книги из ГПНТБ / Лурье А.И. Электрическое взрывание зарядов

размерами контактов и контактной поверхности замыкателя, а также его скоростью движения.

Взрывные коммутаторы широко применялись, когда ЭД коротко- -замедленного действия ^выпускались в ограниченном количестве, •с малым числом ступеней замедления и большими интервалами между ступенями. В настоящее время взрывные коммутаторы применяются редко.

При массовых взрывах подача воспламеняющего тока иногда производится включением высоковольтной линии, идущей к трех­ фазному понизительному трансформатору, от которого питается взрывная сеть. Такой способ подачи воспламеняющего тока может привести к отказам, еслн масляный выключатель на высоковольтной линии не обеспечивает одновременное включение всех трех фаз. Объясняется это тем, что при запаздывании включения одной из фаз трансформатор оказывается приключенным лишь к двум фазам, вследствие чего напряжения на двз'х его вторичных обмотках станут значительно ниже номинального. В табл. 12 приведены значения вторичных линейных напряжений UAB, UBC nUCA при отключении со стороны высокого напряжения одной из фаз (А, В или С) транс­ форматора, рассчитанного на 6300/400 В при соединении его обмоток по схеме звезда — звезда [87].

•с 400 до 170 В. Если окажется, что взрывная сеть будет подключена к этим фазам, то ток в сети будет почти в 2,5 раза меньше расчетного (гарантийного). В случае запаздывания включения одной из фаз на несколько миллисекунд, при неблагоприятном моменте включе­ ния тока, в последовательной группе ЭД могут быть отказы, как это имеет место при взрывании током меньше гарантийного.

Отказы по указанной причине могут быть устранены, если на •стороне низкого напряжения в провода, питающие взрывную сеть, •будет включен магнитный пускатель (контактор) с замкнутой пуско­ вой кнопкой. Благодаря тому, что пускатель срабатывает с некоторой задержкой, он подаст ток во взрывную сеть после того, как масляный выключатель включит все фазы. При этом вторичные напряжения между всеми фазами трансформатора будут поминальными и одина­ ковыми.

а 20

Сетевые выпрямительные взрывные приборы состоят из выпря­ мителя и нз аппаратов для включения выпрямленного тока во взрыв­ ную сеть.

Использование выпрямленного тока для взрывания преследует' цель уменьшить величину воспламеняющего тока со значения гаран­ тийного переменного тока до величины гарантийного постоянного тока и тем значительно увеличить число ЭД, которое можно последо­ вательно включать во взрываемую группу. Для этого необходимо, чтобы график выпрямленного тока был близок к графику постоянного тока, т. е. к прямой линии, парал­

лельной оси времени. Выпрямленный ток с таким гра­

для выпрямленного тока совершепно такой же, как и для перемен­ ного тока. И если бы использовался однофазный выпрямитель, вос­ пламенение ЭД пришлось бы производить гарантийным переменным током.

Выпрямители трехфазного тока бывают двух типов — одиотактные с выводом от нулевой точки трансформатора (рис. 60, а) и мосто­ вые (двухтактные), их схема приведена на рис. 61, а. График вы­ прямленного напряжения, полученного при помощи выпрямителя

121.

первого типа, показан на рис. 6 0 , б, при использовании выпрямителя

Данные табл. 13 показывают, что мостовые выпрямители дают ток со значительно меньшими пульсациями. У них размах отклоне­ ния от средней величины составляет всего 1 3 % , в то время как у вы­ прямителей с выводом от нулевой точки он достигает 60 %. Кроме того, последние должны иметь трансформатор для получения нулевой точки, тогда как мостовые выпрямители могут работать без транс­ форматора, что делает взрывные приборы с такими выпрямителями -более легкими. По этим причинам в выпрямительных взрывных приборах следует применять мостовые выпрямители.

При отключении одного из проводов, питающих трехфазный

.мостовой выпрямитель, он превращается в однофазный мостовой, у которого, как это указывалось, график i2 = f (t) имеет такой же вид, как у переменного тока. У трехфазного мостового выпрямителя

провода ток во взрывной сети уменьшится в 1,5 раза. И если взрыв- л а я сеть была рассчитана на 1 А , в нее поступит всего лишь 0,67 А ,

•122

тогда как при отключении питающего провода для безотказного воспламенения ЭД через них должен проходить ток в 2,5 А. Вслед­ ствие этого возникнут массовые отказы ЭД.

