Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ... 10
Состояние разработки, изготовления и применения тиристорного электрооборудования в угольной промышленности 10
Влияние коммутационных процессов на формирование наводок в заземляющей и контрольных жилах силового кабеля 15
Влияние частотных и электрических характеристик тиристоров на безопасность эксплуатации в угольных шахтах аппаратов, выполненных на их основе 19
Задачи и методы исследований 25
Средства и методика исследований 26
2. ФИЗИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
ИМПУЛЬСНЫХ НАВОДОК В КОНТУРЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЖИЛАХ
УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ 1№Ш(ЙГ 'Щ4СТ0РНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ^'..V.i-.-V 36
Влияние распределенных емкостей кабеля на формирование наводок в контуре заземления 36
Аналитическая оценка уровня наводок и тока в контуре заземления забойной машины с тиристорным приводом.46
Особенность импульсных наводок в контуре заземления и жилах управления силового кабеля, при работе тиристорного преобразователя частоты 55
Выводы 61
Стр.
3. ЭКСПЕРШЕНТМЫ1ЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАВОДОК В КОНТУРЕ
ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ШЛАХ УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ 62
3.1. Исследование наводок в жиле заземления кабеля ГРШЭ
в процессе коммутации контактного аппарата 62
Исследование наводок в контуре заземления при включениях тиристора в силовой цепи кабеля 65
Исследование зависимости наводок от напряжения сети и токовой нагрузки при работе управляемого выпрямителя 75
Исследование наводок в контуре заземления при работе тиристорного преобразователя частоты 81
Зависимость импульсных наводок от протяженности кабельной линии 85
Оценка уровня импульсных наводок в жилах контрольного кабеля 87
3.7. Оценка искроопасности наводок в контуре заземления.. 91
Выводы 94
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ ТИРИСТОРОВ
НА ИЗМЕНЕНИЕ ИХ ЧАСТОТНЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТ
РОВ 96
4.1. Влияние длительности работы тиристоров на изменение
их времени переключения и выключения 96
Влияние тока утечки на безопасность эксплуатации ти-ристорных аппаратов и изменение его в процессе длительной работы 102
Изменение токов управления тиристоров в процессе эксплуатации 116
4.4,. Изменение напряжения переключения тиристоров в про
цессе их эксплуатации 124
Стр.
Выводы I2B
о. СПОСОБЫ П СРщдС'ІБА ОЬьСіїьЧЬі&ІЛ БъЗОпАСПОСТП ІІРн РА
БОТ!. ТИРИСТОРШХ УСТРОЙСТВ В УГОлЬіРРЇ ШАХТАХ 130
5.1. Снижение наводок путем экранирования заземляющей жилы
гибкого кабеля 130
й.. Применение разделительного трансформатора в сетях
с тиристорними преобразователями 131
5.3. Применение дросселей насыщения для снижения! наводок
в контуре заземления 134
5.4. Снижение наводок с помощью двухобмоточных дросселей. 141
0.5. Расчет дросселя насыщения с прямоугольной петлей
гистерезиса для снижения уровня наводок 144
Эксперименты по снижению наводок с помощью двухобмоточных дросселей 155
Способы обеспечения безопасности работы тиристорних устройств в угольных шахта:-: 155
Выводы 160
ЗАКЛКШМЬ 161
ЛИТЕРАТУРА 165
ПРИлШьШЯ 176
Введение к работе
Угольная промышленность страны ХХУІ съездом КПСС отнесена к ключевым отраслям материального производства народного хозяйства. Перед угольщиками страны поставлена задача - обеспечить добычу угля в 1985 году в количестве 770-800 млн.тонн,что соответствует росту на 7-12%. Прирост должен быть осуществлен в основном за счет увеличения производительности труда в отрасли путем применения совершенного технологического оборудования и, в первую очередь, забойных машин и механизмов.
Эффективность эксплуатации технических средств в настоящее вре< мя во многом не соответствует возросшим требованиям. В первую очередь, к серьезным недостаткам следует отнести неудовлетворительный уровень надежности электрооборудования забойных машин, причины которого обусловлены наличием электрической дуги в коммутационных аппаратах, электродинамическими вибрациями обмоток электродвигателей, ударными нагрузками на забойные машины и механизмы.
Одним из способов повышения срока службы электрооборудования и забойных машин многие ученые и инженерно-технический персонал угольных предприятий видят во внедрении тиристорной техники.С внедрением тиристорного регулируемого привода исключаются высокие пусковые токи при запуске, "раскачке" и создании минимальных скоростей забойных машин, отрицательно влияющие на надежность работы пусковых аппаратов и электродвигателей, снижаются динамические нагрузки на конструкции машин. Регулируемый привод позволяет осуществлять автоматизацию работ при добыче полезного ископаемого, а также обеспечивать более высокий уровень безопасности труда шахтера, вплоть до удаления его из потенциально опасных мест технологической линии.
Освоение отечественной промышленностью широкой номенклатуры
силовых полупроводниковых приборов (СПП) позволило в ряде отраслей народного хозяйства перейти на их основе к регулируемому приводу и созданию бездуговых и бесконтактных коммутационных аппаратов, что принесло народному хозяйству значительный экономический эффект.
