книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции

их значения прямой линией в точке пересечения со шкалой ( Rек)

Рис. 4. Расчетная схема заземляющей сети.

имеем, /?эг =8,5 Ом. Аналогично предыдущему для узла 3 и 4 получаем значения Rb3 =5,1 Ом, =2,65 Ом. Сопротивление заземляющей магистрали:

#э-м= ^э4 -f- г5 = 2,65-i-0,5=3,15 Ом.

земления. «Известия высших учебных заведений». «Горный журнал», 1969, №12. 3. Б а р и е в Н. В. Методика расчета сопротивления карьерного заземле­

ния. «Горный журнал», 1969, № 3.

ВЫБОР ЗАГРАДИТЕЛЕЙ ДЛЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

ПЕЛЕВИН о : А. (Днепропетровский горный институт)

Заграждающие цепи потребителей энергии применительно к тяговым сетям можно разбить на две группы. К первой группе относятся потребители, постоянно подключенные к тяговой сети, например, сигнальные лампы. Рабочий ток этих потребителей небольшой и меняется в незначительных пределах. Поэтому в качестве заградителей применяются хорошо зарекомендовавшие себя на практике L—С фильтры (катушки заградителя с фер­ ромагнитным сердечником). Так как утечки через эти потреби­ тели меняются в небольших пределах, то их влияние на аппара­ туру устройств защиты связи по линиям тяговой сети повышен­ ной частоты легко компенсировать.

Ко второй группе потребителей относятся электровозы. Эти потребители характеризуются большим рабочим током, изменя­ ющимся в широких пределах. Это обстоятельство несколько ус­ ложняет создание заградителей, обладающий высоким сопротив­ лением сигнальному току.

В качестве заградителей в силовых цепях широко применя­ ются катушки.индуктивности и фильтры типа L—С.

Рассмотрена возможность применения ферромагнитного сер­ дечника в катушках индуктивности резонансного контура с под-

190

магничиванием. При применении ферромагнитного сердечника индуктивность увеличивается в р раз. Установлено, на сколько при неизменном числе витков применение ферромагнитного сер­ дечника увеличивает сопротивление резонансного контура. По­ казано, что применение ферромагнитного сердечника позволяет снизить размеры заградительного фильтра, расход меди, а при неизменном расходе меди — повысить сопротивление резонанс­ ного контура. Экспериментально для заданного магиитопровода определено влияние тока подмагничивания на индуктивность ка­ тушек, расположенных на среднем стержне магиитопровода, при различной величине немагнитного зазора. Для уменьшения влияния переменной составляющей тока подмагничивания на результаты измерений в цепь постоянного тока включены два трансформатора с одинаковыми параметрами, обмотки подмаг­ ничивания которых включены навстречу. Получены эксперимен­ тальные данные зависимости средней магнитной проницаемости от ампер-витков подмагничивания при различных постоянных значениях воздушного зазора в сердечнике и ампер-витков пере­ менного тока. Установлено, что при некотором воздушном зазоре ток подмагничивания мало влияет на величину средней магнит­ ной проницаемости, и сопротивление катушки переменному току почти не меняется. Для применения ферромагнитных сердечников в катушках индуктивности резонансных контуров необходима автоматическая подстройка контура, осуществляемая по прин­ ципу: автоматического поддержания величины индуктивности на заданном уровне (с помощью воздушного зазора) или авто­

матического изменения резонансной емкости по закону С=

Дан анализ различных схем настройки заградителей и рас­ смотрены методы их расчета. Одночастотный заградитель для тяговой сети представляет собой параллельный резонансный контур (катушка индуктивности и конденсатор), настроенный на заданную рабочую частоту. При расчетах реальный контур за­ меняется идеализированной схемой, в которой активные элемен­ ты представлены в виде одного резистора. Возможны три схемы включения резистора в параллельный резонансный контур: пос­ ледовательно или параллельно с индуктивностью, последователь­ но с конденсатором. Рассмотрены зависимости полного сопротив­ ления этих схем от частоты и обобщенной расстройки для усло­ вия, когда сопротивление потерь в контуре не зависит от часто­ ты. Установлено, что при заданной величине индуктивности катушки и заданном допустимом значении активной составляю­ щей сопротивления заградителя полоса заграждения тем больше, чем меньше резонансное сопротивление заградителя (доброт­ ность его контура). При прочих равных условиях полоса за­ граждения пропорциональна квадрату резонансной частоты. При отклонении частоты от резонансной активная составляющая полного сопротивления уменьшается значительно быстрее, чем

191

реактивная. Поэтому на границах полосы заграждения по пол­ ному сопротивлению это сопротивление носит почти чисто реак­ тивный характер. Полоса заграждения по полному сопротивле­ нию не зависит от добротности контура и определяется величиной индуктивности катушки и значением рабочей частоты.

