![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции
..pdfВ результате получим выражение вида:
= |
Aj ij |
+ Ая i,3, |
|
( 1 ) |
|
Аь А3 — коэффициенты, определяемые по экспериментальным |
|||||
кривым; |
|
|
|
|
|
— потокосцепление основного потока; |
|
||||
t-! — ток намагничивающей цепи. |
|
устройства, |
|||
Для эквивалентной |
схемы |
трансформаторного |
|||
работающего в режиме холостого хода |
(см. рис. 1), |
запишем: |
|||
|
|
|
t |
|
|
Ui = L1T— 7 + |
z1Ti + |
— |
С 4 dt + |
(2) |
|
dt |
|
с |
J |
dt |
|
где |
|
|
|
' |
|
LlT z1T— индуктивность рассеяния и активное сопротивление первичной обмотки трансформаторного устройства;
С — компенсирующая емкость в цепи первичной обмотки; Ut— приложенное напряжение.
Рис. 1. Эквивалентная схема трансформаторного устройства в режиме холостого хода.
На рис. 1, кроме того, Ьчт — индуктивность намагничиваю щей цепи (нелинейная).
Уравнением (1), (2) соответствует блок-схема, представлен ная на рис. 2 .
Если включить активное и индуктивное сопротивления кабе ля, соединяющего двигатель и трансформаторное устройство, в параметры обмотки статора, то для исследования процессов пус
ка двигателя достаточно дополнить |
схему |
замещения |
рис. 1 |
эквивалентной схемой асинхронной |
машины |
(см., напр., |
[ 1 ]). |
Ввиду относительно большого воздушного зазора двигателя электросверла СЭР-19М, который применялся при эксперименте, оказалось, что выражение вида (1 ) для этого двигатель с ошиб кой не более 7% может быть заменено уравнением прямой для подведенных напряжений до 1,5 номинального его напряжения. Поэтому вводить нелинейность в намагничивающую цепь схемы замещения двигателя нет необходимости (при данном исследо вании).
Решение задачи (ток через емкость ix) представлено на рис. 3: для случая включения на номинальное напряжение транс
форматорного устройства мощностью 3,5 кВА с разомкнутой вторичной обмоткой — кривая 1 ; для случая пуска двигателя электросверла СЭР-19М от устройства 3,5 кВА — кривая 2. Там же (на рис. 3) нанесены точки, снятые с осциллограмм. Наибольшие расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 2 0 % и объясняется неточностью измерений, по грешностью аналоговой машины МН-7 (особенно нелинейных блоков) и погрешностью в определении параметров двигателя.
На этом же рисунке приведены кривые напряжения на зажи мах двигателя (кривая 3) и на зажимах вторичной обмотки трансформаторного устройства при включении его без нагрузки
Ьт-> Л ,
fiitti.
Рис. 2, Блок-схема решения задачи на машине МН-7.
Рис. 3. Переходные напряжения при включении трансформаторного уст ройства и двигателя.
271
(кривая 4). Легко заметить, что в переходном режиме имеют место значительные перенапряжения.
Для ограничения этих перенапряжений необходима специ альная защита, которая шунтировала бы емкость в те моменты, когда напряжение превышает допустимый уровень и не влияла бы на работу устройства в остальное время, т. к. перенапряже ние после завершения разбега двигателя не превышает допусти мой величины (при надлежащем выборе компенсирующей ем- ' кости).
Результаты, приведенные на рис. 3, позволяют получить не которое представление о возможных значениях магнитной индук ции в магнитопроводе трансформаторного устройства в переход
ных режимах и так |
спроектировать |
магнитопровод, |
чтобы ис |
|
ключить феррорезонанс напряжений. |
|
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
1. И. П. К о п ы л о в , |
Ф. А. М а м е д о в , |
В. Я. |
Б е с п а л о в . |
Математи |
ческое моделирование асинхронных машин, изд-во |
«Энергия», М. |
1968. |
ТРАНСФОРМАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО С ВНУТРЕННЕЙ ЕМКОСТНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЕЙ
А. М. МИРОШНИК, Ю. В. КУВАЕВ, В. Г. КЛЮШНИК, И. К. КОВАЛЬ (Днепропетровский горный институт)
Безопасность подземных электроустановок во многом зави сит от качества подводимой к ним электроэнергии.. Одним из показателей качества электроэнергии является уровень напря жения на зажимах потребителей. Зачастую напряжение на за жимах подземных электропотребителей ниже номинальных, а часто и ниже минимально-допустимых, что приводит к перегреву асинхронных двигателей, ухудшению качества их изоляции и, как следствие, к повышению опасности их эксплуатации. Умень шение освещенности на рабочем месте, вследствие питания све тильников пониженным напряжением, также увеличивает веро ятность травматизма.
