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

годаря отсутствию высокого напряжения в кабине машиниста и контактов коммутационной и пускорегулирующей аппаратуры; б) осуществляется безреостатный плавный пуск, позволяющий наряду с устранением потерь в пусковых сопротивлениях повы­ сить среднее значение тягового усиления и ускорения; в) устра­ няется переключение соединений тяговых двигателей, т. е. имеется возможность применения постоянного параллельного со­ единения тяговых двигателей, улучшающего использование сцеп­ ного веса электровозов; г) тяговые двигатели защищаются от воздействия колебаний напряжения и перенапряжений в тяговых сетях; д) упрощается автоматизация операций по управлению электровозом.

Разработанная кафедрой электрификации горных работ и промышленных предприятий Днепропетровского горного инсти­ тута им. Артема силовая схема электровоза EL-3 с тиристорной системой управления предусматривает постоянное жесткое со­ единение тяговых двигателей в две параллельные цепи (рис. 1 ).

Рис. 1. Принципиальная схема управления тяговыми двигателями элек­ тровозов E L —3.

Система состоит из входного' фильтр-устройства, контакторов тяги, торможения и разделительного. Управление режимом ра­ боты тяговых двигателей осуществляется с помощью тиристор­ ных коммутаторов, причем система управления последними предусматривает сдвиг на полпериода между управляющими импульсами. Динамическое торможение осуществляется по мос­ товой схеме, обладающей, как известно, рядом преимуществ по сравнению с другими схемами динамического торможения.

Важным элементом тиристорно-импульсного способа регули­ рования является система управления тиристорами. Проведен­ ные исаледования показывают, что наиболее целесообразный

способ модуляции импульсов широтно-частотный [1]. Из извест­ ных в настоящее время систем управления самой близкой и тре­ буемой характеристики регулирования обладает управляемый мультивибратор [3, 4]. Между тем в результате изменения пита­ ющего напряжения, старения транзисторов и воздействия других факторов (температуры, влажности, наводок и т. д.) невозможно обеспечить стабильность частоты колебаний и, в особенности, симметричность импульсов плеч релаксатора. Все это приводит к снижению надежности системы регулирования. Особенно неже­ лательным фактором является несимметричность импульсов плеч релаксатора для тиристорных схем с двумя параллельными вет­ вями двигателей, так как в этом случае происходит неравномер­ ная загрузка параллельных цепей. Перечисленные выше недо­ статки и низкая помехоустойчивость накладывают ограничения на применение управляемых мультивибраторов, как основных органов систем управления и выдвигают задачу отыскания более рациональной системы управления тиристорными коммутатора­ ми. Более высокими показателями и значительной помехозащи­ щенностью обладают дискретные системы управления [2, 5]. Такая система для разработанной тиристорно.-импульсной сило­ вой схемы собрана из логических элементов «Логика-Т». Испы­ тания показали, что такая система управления является наибо­ лее благоприятной для карьерных электровозов.

Проведенная модернизация электровозов EL-3 привела к существенному снижению доли участия электровозных бригад в текущем содержании электровозов. Деятельность электровозной бригады, в основном, сведена к выбору режима ведения состава и обеспечению безопасности движения. Помощник машиниста в этом случае дублирует действия машиниста по наблюдению за сигналами и состоянием пути. Поэтому модернизация электрово­ за EL-3, после выполнения которой полностью передается теку­ щее содержание электровоза обслуживающему и ремонтному персоналу, позволяет перейти к управлению электровозом в одно лицо.

Переход на управление электровозом с одним лицом являет­ ся весьма эффективным средством повышения производительнос­ ти труда. Этот метод стал преимущественным на железных до­ рогах Австрии, ФРГ, Швейцарии и находит распространёние на некоторых дорогах СССР [6 ].

Для обеспечения возможности работы бригады в одно лицо схема управления электровозом оборудована рядом блоки­ ровок, датчиков и обратных связей по току и скорости, что зна­ чительно облегчает управление электровозом и дает возможность машинисту сосредоточить внимание на процессе ведения поезда. Кроме того, для контроля за состоянием машиниста и способ­ ностью его к ведению поезда на электровозе установлено устрой­ ство безопасности. Схема такого устройства приведена на рис. 2. В тех случаях, когда машинист в течение 15 с. не совершает

50

5. В о л о т к о в с к и й С. А., К и г с л ь Г. А., Л и тв и н е к и й Л. Б.,

цом. Труды ЦНИИ МПС. Вып. № 386, «Транспорт»», 1969, с. 213—219.

КВОПРОСУ О ПРЕДЕЛЬНО БЕЗОПАСНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ ТОКА

ИНАПРЯЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

В. И. ШУЦКИИ, Ю. Г. БАЦЕЖЕВ, Э. В. КАЛИНИН (Московский горный институт)

В связи с современной оценкой безопасных напряжений, ма­ териал исследований, проведенных в МГИ, позволяет выступить с гипотезой о критических значениях предельно безопасного напряжения прикосновения и длительно допустимого тока через тело человека.

Рекомендации допустимых (или безопасных) напряжений прикосновения для разных стран являются различными. Тем самым, единая точка зрения в вопросе о критериях электробезо­ пасности отсутствует,. что распространимо на нормативные уста­ новки и препятствует разработке и внедрению совершенных средств защиты от поражения электрическим током.

Представление полученных в исследованиях МГИ на людях зависимостей ср = / (U),C — / ( U) и ср —/(Л в виде нелинейных функций основывалось на результатах корреляционного анализа, который производился для функций второго порядка.