В настоящее время разработаны и прошли апробацию в шахтных условиях тиристорные коммутационные аппараты и преобразователи. Однако в этой отрасли имеет место заметное отставание в разработке и внедрении тиристорной техники. Это обусловлено рядом причин, присущих работе силовых полупроводниковых приборов. В результате исследований, опыта стендовых, промышленных и госконтрольных испытаний были установлены основные факторы, влияющие на безопасность эксплуатации тиристорного электрооборудования в шахтных условиях, к числу которых относятся:
высокие уровни импульсных наводок (э.д.с.) в контуре заземления и жилах управления силового кабеля забойной машины с тирис-торным приводом, которые являются искроопасными и отрицательно влияют на работу схем управления и защиты;
токи утечки тиристоров, влияющие на искробезопасность отключенного тиристорами участка цепи, а также оказывающие отрицательное влияние на работу аппаратов защиты;
отсутствие сведений об изменении в процессе длительной работы тиристоров основных параметров: напрежения переключения, токов утечки и управления, обусловливающих функциональную надежность приборов; времени переключения и выключения, влияющих на уровень наводок в контуре заземления, затрудняют возможности прогнозирования и принятия мер по обеспечению безопасной эксплуатации ти-ристорных устройств во взрывоопасной среде угольных шахт.Эксплуатация тиристорного электрооборудования в шахтных условиях без решения вопросов безопасности невозможна, что ставит их в ряд наиболее актуальных задач.
Настоящая работа посвящена исследованию закономерностей формирования импульсных наводок в контуре заземления забойной машины с тиристорным приводом, установлению их зависимости от параметров участковой электрической сети, изысканию средств и способов борьбы с ними, а также установлению закономерностей изменения в процессе длительной работы параметров тиристоров, влияющих на безопасность эксплуатации электрооборудования на основе СПП в шахтных условиях.
Целью работы является: изыскание средств и способов обеспечения безопасной эксплуатации забойной машины с тиристорным приводом, выявление закономерностей изменения основных параметров тиристоров в зависимости от времени наработки и на основе полученных результатов разработка научно-обоснованных требований к изготовлению и безопасной эксплуатации рудничного тиристорного электрооборудования напряжением до 1140 В.
Научная новизна работы заключается в следующем:
установлены закономерности формирования импульсных наводок в контуре заземления забойной машины с тиристорным приводом;
получена аналитическая зависимость уровня наводок от коммутируемого напряжения и параметров участковой кабельной сети, на основании которой обоснован способ их снижения;
предложена методика расчета средств снижения импульсных наводок;
установлен искробезопасный уровень э.д. с. в контуре заземления с тиристорным приводом; -
получены зависимости изменения времени переключения и выключения, токов утечки и управления, напряжения переключения тиристоров от длительности наработки.
Практическая ценность работы заключается в разработке средств и способов снижения уровня импульсных наводок в контуре заземления
8 и жилнх управления силового кабеля забойной машины с тиристорным приводом; в установлении закономерностей изменения основных параметров тиристоров, влияющих на безопасность эксплуатации их в шахтных условиях; в установлении искробезопасного уровня наводок в контуре заземления и тока утечки в сети напряжением 220 В; в разработке и составлении "Временных требований к изготовлению и эксплуатации рудничного взрывобезопасного электрооборудования с силовыми полупроводниковыми приборами напряжением до 1140 В", утвержденных в установленном порядке.
Из разработок диссертации в промышленность внедрены:
средство подавления наводок в контуре заземления и жилах управления забойной машины с тиристорным приводом - в ТЗ на комплекс оборудования для выемки угля, сланца и калийных руд на основе комплексного тиристорного привода, включая КМ 128 П, разработанное ИГД им.А.А.Скочинского, Гипроуглемашем, ВНИИЭлектропривод, НПО "Взрывозащищенное электрооборудование".;
положения и рекомендации по снижению наводок в контуре заземления забойной машины учтены КНИУИ и ПНИУИ на стадии разработки и стендовых испытаний электроблока очистного комбайна КШЭ с тиристорным приводом подачи, успешно прошедшем промышленные испытания в 1982 г. на ш."Распадская" п.о."Южкузбассуголь";
выводы об искробезопасности токов утечки тиристоров в сетях напряжением до 220 В, а также результаты исследований закономерностей изменения основных параметров тиристоров использованы Проко-пьевским заводом шахтной автоматики при изготовлении аппаратов бесконтактной коммутации (АБК);
"Временные требования к изготовлению и эксплуатации рудничного взрывобезопасного электрооборудования с силовыми полупроводниковыми приборами напряжением до 1140 В".
9 К защите представляются следующие основные положения работы:
Закономерности формирования импульсных наводок в контуре заземления забойной машины и их зависимости от напряжения коммутируемой сети и параметров кабельной линии.
Средства и способы снижения наводок в контуре заземления и жилах управления забойной машины с тиристорным приводом.
Закономерности изменения основных параметров силовых приборов, влияющих на безопасность эксплуатации тиристорних устройств в шахтных условиях.
"Временные требования к изготовлению и эксплуатации рудничного взрывобезопасного электрооборудования с полупроводниковыми приборами напряжением до ІЇ40 В".
Диссертационная работа является результатом научных исследований, в которых автор являлся ответственным исполнителем /І...4/, выполненных в лаборатории безопасности тиристорного электропривода в соответствии с планом НИР Восточного научно-исследовательского института по безопасности работ в горной промышленности Минугле-прома СССР.