Обеспечить необходимый уровень напряжения подземным электропотребителям можно лишь при использовании автомати ческих регуляторов напряжения. Существующие общепромыш ленные регуляторы напряжения в подземных условиях не при меняются, ввиду их громоздкости и взрывоопасности.
Одним из регуляторов напряжения для подземных электро потребителей могут быть трансформаторные устройства с внуУренней емкостной компенсацией.
В настоящей работе изложены некоторые результаты исследо ваний трансформаторных устройств.
Трансформаторное устройство представляет собой трансфор матор и последовательную компенсирующую емкость, совмещен ные в одном аппарате. Для получения достаточной величины
271
емкости обмотки устройства выполняются из фольги. Примене ние фольги в качестве проводникового материала позволяет резко повысить коэффициент заполнения окна сердечника и до вести его до 0,45.
Расчет трансформаторного устройства отличается от расчета трансформатора тем, что необходимо рассчитать величину ком пенсирующей емкости, размеры обмоток с емкостью и диэлек трические потери. Имеется также некоторая специфика расчета магпитопровода, которая обусловлена изменением магнитной индукции в нем в весьма широких пределах (10—30%) при изменении нагрузки от поминальной до холостого хода.
Компенсирующая емкость распределена вдоль обмотки транс форматорного устройства, поэтому система дифференциальных уравнений его содержит уравнения в частных производных, что затрудняет решение этой системы. Для установившихся режимов можно, по аналогии с тем, как это делается при исследовании длинных линий, преобразовать систему таким образом, чтобы она содержала лишь обыкновенные дифференциальные уравнения.
Тогда трансформаторное устройство можно условно заменить комбинацией трансформатора и сосредоточенной емкости, вклю ченной последовательно с первичной обмоткой.
Используя формулу изменения напряжения трансформатора, можно получить следующую зависимость для потребной величи ны компенсирующего емкостью сопротивления:
ХС— dXift; |
|
|
(1) |
где |
|
|
|
tg |
tg2 |
:(a l |
1 ba^ i |
XI.k tg Ъ .+ |
3 Uu. Cos », |
COS 1 |
|
d = |
|
\ |
|
|
|
|
( 2) |
UKai Cki— активная и реактивная составляющие напряже ния короткого замыкания трансформатора, соответственно, от несенные к номинальному напряжению;
3= -1- — коэффициент нагрузки трансформатора;
I 1Н
1Ш— номинальный первичный ток трансформатора, А; К — ток первичной обмотки, А;
Р2 - —угол сдвига фаз между токами и напряжением на за жимах вторичной обмотки;
Л!].,,,— изменение (требуемое) вторичного напряжения, отне сенное к номинальному вторичному напряжению.
Подробное исследование распределения разности потенциалов между обкладками емкости трансформаторного устройства показывает, что эта разность имеет минимум в средине обмотки, поэтому эквивалентная сосредоточенная емкость получается на
Лист 18 |
273 |
(1—5)% меньше рассчитанной по формулам цилиндрического конденсатора. (Меньшая величина относится к трансформатор ным устройствам большей мощности). Это обстоятельство необ ходимо «учитывать при расчете длины обкладок емкости.
Кроме того, при намотке катушек не удается получить иде ально плотную укладку витков, поэтому необходимо при расчете емкости вводить специальный коэффициент, учитывающий плот ность намотки. Этот коэффициент можно получить на основании сопоставления рассчитанной и фактической емкости катушек. Расчет необходимо вести по фактическим размерам обкладок и толщине диэлектрика.
