Файл: Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции..pdf

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

ЛИТЕРАТУРА

1. П иро ж ен ко В. X. Полупроводниковые устройства шахтного элек­ тропривода. УКРНИИНТИ, Киев, 1970.

2. Ф у р с о в В. Д., К о р о л е в А. М., Б е л о п у х о в Э. В. Особенности параллельной работы полупроводниковых преобразователей рудничных тяго­ вых подстанций. Изв. вузов «Горный журнал», № 8, 1973.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИЛОВОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ РУДНИЧНОГО ЭЛЕКТРОВОЗА ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

В. А. БУНЬКО. Г. П. НАУМОВ (Днепропетровский горный институт)

Перевод 'системы управления рудничным электровозом по­ вышенной частоты (РЭПЧ) на тиристорное не только улучшает его эксплуатацию, но и позволяет применить бесконтактную быстродействующую защиту от перегрузок и коротких замыка­ ний путем снятия управляющих импульсов. В РЭПЧ в силовой цепи наиболее чувствительным к перегрузке относится силовой полупроводниковый выпрямитель.

По имеющимся данным у кремниевых вентилей основным видом отказов является пробой. Интенсивность этих отказов определяется, прежде всего, температурой полупроводниковой структуры, то есть нагрузкой прибора по прямому току [1].

Наибольший ток в силовом выпрямителе будет протекать при пуске тяговых двигателей, величина которого превышает в 2,5-эЗ раза свое номинальное значение. В среднем в течение одного часа происходит 200^-240 включений тяговых двигателей рудничных электровозов [2]. Эти включения распределяются неравномерно в течение рабочего дня. При частых включениях двигателей, когда электровоз выполняет маневровые операции, вероятность перегрева силовых вентилей возрастает. При дви­ жении электровоза на откаточных путях температура полупро­ водниковой структуры вентилей намного ниже допустимой.

Для повышения надежности силового выпрямителя РЭПЧ имеются два направления. Одно из них заключается в создании достаточно больших перегрузочных запасов, что достигается путем увеличения числа параллельно включенных вентилей. При этом применяются простые средства защиты. Этот способ применить в рудничной откатке невозможно из-за небольших

габаритов электровоза. Кроме того, удорожается силовой вы­ прямитель.

Второе направление обеспечивает эксплуатационную надеж­ ность путем применения эффективных средств тепловой защиты силовых вентилей при минимальных перегрузочных запасах.

В настоящее время непосредственный контроль полупровод­ никовой структуры вентилей непосредственно в работающем электровозе можно обеспечить только тепловой защитой, описан­ ной в работе [3]. Применение этой защиты полупроводниковых

200

вентилей позволит повысить надежность силового выпрямителя РЭПЧ при минимальной его стоимости, габаритах и весе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Н. Ф. Б е х т о л ь д, С. Л. Х енке. Изучение долговечности кремниевых вентилей. Кремниевые вентили. Сб. переводов статей под редакцией В. Г. Ко­ мара, Госэнергоиздат, 1960.

2. В. И. Г у д а л о в. Экспериментальные исследования режима работы аккумуляторных электровозов в производственных условиях. Сб. «Вопросы конвейерного и рельсового транспорта в горной промышленности», «Госэнерго­

Основным видом транспорта в угольных и рудничных шахтах является локомотивная откатка. В настоящее время строящиеся и реконструируемые шахты имеют увеличенные глубины разра­ ботки (1200—1800 м). В этих шахтах следует ожидать увеличе­ ние газоносности, опасности по выбросам угля и газа. Поэтому очень важно обеспечить безопасность в таких шахтах при рабо­

бесконтактная высокочастотная откатка. Опыт эксплуатации бесконтактной высокочастотной откатки на шахтах Донбасса показал, что машинные преобразователи, которыми укомплек­ тованы тяговые подстанции, имеют ряд недостатков и не позво­ ляют успешно применять данную откатку. Поэтому дальнейшее повышение экономичности и эксплуатационных показателей это­ го вида рудничной откатки связано с заменой машинных преоб­ разователей статическими тиристорными преобразователями частоты.

