск”, а при его появлении самовыключения не про­ изойдет, так как цепь соленоида прервана разомкнутыми контактами.

Зашита от потери управляемости. Для забойных машин характерна невозможность их отключения при повреждении кабеля и замыкании жил управления. Создается ситуация,при которой пускатель не может быть от­ ключен кнопкой “Стоп”, если он работает, и может самопроизвольно включиться, если он был отключен.

Для предотвращения этого необходимо обеспечить автоматическое отключение магнитного пускателя защитой от потери управляемости.

Плавкий предохранитель в цепи управления (рис.3.25). Последова­ тельно с промежуточным реле К2 включен предохранитель и добавочный резистор R2, служащий для ограничения тока в цепи управления при пус­ ке, когда резостор R1 шунтируется кнопкой “Пуск”, и защиты плавкой вставкой от расплавления.

При замыкании жил управления 1 и 2 резисторы R1 и R2 оказывают­ ся зашунтированными. Ток в цепи управления возрастает и расплавляет плавкую вставку, что ведет к отключению магнитного пускателя.

Реле постоянного тока. Обеспечение защиты от потери управляемо­ сти основано на том, что промежуточное реле К2 питается выпрямленным током при нормальной работе, а при замыкании жил управления - пере­ менным, так как диод кнопочного поста оказывается зашунтированным (рис.3.23), К2 отключается.

Промежуточное реле включено параллельно вторичной обмотке трансформатора и при не нажатой кнопке “Пуск” оно не включится, так как через его обмотку, представляющую большое индуктивное сопротив­ ление для переменного тока, проходит недостаточный ток.

Контроль целостности заземляющей жилы. Электрические схемы со­ временных рудничных пускателей и станций управления искробезопасны. Поэтому стало возможным использовать жилу заземления в цепи управле­ ния и, таким образом, контролировать ее целостность. При обрыве ее про­ межуточное реле обесточится, отключая тем самым пускатель (рис.3.23). Эта схема обеспечивает и отключение пускателя при увеличении контро­ лируемого сопротивления заземления выше нормы: при напряжении сети 660 В оно не должно превышать 100 Ом.

Ограничение частоты включений-отключений двигателя. Для обес­ печения нормальной работы контакторов магнитных пускателей вводится ограничение частоты его включения. Реле времени создает выдержку вре­ мени между двуми включениями порядка 3 с и, таким образом, число включений-отключений не превышает 1200 в 1 ч.

3.4.2. Автоматические выключатели

Рудничные автоматические выключатели предназначены для вклю­ чения и отключения под нагрузкой магистральных линий и распредели­ тельных устройств, а также для защиты отходящего ответвления и его эле­ ментов от коротких замыканий. Помимо этого, при помощи автоматиче­ ских выключателей под воздействием реле утечки осуществляется автома­ тическое отключение сета при появлении в ней недопустимой утечки тока.

В горной промышленности нашли широкое применеие автоматиче­ ские выключатели серий АФВ, АВ, быстродействующие выключатели АБВ, выключатели нормального исполнения ВРН [13,14,23].

Совершенствование автоматических выключателей идет в напрявлении увеличения нагрузочных параметров, функциональных возможностей,

Рис.3.25. Схема защиты от потери управляемости с помощью предо­ хранителя

Рис.3.26 .Автоматический взрывобезопасный выключатель серии АФВ:

1 - вы клю чатель А В М У ; 2 - вводное устр о й ств о ; 3 - р у ко я тка ; 4 - зазем л яю щ и й винт; 5 - о б о л о чка; 6 - проход ны е заж и м ы ; 7 - кр ы ш ка

обновления элементной базы, широкого внедрения в схемах блочных уз­ лов.

Технические параметры основных типов автоматических выключате­ лей и их функциональные возможности приведены в табл.3.5 и табл.3.6.

Фидерный выключатель (рис.3.26) представляет собой трехполюс­ ный автоматический выключатель, заключенный во взрывобезопасный корпус цилиндрической формы, крышка которого сблокирована с рукоят­ кой выключателя, что не дает возможности снять крышку, не отключив ап­ парат.

Трехполюсный автоматический выключатель АВМ-4у или АВМ-бу снабжен двумя максимальными расцепителями, установленными на двух фазах, для защиты от коротких замыканий и независимым расцепителем

для отключения сети под действием реле утечки.

Контактная система каждого полюса выключателей состоит из двух параллельно включаемых пар главных и разрывных контактов. Главные подвижные контакты выполнены на основе серебра и некеля, а неподвиж­ ные - с добавлением графита. Разрывные подвижные контакты выполнены из меди, а неподвижные - из меди и графита. При включении выключателя вначале замыкаются разрывные, а затем главные контакты. Размыкание происходит в обратной последовательности. Двойная система контактов позволяет защитить главные контакты от обгорания, поскольку разрыв це­ пи осуществляют разрывные контакты.