При применении многочастотной резонансной настройки полосу заграждения заградителя целесообразно разбить на не­ сколько участков соответственно частотному спектру. При этом полосы заграждения вблизи каждой из частот настройки будут меньше полосы заграждения одночастотного заградителя, на­ строенного на ту же частоту. Если резонансные сопротивления на всех частотах настройки сделать одинаковыми, то полосы за­ граждения по полному сопротивлению, отсчитываемые на уровне сопротивления, равному 0,707 максимального, определяются соотношением между индуктивным сопротивлением катушки и резонансным сопротивлением.

Полученные данные по анализу заградителей позволили оце­ нить возможности различных устройств присоединения каналов высокочастотной связи по тяговой сети повышенной частоты и определить их оптимальные параметры при условии применения серийной аппаратуры.

ЗАЩИТА ТИРИСТОРОВ В ТЯГОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ РУДНИЧНЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

С. А. ВОЛОТКОВСКИИ, Л. Б. ЛИТВИНСКИИ, Б. М. БАЛАШОВ

(Днепропетровский горный институт)

При работе тиристоров в импульсных схемах тяговых преоб­ разователей для рудничных электровозов существенна не только величина перенапряжения, прикладываемого к тиристору, но и

du

скорость его нарастания. Ограничение величины ---- на венти­

лях может быть осуществлено двумя способами: путем приме­ нения реакторов в сочетании с PC-цепями, путем ограничения скорости нарастания и максимальной величины восстанавлива­ ющегося напряжения на тиристоре.

Второй способ, не приводящий к утяжелению и усложнению силовой схемы, представляется более целесообразным. Его перспективность для тяговых преобразователей рудничных элек­ тровозов определяется быстрым прогрессом в области допусти­

лях, допускающих 500 и 1000 В1мкс).

Задача уменьшения крутизны переднего фронта напряжения, прикладываемого к тиристору, важна потому, что обратный ток тиристоров в отличие от ионных приборов не превышает сотен

192

микроампер. Схема ограничения ■— должна постепенно при­

нять на себя значительную энергию, накопленную как индуктив­ ностями, так и емкостями.

Расчеты и эксперимент показывают, что напряжение на ти­ ристоре возрастает не бесконечно быстро, а с некоторой задерж­ кой, что является следствием существования емкости питающей линии, шин и т. д. Однако эти емкости не в состоянии достаточно

При шунтировании тиристора емкостью, сдвигающей основ­ ную часть процесса нарастания напряжения, может быть обес-

100 В!мкс обеспечиваются емкостями порядка 0,1—0,25 мкф. Чисто емкостные шунтирующие цепи могут вызвать прожог

структуры от разрядного тока. Для исключения этого явления последовательно с емкостью включается диод и параллельное сопротивление. Подобные цепи весьма громоздки. Кроме того, коммутационный процесс в диоде, включенном последовательно с емкостью, искажает кривую восстанавливающего напряжения. Более простым и достаточно эффективным является включение последовательно с емкостью активного сопротивления.

Считая тиристор на участие объемного восстановления источ­ ником тока, можно получить выражение для восстанавливающе­ гося напряжения. При этом спадающая ветвь графика обратного

где

d loop

7 ~ ~ Л "

Допустимость такого представления вытекает из физических представлений о процессах в тиристоре, согласно которым вос­ становление напряжения на вентиле происходит на участке наи­ более быстрого спада обратного тока хорошо аппроксимируется

прямой линией с наклоном —^°6р .

Напряжение па тиристоре в схеме замещения должно появи­ ться в момент излома кривой обратного тока.

Выражение восстанавливающегося напряжения при наличии шунтирующей емкости имеет вид

25 Ом позволяет получить скорость нарастания переднего фрон­

Уменьшение крутизны фронта восстанавливающегося напря­ жения позволяет существенно уменьшить уровень наводок да схему управления и ограничить уровень радиопомех, так как именно фронт восстанавливающегося напряжения является од­ ним из основных источников этих помех и наводок.

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТЫ МАШИНИСТОВ РУДНИЧНЫХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ

С. А. ВОЛОТКОВСКИИ. Л. Б. ЛИТВИНСКИЙ, Б. М. БАЛАШОВ

(Днепропетровский горный институт)

За последние годы на шахтах Советского Союза достигнуты значительные успехи в деле повышения безопасности труда горняков. Применение спаренных электровозов позволяет сни­

194

зить производственный травматизм па шахтном рельсовом транс­ порте за счет сокращения численности работников самой опас­ ной профессии — машинистов электровозов.