При отключении одного из диодов график выпрямленного напря­ жения U = f (t) (рис. 62) через каждые четыре пульсации имеет провал до нуля. Вследствие этого отношение выпрямленного напря­ жения к эффективному будет равно 1,125, т. е. в 1,2 раза меньше, чем при работе всех диодов. Поэтому при отключении одного диода ток во взрывной сети уменьшится в 1,2 раза. И если сеть рассчитана на 1 А, ток в ней будет равен 0,83 А. Вследствие наличия в графике тока провалов для безотказного взрывания через ЭД следовало бы пропускать ток в 2,5 А, поскольку при неблагоприятных обстоятель­ ствах (середина отрезка, соответствующего времени передачи, нахо­ дится в точке 0) условия воспла­ менения будут такими же, как при переменном токе. Однако ве­ роятность возникновения таких условий в 3 раза меньше, чем при обрыве питающего провода.

Так как и трехфазные мосто­ вые выпрямители все же дают пуль­

сации, то при включении тока в неблагоприятный момент среднеезначение выпрямленного тока, необходимое для безотказного вос­ пламенения ЭД, будет несколько больше гарантийного постоянного тока. Это объясняется тем, что при использовании выпрямителя за время передачи во взрывную сеть может пройти импульс тока меньший того, который прошел бы при постоянном токе, равном среднему значению выпрямленного тока.

Расчеты показывают, что из-за пульсаций в кривой тока трех­ фазного мостового выпрямителя величина воспламеняющего тока должна быть больше гарантийного постоянного тока примерно на 5%. Поэтому при использовании выпрямительных взрывных приборов воспламеняющий ток может быть принят равным значе­ ниям, предписанным «Едиными правилами безопасности при взрыв­ ных работах» для взрывания постоянным током, т. е. 1 А для после­ довательных групп, содержащих по 100 ЭД, и 1,3 А при большем числе ЭД.

Выпрямительные взрывные приборы с трехфазным мостовым выпрямителем впервые были предложены М. И. Озерным в 1953 г.

12»

'Однако до снх пор такие приборы отечественной промышленностью не выпускаются. Поэтому некоторые организации, ведущие взрывные работы, сами разрабатывают и изготовляют для себя выпрямитель­ ные приборы. К ним относится взрывной прибор типа КВП-750 и прибор, разработанный проектно-конструкторским бюро Главстроймеханизации.

В ы п р я м и т е л ь н ы е в з р ы в н ы е п р и б о р ы т и п а КВП-750 1 имеют нормальное рудничное исполненпе п предназначены

Прибор КВП-750 (рпс. 63) при питании его от трехфазной сетп напряженней 380 В рассчитан на воспламенение 850 ЭД, включенных

.для подключения к прибору групп взрывной сети. Для присоедине­ ния прибора к питающей сети он снабжен трехжильным шланговым кабелем длиной 10 м. Напряжение на прибор подается включением питающей линии аппаратом, находящимся вне прибора.

При разработке приборов КВП-750 исходили из возможности

d24

идущей к трансформатору, от которого питаются взрывные приборы, н из того, что перед взрыванием вся нагрузка с последнего сни­ мается.

Прибор работает следующим образом. При появлении на приборе напряжения через катушку Р1—К реле пройдет ток и через 20— 30 мс замкнутся его контакты Р1—1, Р1—2 и Р1—3. При этом будет подано напряжение на выпрямитель Вп и на катушку Р2—К реле. Через 10—15 мс замкнутся контакты Р2—1 и Р2—2 этого реле и па выходные зажимы будет подано выпрямленное напряжение. Если оно будет не ниже номинального (513 В), лампочка светосигнального устройства начнет давать вспышки.

После такой проверки исправности прибора напряжение с него снимают путем отключения высоковольтной линии, питающей транс­ форматор. Затем к выводным зажимам прибора присоединяют группы взрывной сети. Для производства взрыва на прибор снова подают напряжение, для чего на несколько секунд опять включают высоко­ вольтную липпю.

Применение в КВП-750 реле вызвано следующими соображе­ ниями. Реле Р1 благодаря выдержке времени исключает возмож­ ность появления на выпрямителе (в момент включения питающей линии) пиков напряжения, в 2—5 раз превышающих номинальное, и тем предохраняет вентили от пробоя. Такие пики напряжения являются следствием кратковременного переходного процесса, воз­ никающего при включении трансформатора без нагрузки. К моменту включения контактов реле переходный процесс заканчивается и на­ пряжение становится номинальным. Реле Р2 благодаря выдержке времени устраняет возможность снижения напряжения на выходных зажимах прибора, которое произошло бы, если контакты реле Р1 замкнулись бы не совсем одновременно, что равносильно отключе­ нию одного из проводов, питающих выпрямитель.