Однако с точки зрения инженерного расчета предпочтитель­ нее иметь дело с линейными зависимостями, так как последние позволяют более просто и значительно быстрее определять тре­ буемые параметры. Отсюда вытекает первая предпосылка гипо­ тезы: в случае приемлемого представления зави сим остей ^/)^, С—f(U) и ср = /(/) в виде линейных функций будем считать, что последние — справедливы.

Вторая предпосылка гипотезы заключается в допущении экст­ раполяции применительно к линейным функциям ср=/("£/) C=f(U) и ф = /(/). Предположим, что такая экстраполяция — возможна. Тогда метод экстраполяции значений за пределами интерполя­ ционных интервалов позволит ориентировочно, приближенно оп­ ределить значения предельно безопасных напряжений и токов. В качестве последних можно считать те, при которых происходит пробой кожи, т. е. величины ср и С принимают значения, весьма близкие (гипотетически равные) нулю. Последнее суждение представляется справедливым, так как после пробоя кожного покрова организм ведет себя в качестве элемента электрической цепи как чисто активное сопротивление, что обычно и принима­ ется в расчетах на электробезопасность.

52

Тем самым гипотеза Сводится к представлению зависимостей

9 = /(£ /), C = f ( U ) и ? = /(/) в виде линейных функций и даль­ нейшему применению метода экстраполяции для ориентировоч­ ной оценки величин предельно безопасных напряжений и токов,

анализ экспериментальных данных применительно к закону ли­ нейной зависимости.

Уравнение регрессии зависимости <р—f(U) с учетом данных эксперимента имеет вид: а) для минимальных значений величин угла сдвига фаз и напряжения:

ср= 30,9—1,05/У.

Графическое представление данной зависимости — прямая 2

на рис. 1 .

б) Для максимальных значений величин угла сдвига фаз и напряжения:

<Р= 35—1,4 U.

Графическое представление данной зависимости — прямая 1 на рис. 1 .

По аналогии были определены параметры уравнений линей­ ных зависимостей C—f(U) для сгруппированных пар значений емкости и напряжения.

Корреляционные уравнения определились:

а) для минимальных значений С=0,825—0,0137 U

53

(г= - б , 8 6 )

б) для максимальных значений

С= 1,42—0,0478 U

(г = —0,93)

Всоответствии с полученными уравнениями, на рис. 1 гра­

сдвига фаз для всех испытуемых равен нулю в интервале напря­ жений 25-7-29 В, что соответствует заштрихованной зоне, опреде­ ляемой пересечением оси напряжений семейством зависимостей /(£ /)для всех испытуемых. Средневзвешенное значение нап­ ряжения, при котором угол сдвига фаз достигает своего нулевого

ряжения, при котором емкость достигает своего нулевого значе­ ния, определяется величиной порядка 45 В.

В связи с тем, что величина угла сдвига фаз <р, свидетельст­ вующая о наличии емкостной составляющей полного сопротивле­ ния тела человека, достигает своего нулевого значения, по сравнению с величиной емкости, в зоне более низких напряже­ ний, есть прямой смысл в определении усредненной величины критического напряжения по экстремальным значениям: по ми­ нимуму аргумента функции <р= /(£ /) и по максимуму аргумента функции C— f{ U). Последнее приводит к результату:

U кр= 25+60 а; 42,5 В.

54

Таким образом, полученный результат позволяет высказать мнение, что при напряжении порядка 42,5 В следует ожидать являения пробоя кожного покрова ладоней рук и как следствие, разряда емкости тела человека.

Экстраполирование прямых I" и 2" (рис. 1) в зону более высоких значений токов приводит к ре3|ультату: угол сдвига фаз для всех испытуемых равен нулю в интервале токов 8 ,6 ч- ЮмА, что соответствует заштрихованной зоне, определяемой пересечением оси токов семейством зависимостей ? = /(/) для всех испытуемых. Средневзвешенное значение тока, при котором угол сдвига фаз" достигает своего нулевого значения, определя­ ется величиной порядка 9,3 мА.

Таким образом, рассмотрение материалов изложенной гипоте­ зы позволяет заключить, что существующий норматив в СССР

предельно безопасного напряжения — 40 В получает в результа­ те данной работы известное научное обоснование, применимое к условиям горнодобывающих предприятий.

Одновременно с этим, результаты выполненного исследова­ ния позволяют уточнить рекомендации предельных величин длительно допустимого тока. Вышеприведенный материал за­ ставляет снизить диапазон предельных значений длительно допустимого тока до 8 —10 мА ,так как согласно высказанной гипотезе, при этих величинах можно ожидать частичного пробоя кожных покровов, после чего организм поведет себя как чисто активное сопротивление с интенсивным нарастанием величины поражающего тока в зависимости от воздействующего напря­ жения.

В соответствии с данными двух изложенных гипотез, в диа­ пазоне безопасных напряжений расчетная величина электричес­ кого сопротивления тела человека может быть принята равной

4,5 кОм.

,ВЛИЯНИЕ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

НА УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

В. И. ЩУЦКИЙ, Н. П. КОРЕНЕВ (Московский горный институт)

Для оценки величины электрического сопротивления тела че­ ловека, установления верхних безопасных значений тока и напряжения и выявления сравнительных характеристик раздра­ жающей способности токов различного рода и частоты, с целью разработки защитных мероприятий от поражения человека элек­ трическим током, выполнены специальные экспериментальные исследования (более 2800 опытов на 600 чел.).

Электрическое сопротивление человека является одним из основных параметров, характеризующих -защитоспособные свой­ ства организма.

55