В таблице 1 приведены значения коэффициента плотности намотки, которые определены для 5-ти опытных образцов транс форматорных устройств мощностью 10 кВА. Легко заметить, что эта величина практически одна и та же в указанном диапа зоне мощностей, поэтому можно принимать ее 0,7—0,75 во всех случаях и, как показывает опыт изготовления катушек, ошибка в расчете величины емкости не превысит (1 0 —1 2 ) %, что вполне допустимо в большинстве случаев.
Таким образом, емкость катушки можно определить зависи мостью:
A U: и 1н
С |
и к |
2 |
10е, мкФ. |
|
г |
||
|
____h |
___ |
О)2 |
COS2Cf,
( 3 )
При расчете потребной величины Хс необходимо учитывать пусковые режимы, как наиболее критичные по уровню напря жения в условиях шахт. В этом отношении трансформаторные устройства являются значительно более совершенным средством поддержания напряжения на зажимах потребителей, чем обычно применяемое повышение на 5% выходного напряжения транс форматоров, т. к. при холостом ходе напряжение трансформатор ного устройства может быть выбрано номинальным (для потре бителя) и будет повышаться лишь при появлении нагрузки в функции тока, что обеспечивает инвариантность регулирования.
Исследование гармонического состава выходного напряжения показывает, что трехфазные трансформаторные устройства при АН,н =^40% вносит высших гармоник в выходное напряжение не больше, чем обычные трансформаторы.
В связи с тем, что намагничивающая цепь (эквивалентной Т-образной схемы) трансформаторного устройства включена последовательно с компенсирующей емкостью, в этой системе возможен феррорезонанс напряжений. Явление феррорезонанса наблюдалось практически в трансформаторных устройствах с
274
большим AU2ii (более 2 0 %) при повышении первичного напря жения сверх номинального.
В таком режиме вторичное напряжение может повыситься на (40—45%), что опасно для электропотребнтелей. Кроме того, вследствие возрастания тока первичной обмотки резко увеличи вается напряжение на компенсирующей емкости до значений, превышающих допустимые, поэтому трансформаторное устрой ство должно иметь быстродействующую защиту, которая замы кала бы компенсирующую емкость при возникновении ферроре зонанса напряжений.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
||
|
Мощность |
Наименование и размеры |
Емкость на одну |
|
с, |
||
Ко |
■фазу |
|
|||||
трансфор |
|
расчет |
факти |
|
|
||
п/II |
матора |
материала обмотки |
К" |
С |
|||
|
кВА ' |
ная |
|
ческая |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Сп. м к Ф |
Сф, м к Ф |
|
|
|
1 |
10 |
Фольга 460x0,03 |
170 |
|
122 |
0.718 |
|
|
|
Бумага КОН-П |
|
|
|
|
|
|
|
480X0,008X4 |
|
|
|
|
|
2 |
3,5 |
Фольга 260X0,02 |
120 |
|
89 |
0,742 |
|
|
|
Бумага КОН-П |
|
|
|
|
|
|
|
280X0,008X3 |
|
|
|
|
|
3 |
3,5 |
Фольга 260x0,02 |
90 |
|
68 |
0,750 |
|
|
|
Бумага КОН-П |
|
|
|
|
|
|
|
280X0.008X1 |
|
|
|
|
|
|
|
Пленка лавсановая |
|
|
|
|
|
|
|
280X0,002X1 |
|
|
|
|
|
4 |
2,5 |
Фольга 260X0,015 |
120 |
|
80 |
0.717 |
|
|
|
Бумага КОН-П |
|
|
|
|
|
|
|
280X0.008X3 |
|
|
|
|
|
5 |
1.5 |
. |
40 |
|
31 |
0,775 |
|
Фольга 85X0 020 |
|
||||||
|
|
Бумага КОН-П |
|
|
|
|
|
|
|
95ХС.008ХЗ |
|
|
|
|
|
Следует отметить, что расчет по формуле |
(2) дает |
два |
зна |
||||
чения X,. и, следовательно, емкости. |
|
напряжений |
полу |
||||
Большая устойчивость к феррорезонансу |
чается, если принять большую емкость. Что же касается мень шей емкости, то обеспечить устойчивую работу трансформатор
ного устройства с ней при низких |
коэффициентах |
мощности |
(асинхронные двигатели при холостом |
ходе) весьма |
затрудни |
тельно. |
|
|
275
БЛОК ЭЛЕКТРОННО!! КОММУТАЦИИ ГАЗОВЫХ АНАЛИЗАТОРОВ
Вас. Д. ТРИФОНОВ. С. А. ХАЛЯПИН (Днепропетровский горный институт)
Непрерывная математическая обработка в процессе получе ния информации при ядернофизичеоких исследованиях позволяет более рационально использовать рентгенорадиометрические ме тоды анализа состава и свойства вещества. Непрерывно полу чаемая информация в виде отношения двух средних скоростей счета квантов излучения позволяет устранить аппаратурную погрешность. Абсолютная погрешность такого способа пропор циональна отношению загрузки в каналах и обратно пропорцио нальна частоте обтюрации и времени измерения. В результате исследований установлено, что величина относительной погреш ности зависит лишь от частоты обтюрации и времени измерения. Получено выражение, позволяющее определить оптимальную скорость обтюрации и оптимальное время регистрации для кон кретных параметров распределения импульсов, несущих инфор мацию.