Использование в приборе указанных выше реле исключает также возможность подачи на прибор пониженного напряжения, что могло •бы произойти при запаздывании включения одной из фаз масляного выключателя высоковольтной линии, питающей трансформатор. Кроме того, благодаря принятой схеме включения катушек реле (Р1—К подключена к фазам А и С, а Р2—К — к фазам В я С) при отключении любого из проводов, питающих прибор, выпрямитель не получит напряжения. Так, при обрыве фазы А не срабатывает реле Р1, при обрыве фазы В не включится реле Р2 и при обрыве •фазы С не сработает ни то, ни другое реле.

Из-за отсутствия на входе прибора КВП-750 предохранителей или автоматического выключателя пробой в любом из вентилей вызовет короткое замыкание в цепи выпрямителя, в результате чего выйдут из строя остальные вентили. Поэтому перед при­ борами КВП-750 следует включать предохранители или автомати­ ческий выключатель.

Прибор КВП-750 смонтирован в металлическом корпусе. Его основные размеры 290 X 220 X 160 мм, масса — 7 кг.

125

В ы п р я м и т е л ь н ы е в з р ы в н ы е п р и б о р ы ( в з р ы в ­ н ы е с т а н ц и и ) , р а з р а б о т а н н ы е Г л а в с т р о й м е ­ х а н и з а ц и е й для производства массовых взрывов. Они имеют трехфазный мостовой выпрямитель с кремниевыми диодами. На входе прибора предусмотрен трехполюсный автоматический выключатель,, а на выходе контактор. Прибор снабжен испытательной цепью для проверкп его способности обеспечить во взрывной сети расчетный воспламеняющий ток. Эта цепь состоит из регулируемого нагрузоч­ ного реостата (блока нагрузочных резисторов), вольтметра и ампер­ метра. Так как блок нагрузочных резисторов рассчитан на кратко­ временную работу, в его цепи предусмотрено реле времени, котороевключает резисторы лишь на одну минуту.

тура и измерительные приборы (вольтметр и амперметр), в другом — блок нагрузочных резисторов. Так как оба блока весят около 100 кг,, прибор является стационарным.

Взрывной прибор рассчитан на питание от сети трехфазного тока с линейным напряжением 380 В. При этом он дает выпрямленное напряжение 513 В, и им можно одновременно взрывать до 3000 ЭД (до тридцати параллельно соединенных групп, в каждую из которых может быть включено до ста последовательно соединенных ЭД).

Сетевые конденсаторные взрывные приборы. Принцип действия сетевых конденсаторных взрывных приборов такой же, как и авто­ номных приборов этого же типа. Они различаются между собой только тем, что первые энергию получают от осветительных или сило­ вых сетей электрических установок, тогда как вторые — от придан­ ных им батарей. Вследствие этого изложенная выше теория конден­ саторных взрывных приборов полностью относится и к сетевым конденсаторным приборам.

По сравнению с автономными сетевые конденсаторные приборы имеют более простое устройство, более долговечны и надежны в ра­ боте и более просты в эксплуатации. Однако их не разрешается применять в шахтах, опасных по газу или пыли. По сравнению с другими сетевыми приборами конденсаторные приборы потребляют из сети очень малый ток (десятые доли ампера), что позволяет при их помощи воспламенять большое число ЭД даже от самых мало­ мощных осветительных сетей. В отличие от этого сетевые взрывные приборы других типов потребляют из питающей сети большие токи, достигающие десятков ампер, а потому их можно применять только при наличии достаточно мощных силовых сетей.

В нашей стране созданы сетевой конденсаторный взрывной при­ бор переносного типа и стационарный конденсаторный прибор для воспламенения высоковольтных ЭД (генератор высоковольтных им­ пульсов). Первый прибор * имеет автоматические устройства для исключения возможности взрывания, если конденсатор-накопитель

* Разработан А. И. Лурье.

126

полностью не зарядился или если сопротивление взрывной сети превышает предельно допустимое. Этот прибор испытан в производ­ ственных условиях, однако серийно пока не изготовляется. Генера­ торы высоковольтных импульсов выпускаются серийно и успешно используются на практике.