Уставка максимального расцепителя, при достижении которой он срабатывает, регулируется натяжением пружины, удерживающий якорь расцепителя.

Таблица 3.6 Функции обеспечиваемые электрическими схемами выключателей

серий АФВ, АВ, АБВ

"ипы выключателей

Для предотвращения повторного включения автоматического вы­ ключателя после отключения его максимальным расцепителем предусмот­ рена механическая блокировка, запирающая контактную систему в отклю­ ченном состоянии и не допускающая повторного включения его, не устра­ нив короткого замыкания. Повторное включение возможно только после ручного возврата блокировочного устройства в исходное положение.

Одним из основных элементов автоматических выключателей явля­ ется механизм свободного расцепления, который не позволяет удерживать силовые контакты замкнутыми при срабатывании максимальных расцепи­ телей тока или независимого расцепителя.

Надежная работа максимального расцепителя требует регулярной его проверки. Для этой цели электрическая схема (рис.3.27) выключателей предусматривает устройство в виде двух (на каждой фазе, где установлены максимальные реле) контрольных шунтовых катушек KV1 и KV2. С помо­ щью кнопок SB1 и SB2 и общей рукоятки обе катушки попеременно при­ соединяются к сети, воздействуют на максимальный расцепитель, отклю­ чая автоматический выключатель.

В настоящее время серийно выпускаются автоматические выключа­ тели серии АФВ: АФВ-1АУ5, АФВ-2АУ5 и АФВ-ЗУ5, выключатель с дис­ танционным управлением АФВД-2БК.

Схема дистанционного управления автоматических выключателей АФВД-2БК (рис.3.28) допускает его включение при сопротивлении цепи управления до 20 Ом и обеспечивает автоматическое отключение при уве­ личении сопротивления до 150 Ом. Выключатели отключаются кнопкой, расположенной на пульте управления комбайна, когда невозможно отклю­ чить последний пускателем из-за приваривания его контактов или других повреждений.

Для этого предусмотрено промежуточное реле KV3, размыкающий блок-контакт которого введен в цепь питания независимого расцепителя QF, и кнопка аварийного отключения SB3. Реле KV3 питается от понизи­ тельного трансформатора и при подаче напряжения размыкает свой блокконтакт в цепи питания.

При аварийном отключении реле KV3 замыкает цепь питания QF и последний через механизм свободного расцепления отключает защищае­ мую сеть.

Автоматические выключатели серии АВ: АВ-200ДОУ5, АВ320ДОУ5 с дистанционным отключением выпускаются на напряжение 660 и 1140 В; выключатели АВ-200АПВ и АВ-320АПВ с устройством автома­ тического повторного включения - на напряжение 660 В.

Рудничные автоматические выключатели АВ-200ДО и АВ-320ДО предназначены для защиты электрических сетей и электроустановок в под­ земных выработках шахт, опасных по газу или пыли, и дистанционного отключения (рис.3.30).

Конструкция их предусматривает монтаж отдельных блоков во взры­ вонепроницаемой оболочке с быстрооткрываемой крышкой и коробкой ка­ бельных вводов и выводов. Оболочка разделена на два отсека: в одном размещается блокировочный разъединитель, а в другом - автоматический выключатель, аппаратура управления, защиты и сигнализации.

Рис.3.29. Автоматический взрывобезопасный выключатель с дистанци­ онным отключением АВ-320ДО2:

1 - б л оки ро вочная п л а сти н а; 2 - кр ы ш ка; 3 - ко р п у с ; 4 - кабел ьны й ввод; S - отд ел е­

Ввыключателях серии АВ установлены выключатели серии А3700У

сболее совершенной системой дугогашсния, что увеличивает износостой­ кость и быстродействие при отключении (0,02 с вместо 0,1 у АФВ).

Электрическая схема автоматических выключателей АВ-200ДО и АВ-320ДО (рис.3.30) построена по блочному принципу и обеспечивает до­ полнительные виды защиты, сигнализации и блокировки, выгодно отли­ чающие её от схемы автоматических выключателей серии АФВ. Электри­ ческая схема включает следующие узлы: блокировочный разъеденитель QS, автоматический выключатель с независимым QF1 и нулевым расцепи­ телем QF2; блок максимальной токовой защиты ПМЗ (блок 1); блок транс­ форматоров тока ТА, блокировочное реле утечки БРУ (блок 2) с блоком присоединения 4; блок дистанционного отключения; трансформатор на­ пряжения TS; выпрямительный блок 5, а также проверочные кнопки и сиг­ нальные лампы.