Одним из наиболее ответственных блоков в устройствах, позволяющих получать информацию в виде отношения средних скоростей счета по двум каналам, является блок быстродейству ющего коммутатора.
На рисунке показана блок-схема коммутатора рентгенора диометрического абсорбционного анализатора, который приме няется для определения содержания серы в газообразных про дуктах термической переработки твердых горючих ископаемых.
Рис. Блок-схема электронного коммутатора.
Управляющие сигналы синусоидальной формы и амплитудой 50—60 мВ с магнитных головок (Mi—М4) поступают на соответ ствующие усилители-формирователи (УСЦ—УФ4). Получаемые при этом П-образные импульсы отрицательной полярности с пе-
276
редким фронтом 30—50 нс управляют триггерами Т] и Т2, кото рые, в свою очередь, управляют схемами совпадений CCi и СС2. Одновременно на два других входа схем совпадений с усилителядискриминатора (УД) поступает информация в виде последо вательно чередующихся пакетов электрических импульсов, соот ветствующих первому и второму каналам измерения. Таким образом, при соблюдении синфазности и синхронности поступ ления пакетов импульсов с работой схем совпадения на выходах коммутатора получается распределение информации по соответ ствующим каналам.
Экспериментальная проверка предполагаемых расчетных зна чений погрешности разделения информации на два канала осу ществлялась в лабораторных условиях. Расчетные и эксперимен тальные значения совпадают в пределах погрешности экспери мента.
К ВОПРОСУ О МЕТОДИКЕ АНАЛИЗА ЭЛЕКТРОТРАВМАТИЗМА
А. Г ЛИКАРЕНКО. Л. В. ГЕРАСИМОВА, А. Г. ЖИВОТОВСКИИ, А. Ф. ВАДЬКО
(Всесоюзный научно-исследовательский институт безопасности труда в горнорудной промышленности)
Общеизвестно, что электрическая энергия в отличие от неко торых других видов энергии не имеет характерных внешних признаков, поэтому существует значительная вероятность сопри косновений с пей человека, завершающихся различного рода электрическими травмами. Для выявления причин, порождаю щих электротравматизм и.разработки мероприятий по борьбе с ним необходим систематический анализ данных о поражениях, вызванных электрическим током.
Изучение и анализ электротравматизма производится различ ными методами, среди которых наибольшее распространение получили статистический, топографический, углубленный, моно графический, групповой и инструментальный [1—4].
Целям учета и анализа травматизма служат следующие об щепринятые показатели: коэффициент частоты, коэффициент тяжести и -коэффициент средней продолжительности [4]. Ис пользование перечисленных коэффициентов помогает объектив ной оценке положения дел с травматизмом. На основании этих коэффициентов устанавливается уровень и определяется динами ка электротравматизма по'отдельным предприятиям и по отрас ли в целом.
В проводимом в настоящее время анализе электрогравматизма основное внимание уделено общим вопросам: учету количе ства несчастных случаев, распределению их по организационным и материально-техническим причинам, по источникам и видам оборудования, по стажу работы, сменам, возрасту трудящихся.