В ряде стран изготовляются сетевые конденсаторные взрывные приборы для воспламенения ЭД нормальной и пониженной чувстви­ тельности, предназначенные для использования как на открытых работах, так и в шахтах, опасных по газу или пыли.

„Взрыв"Кн2 3 1 4 1

Рис. 64. Электрическая схема генератора высоковольт­ ных импульсов

Г е н е р а т о р ы в ы с о к о в о л ь т н ы х и м п у л ь с о в (ГВИ) представляют собой стационарный сетевой конденсаторный прибор, предназначенный для воспламенения одиночных высоко­ вольтных электродетонаторов типа ЭДВ. Эти генераторы разработаны Институтом гидродинамики Сибирского отделения Академии наук

СССР.

Генератор питается от сети однофазного тока напряжением 220 В и дает кратковременные импульсы с амплитудой напряжения 16 кВ (рис. 64).

Электрическая схема ГВИ состоит из главной цепи (изображена жирными линиями) и из цепи управления и блокировки (показана тонкими линиями).

Главная цепь содержит повышающий трансформатор Tpl, вы­ соковольтный конденсатор-накопитель Сн емкостью 0,5 мкФ,

127

высоковольтный выпрямитель Bnl, резистор /?д для ограничения за­ рядного тока конденсатора, взрывной включатель В1 и штепсельный разъем Ш1 — для присоединения коаксиального кабеля длиной 10 м, идущего к воспламеняемому ЭД. К главной цепи подключен замыка­

защитного ограждения (контакт замкнут, когда дверь закрыта).

Генератор высоковольтных импульсов работает следующим образом:

при включении тумблера Ту напряжение подается на трансфор­ матор Тр2 п загорается лампочка Л2, а при замкнутом блок-кон­ такте БК, кроме того, срабатывает реле Р1, при этом его контакты Р1-1 включают лампочку ЛЗ (показывает, что дверь защитного за­ граждения закрыта), а контакты Р1-2 подготовят цепь катушек электромагнитов;

при повороте ключа взрывника замкнутся контакты КВ1 и КВ2, при этом первые подготовят цепь реле Р2, а вторые подготовят цепь обмотки электромагнита ЭМ2;

рядка конденсатора-накопителя.

При нажатии иа кнопку Кн2 «Взрыв» (после проверки по вольт­ метру напряжения на конденсаторе-накопителе, которое должно быть не меньше расчетного) сработает электромагнит ЭМ1, который

128

своим штоком ШТ1 включит взрывной включатель В1 и тем под­ соединит заряженный конденсатор-накопитель к коаксиальному ка­ белю, т. е. произведет взрыв ЭД. Одновременно с этим разомкнётся конечный контакт ЭМ1-К электромагнита ЭМ1, что вызовет отклю­ чение реле Р2. При этом разомкнутся все его контакты, и вся схема придет в исходное положение.

Из изложенного следует, что схема ГВИ весьма надежна и обес­ печивает полную безопасность обслуживающему его персоналу.

Генератор высоковольтных импульсов смонтирован в металли­ ческом корпусе размером 620 X 690 X ИЗО мм, его масса 120 кг. Верх корпуса представляет наклонную панель, на которой рас­ положены вольтметр, тумблер, гнездо для ключа взрывника, кнопки управления и сигнальные лампочки.

С е т е в ы е к о н д е н с а т о р н ы е в з р ы в н ы е п р п - б о р ы, выпускаемые в ПНР [125].

Приборы «Барбара-2а» предназначены для централизованного взрывания с поверхности в шахтах, опасных по газу I , I I и I I I кате­ горий. Ими можно воспламенять последовательные сети, содержащие

по схеме «три кольца» и сопротивлении магистрали 4 Ом. Конден­ сатор-накопитель у этих взрывных приборов имеет емкость 500 мкФ и заряжается до 600 В. Приборы имеют механический четьтрехмнллисекундный замыкатель. Они могут питаться от однофазной сети

жимы Кл1 — Кл2 (для замыкания ее накоротко). Перед самым взрьрванием сеть подключается к зажимам Кл5 — Клб.

Для взрывания замыкают выключатель В и рукоятку взрывного переключателя ставят в положение «Заряд». При этом разомкнутся его контакты в — в, замкнутся контакты а — а и начнется зарядка конденсатора-накопителя, которая происходит следующим образом. В течение полупериода, когда вывод 1 трансформатора имеет положи^ тельную полярность, а вывод 2 отрицательную, открыт диод Д1