Днепропетровским горным институтом совместно с Таллин­ ским электротехническим заводом изготовлен опытный образец тиристорного преобразователя частоты для бесконтактной от­ катки. Разработанный тиристорный преобразователь выполнен по схеме инвертора с удвоением частоты с промежуточным звеном постоянного тока, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 1. Питание тиристорного преобразо­ вателя осуществляется от сети 380 В 50 Гц, а на выходе преоб­ разователя постоянными поддерживаются ток 150 А и частота 5000 Гц. Частота и ток в тяговой линии являются основными показателями системы электроснабжения бесконтактной откат­ ки, которые определяют мощность, передаваемую электровозом,

201

экономику всей откатки и безопасности ее применения, а также влияние тяговой линии на шахтную связь, аппаратуру автомати­ ки и телемеханики. Ток в тяговой линии и частота определяют величину э.д.с., наводимую в посторонних проводниках электро­ магнитным полем.

ком и тяговой линией.

Следовательно, чтобы уменьшить ток в посторонних провод­ никах

л2

иобеспечить безопасность, необходимо стремиться к уменьше­ нию величины Е2 или поддерживать ее на уровне, обеспечиваю­ щем безопасность обслуживающему персоналу. Поэтому значе­ ния тока в тяговой линии и частота должны быть стабильными

исвязаны соотношением

рованием напряжения управляемым выпрямителем на входе ин­ вертора. Регулирование напряжения выпрямителя осуществляет­ ся специальной системой стабилизации тока, которая выполнена, на основе унифицированной блочной системы регулирования УБСР, что позволяет с большой точностью поддержать ток в тяговой линии в заданных пределах. Стабилизация частоты обеспечивается за счет применения в качестве задающего гене­ ратора, собранного по осциляторной схеме симметричного мультивибратора путем замены одного из времязадающего кон­ денсатора кварцевым резонатором на частоту 5000 Гц.

При заводских испытаниях тиристорный преобразователь по­

202

К ВОПРОСУ О ВЛИЯНИИ БЕСКОНТАКТНОЙ ОТКАТКИ НА РАБОТУ

РУДНИЧНОЙ АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ

Д. И. МАТИЕВ, В. Б. ГОНЧАРОВ (Днепропетровский горный институт)

А. В. ДОБРОВОЛЬСКИЙ (Донгипроуглемаш)

Основным видом транспорта по горизонтальным выработкам шахт является локомотивный транспорт. В результате исследо­ ваний, проведенных ДГИ и Донгипроуглемашем, установлено, что при значительных грузопотоках и сравнительно больших длинах откатки из всех известных видов транспорта наиболее экономичным и рациональным является откатка бесконтактны­ ми электровозами на 5000 Гц.

Существенным фактором, предопределяющим применение любого вида рудничного транспорта, является безопасность его эксплуатации. В создании бесконтактной откатки важным явля­ ется обеспечение ее электробезопасности и определение влияния поля тяговой сети на средства рудничной телемеханики, связи и СЦБ.

С целью экспериментальной проверки теоретических предпо­ сылок в этой области в ДГИ разработана и изготовлена физи­ ческая модель (макет) рудничной бесконтактной откатки. Модель содержит трехфазный регулируемый выпрямитель, ин­ вертор на 5000 Гц мощностью до 25 кВА и участок тяговой сети длиной 80 м. При работе модели со статическим преобразовате­ лем частоты создавались такие режимы работы, которые были идентичны реальным условиям. Экспериментально определен гармонический состав тока в тяговой сети. Установлено, что наряду с основной гармоникой тока существуют высшие гармо­ нические составляющие (четные и нечетные). Анализ выполнен в диапазоне частот от 5 до 200 кГц. При этом исследования по­ казали, что в диапазоне от 15 до 160 кГц мощность высших гармонических в составе спектра невелика, что не окажет существенного влияния на электробезопасность бесконтактного транспорта. В диапазоне от 160 до 200 кГц мощность высших гармонических в составе спектра увеличивается за счет комму­ тации тиристоров инвертора. Однако из методики расчета, пред­ ложенной ДГИ, следует, что наведенные токи в случайных кон­ турах при этом не превышают искробезопасных значений.

Современная угольная шахта характеризуется сложной и многообразной взаимозависимостью производственных процес­ сов, что предъявляет высокие требования к средствам автомати­ зации. Учитывая огромную важность автоматики, телемеханики и связи в шахте, весьма важное значение имеет оценка степени влияния на эти устройства тяговой сети откатки электровозами

повышенной частоты.

203