Использование электровозов повышенной мощности типаж­ ного ряда, имеющих больший вес, жесткую базу и габаритные размеры, на действующих шахтах в большинстве случаев сдер­ живается тем обстоятельством, что сечение и радиусы закругле­ ния существующих откаточных выработок недостаточны для пропуска таких электровозов. Вместе с тем имее+ся техническая возможность увеличения мощности электровозов за счет соеди­ нения менее мощных электровозов в единый тяговый агрегат, управление которым осуществляется одним машинистом.

Эксплуатация спаренных электровозов особенно эффективна для шахт с предельными уклонами рельсового пути. В этих условиях экономическая эффективность от внедрения спаренных электровозов оказывается положительной даже тогда, если сопоставимые затраты да перевод но системе многих единиц, включая дополнительные расходы но увеличению вагонеточного парка, обусловленные увеличением простоев под грузовыми опе­ рациями при составах большей длины, а также удлинение погру­ зочно-разгрузочных операций разминовок, существенно не пре­ вышают экономии от сокращения численности машинистов.

В Днепропетровском горном институте разработана бескон­ тактная система управления спаренными электровозами. ГТрп подаче напряжения на схему коммутирующая емкость заряжа­ ется через сопротивление R до величины напряжения источника питания. При открывании главного тиристора Тi.-j к тяговым двигателям прикладывается импульс энергии, продолжитель­ ность которого определяется моментом открывания вспомога­ тельного тиристора Г,.. *

ф

Рис. 1. Схема бесконтактного управлении спаренными электровозами.

Разработанная схема позволяет получить следующие режимы работы:

1)маневровый, при котором работает только вспомогатель­ ный тиристор;

2)рабочий, при котором работают главные тиристоры Т\,ч,

агашение последних осуществляется общим узлом коммутации;

3)реверсирование движения электровоза, при этом подклю­ чение тяговых двигателей к источнику питания производится при помощи тиристоров Тз.4 . В маневровом режиме тиристорно-им­ пульсный преобразователь работает при помощи частотного ре­ гулирования, регулирование напряжения на двигателях в рабо­ чем режиме осуществляется частотно-широтным методом. От­

крывание вспомогательного тиристора Тв приводит к появлению тока тяговых двигателей, величина которого зависит от частоты управляющих импульсов, а также величины коммутирующей ем­ кости. Путем изменения частоты включения вспомогательного тиристора возможно плавно изменять величину мощности, под­ водимую к тяговым двигателям. Запирание вспомогательного тиристора происходит благодаря колебательному процессу, воз­ никающему в контуре, образованному из емкости Ск и индук­ тивности LK. Вентиль Д служит для замыкания тока двигателя в те моменты, когда тиристор Тв закрыт. Открывание главного тиристора Т1,2 также приводит к появлению импульса энергии, прикладываемого к тяговым двигателям, величина которого оп­ ределяется временем открытого состояния главного тиристора, а также временем перезаряда коммутирующей емкости через вспомогательный тиристор Тв .

Напряжение на нагрузке и ток, потребляемый из питающей сети, определяются как средние за период.

Прямое и обратное напряжение на тиристоре Тв не превыша­ ет величины питающего напряжения Uv. Максимальное значение

196

тока вентиля В0 равно /д , а максимальное значение напряжё-- ния на вентиле равно 2 Ul. Ток Л одновременно является сред­ ним значением тока тиристора Тв - Среднее значение тока венти­ ля Во

Указанные значения токов и напряжений могут быть исполь­ зованы при выборе вентилей и тиристоров преобразователя.

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ КОНТАКТНЫХ СЕТЕЙ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ШАХТ

В. БЕЛОПУХОВ

(Днепропетровской горный институт)

Рост производительности горнодобывающих машин, примене­

станций внутришахтпого электровозного транспорта.

В этих условиях важное значение приобретает надежность и бесперебойность электроснабжения электровозной откатки, кото­ рая во многом определяет ритмичность работы всего горнодобы­ вающего предприятия.

Характерной особенностью современных схем электроснаб­ жения контактной электровозной откатки железорудных шахт Кривбасса является наличие мощных многоагрегатных тяговых подстанций, оборудованных полупроводниковыми преобразова­ тельными агрегатами АТП-500/275 Запорожского завода «Пре­ образователь».

Резко переменный характер шахтной тяговой нагрузки, час­ тые перегрузки и короткие замыкания в контактной сети в зна­ чительной мере усложняют работу шахтных тяговых преобразо­ вателей, вызывая до 15—20 отключений за смену [1].