277
Перечисленные показатели дают возможность судить о со стоянии электротравматизма по отрасли в целом или по отдель ному производству. Однако действенных технических мероприя тий такой анализ подсказать не может, так как для этого необ ходим несколько другой, более конкретный подход, заключаю щийся в следующем. Необходимо, чтобы анализ электротравмагизма предусматривал получение общих данных только по сле дующим вопросам:
1. Электротравматизм в % от общего травматизма (по от расли — общий, тяжелый и смертельный).
2.Динамика электротравматизма (по отрасли и по услови ям производства).
3.Электротравматизм по условиям производства (шахты, ка рьеры) .
4.Распределение злектротравм по роду и величине напряже ния (по отрасли и по условиям производства).
5.Распределение электротравм по сетям, которые классифи
цируются по назначению (силовая, |
контактная, |
осветительная |
и др.), величине и роду напряжения |
(по отраслям и по условиям |
|
производства). |
анализ электротравматизма |
|
Затем производится подробный |
||
в конкретных сетях по следующим |
признакам: |
элементы сети, |
при соприкосновении с которыми произошел несчастный случай, место несчастного случая, оборудование, на котором произошла электротравма, части оборудования, с которыми соприкасался пострадавший, характер работы, выполняемый пострадавшим в момент несчастного случая, механизм травмирования и состоя ние средств защитного отключения.
Необходимо отметить, что указанные признаки для каждой конкретной сети могут изменяться и содержать в себе только те элементы, которые присущи данной сети в зависимости от ее на значения.
Ниже приводится пример представления сведений для анали за электротравматиз.ма в шахтной контактной сети:
1.Элементы сети, при соприкосновении с которыми произо шел несчастный случай.
1.1.Троллеи.
1.2.Коммутационная аппаратура.
1.3.Токоприемники.
2.Место несчастного случая.
2.1.Основные откаточные выработки.
2 .2 . Ориты-заезды (места погрузки).
2.3.Перекрестки, развилки.
2.4.Околоствольный двор.
3.Оборудование, на котором произошел несчастный случай.
3.1.Троллеи.
3.2.Электровоз.
3.2.1. Токосъемник.
3.2.2.Кабели, провода.
3.2.3.Коммутационная аппаратура.
3.2.4.Осветительная сеть.
3.3.Коммутационная аппаратура (сети).
3.4.Прочее электрооборудование и аппаратура, питающиеся
от контактной сети.
4. Части оборудования, с которыми соприкасался пострадав ший.
4.1.Элементы троллеи (контактный провод, растяжки, изоля торы и др.).
4.2.Элементы токосъемника.
4.3.Элементы коммутационной аппаратуры.
4.3.1. |
Контакты пускателей, контакторов. |
- |
. |
4.3.2. |
Корпус коммутационной аппаратуры. |
|
|
4.4. Кабели и провода.
5. Характер работы, выполняемый пострадавшим в момент несчастного случая.
5.1.Погрузка и разгрузка руды, чистка вагонов.
5.2.Работы по применению и ремонту выработок.
5.3.Ремонт токосъемных устройств.
5.4.Передвижение по выработкам.
5.5.Эксплуатация и ремонт электровоза.
5.6.Операции с отключающими устройствами.
5.7.Устройство освещения и сварки от контактного провода.
5.8.Прочие работы.
6 . Механизм травмирования.
6.1.Касание к токоведущей части.
6.2.Прикосновение к оболочке оборудования.
6.3.Поражение через дугу.
7.Состояние средств защитного отключения.
7.1.Имеется (тип, работоспособность).
7.2.Не имеется.
Изучение электротравматизма проводится по актам расследо вания несчастных случаев, хотя из актов расследования элек тротравм не всегда удается получить необходимые данные для полноценного анализа, т. к. акты обследования, как правило, не содержат данных о величине напряжения, типах электрообору дования, частях оборудования, с которыми соприкасался постра давший, состоянии защитных средств и др.
Поэтому для получения полной информации необходимо тща тельно изучать на месте обстоятельства несчастного случая и отражать все подробности о случившемся в акте, а также раз работать приложение к существующей форме актов расследова ния несчастных случаев, которое содержало бы недостающие сведения, необходимые при анализе электротравматизма пред ложенным методом.