Анализ условий эксплуатации многоагрегатных полупровод­ никовых подстанций показал, что одним из путей сокращения числа отключений подстанции является достижение равномерно­ го распределения нагрузки между параллельно работающими агрегатами.

Выполненные теоретические исследования позволили устано­ вить причины неудовлетворительной параллельной работы полу­

к 8 ^f,6'AUlifl(Pl + P,)i - )(P1~ P2)J

197

г д е

кI, к2 — коэффициенты, определяющие относительные мощ­ ности групповых агрегатов;

^ /„б — ток нагрузки тяговой подстанции в базисных еди­ ницах;

Р |, Р2 — коэффициенты, характеризующие отличие базисного значения выпрямленного тока агрегата от приведенного к номи­ нальному;

А — коэффициент, характеризующий схему выпрямления;

£Л/„рб — базисное значение расчетной величины выпрямленного напряжения холостого хода преобразователей;

и кр--- относительное значение расчетной величины напряже­ ния короткого замыкания питающих трансформаторов;

/.. з — относительные значения допусков по напряжению ко­ роткого замыкания и коэффициенту трансформации питающих трансформаторов.

Анализ этой зависимости позволил определить границы до­ пусков но ек и kT питающих трансформаторов, разработать рекомендации и средства, позволяющие обеспечить параллельную работу преобразовательных агрегатов в соответствии рекомен­ дациям МЭК-

Приемлемое техническое решение для неуправляемых полу­ проводниковых тяговых подстанций может быть осуществлено следующими мероприятиями:

1. Коммутацией вторичных обмоток силовых трансформато­ ров специальным аппаратом. Это позволит равномернее загру­ жать вентильные блоки преобразовательных агрегатов, т. к. уравнительные токи между питающими трансформаторами обес­ печат равенство вторичных напряжений, подводимых к вентиль­ ным блокам. Однако., как видно из уравнения (1), положитель­ ный эффект такого технического решения имеет место лишь при

к|= К2.

2.Введением в конструкцию полупроводниковых агрегатов специального устройства формирования внешней характеристики, позволяющей автоматически совмещать рабочие точки агрегатов на всем диапазоне нагрузок. Реализация регулятора возможна на базе серийного магнитного усилителя, имеющего достаточно высокие показатели надежности. Блок-Схема реализации пред­ ложенного способа показана на рис. 1. Сигналы от датчиков нагрузки 1, 2 каждого агрегата поступают в орган сравнения 3, выполняющего функции детектора, формирующего сигнал управ­ ления, который подается на управляющие обмотки регулятора выпрямленного напряжения 4 или 5 одного из выпрямителей, что позволяет осуществить равномерное распределение нагрузки

соответствующих плеч параллельно работающих выпрямите­ лей 6, 7.

198

Рис. 1. Блок-схема тяговой подстанции с принудительным распределением нагрузки.

Равномерное распределение нагрузки между соответствующи­ ми плечами выпрямителей оказывает положительное воздействие на тепловой режим вентилей. Эффективным средством повыше­ ния надежности полупроводниковых вентилей следует считать улучшение режима охлаждения вентилей.

Опыт эксплуатации полупроводниковых преобразовательных агрегатов показал, что основной причиной нарушения режима охлаждения вентилей является низкая надежность системы при­ нудительного охлаждения, обусловленная отказами двигателей вентиляторов и реле напора воздуха.

Анализ параметров надежности элементов полупроводнико­ вого выпрямителя показал, что удельная повреждаемость вен­ тильного блока в режиме нормальной эксплуатации на. порядок меньше аналогичного показателя двигателей вентиляторов, и

образовательного агрегата показывают, что ремонтопригодность силовой части агрегата значительно выше, чем системы прину­ дительного охлаждения.

Выполненные расчеты надежности полупроводниковых вып­ рямителей коэффициентным методом позволяют утверждать, что переход к естественному охлаждению полупроводниковых выпря­ мителей позволит довести вероятность безотказной работы агре­ гатов до Pt =0,81.

Переход к естественному охлаждению полупроводниковых преобразователей возможен на базе применения усиленных алю­ миниевых радиаторов специальной формы Ступинского электро­ механического завода путем рационального размещения их в шкафу выпрямителя. "

Лабораторные испытания тепловых режимов вентилей типа ВЛ-200, оборудованных указанными радиаторами, дали поло­ жительные результаты, хорошо согласующиеся с расчетными величинами. Однако окончательный выбор параметров системы естественного охлаждения требует проведения дополнительных исследований в шахтных условиях.

199