CC BY
15
УДК 622.235.432 С.П. Масков
ВЛИЯНИЕ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ВКЛЮЧЕНИЯ
ФАЗ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НА БЕЗОТКАЗНОСТЬ
ЭЛЕКТРОВЗРЫВАНИЯ
Приведена методика графоаналитического определения возможности отказов в трехфазной системе электровзрывания значительно упрощающая анализ электровзрывной цепи на безотказное срабатывание электродетонаторов.
Семинар № 5
в Я ри массовом электровзрывании мм часто используется трех-фазная система напряжений при непосредственном ее включении на электровзрыв-ную цепь (ЭВЦ). Вследствие неравномерности включения ножей входного рубильника (запаздывание включения отдельных ножей может составлять до 3-4 мс [1]), группы электродетонаторов (ЭД), подключенные к различным фазам, будут получать различные импульсы тока, что будет отрицательно влиять на выполнение условий безотказности во всей системе электровзрывания [2]. Проанализируем влияние запаздывания включения отдельных фаз напряжения на безотказность срабатывания ЭД всей электровзрывной цепи, состоящей из трех групп ЭД, подключенных к различным фазам напряжения.
Нагрузка (электровзрывная цепь) может соединяться звездой или треугольником. С точки зрения надежно-сти и повышения безотказности предпочтительным является соединение нагрузки треугольником по следующим причинам: во-первых, в случае соединения нагрузки в треугольник потребляемая ЭВЦ мощность увеличивается в три раза (по сравнению с соединением в звезду); во-вторых, при обрыве в результате срабатывания ЭД одной из ветвей электровзрывной цепи в случае соединения в тре-
угольник две оставшиеся ветви остаются под линейным напряжением, т.е. в них условия безотказности продолжаются выполняться. В случае соединения звездой при срабатывании ЭД в одной фазе две другие ветви электровзрывной цепи образуют один общий контур и оказываются под напряжением, равным половине линейного напряжения (первоначальным
для этих фаз было напряжение, в -\/з раз меньшее линейного напряжения). Таким образом, после срабатывания ЭД в группе, относящейся к какой-то одной фазе соединенной в звезду электровзрывной цепи, две другие окажутся под напряжением в 2/ >/3 меньше расчетного напряжения, что может привести к отказам.
При дальнейшем анализе будем рассматривать соединение групп ЭД в треугольник (рис. 1). Электровзрывная сеть представлена тремя ветвями (ЭВЦаь, ЭВЦьс и ЭВЦса). Каждая ветвь может состоять из нескольких групп ЭД соединенных по смешанной схеме, что учитывается соответствующими коэффициентами передачи. ЯА, Я|;. Яг - сопротивления магистральных проводов. 1 - участковая трансформаторная подстанция. 2 - фрагмент минной станции (сетевого прибора взрывания прямого включения).
Рассчитаем ток и импульс тока, которые получит электровзрывная цепь в
Рис. 1. Соединение ветвей электровзрывной цепи в треугольник
1
со/ — со ^-----эп(2со/ +2\|/лв)-
УтВС аП(0)^ + у
КВс 3
^^эп(ю/ + м/де +^).
К~л о
(1)
(2)
(3)
(а.Ави тАв)
случае запаздывания включения одной из фаз трехфазной системы.
Токи в фазах АВ, ВС и СА (рис.1) соответственно равны
¡АВ =%^ЭП(ю/+ М/де)
+ -эп(2ю/1 +2\|/де)
К вс ~ ]" (аес Iвс ) СИ —
(5)
(айС^тВС )
Яве ®
1
х[со /-со /.,- —эп(2со t+2\^fAB-4тЦ 1/0 X о 4тц,
) + -ап(2о) *1 +2Уав
(6)
(^СА^тСА ) *СА ®
'СА
где Ядв, Яве и Ягл - сопротивления электровзрывных цепей, подключенных соответственно ПОД напряжение Идв, Иве и иСд; Ч»дв - начальная фаза линейного напряжения.
Если происходит запаздывание включения, например фазы А, то до ее включения токи в фазах АВ и СА равны:
¡АВ = ¡СА = р^р ЯП(СЙ* + М/дв -
А В + *'СЛ ^
(4)
Ток в фазе ВС определяется по формуле (2).
Рассмотрим, какие импульсы тока получат разные ветви электровзрывной цепи в случае одновременного включения фаз и в случае запаздывания включения фазы А; для упрощение примем Яд = Яв = Лс = 0. При одновременном включении фаз:
х[со /-со /.,- —эп(2со / + 2\|/де + (7) 4тц х о 4тц,
+ _3_)+ ^эп(2га и +2м/де +^-)]’
где токи ¿дв, ¿вс и ¿сд определяются соответственно по формулам (1), (2) и (3); аАВ’ авс асл -коэффициенты переда-
чи по току в соответствующих фазах; ¿а -момент включения рубильника (момент подачи напряжения).
При запаздывании включения фазы А импульсы, получаемые электровзрывной цепью в различных фазах при условии Я\,|;=Я|'/=Яг\,=Я. равны
2Я
Я
-эп(со/ + \|/д)
а,
аСА^тВС дП(ю^ +1|/л -—%)
2 R 3
сН ■
(8)
с№ +
аСА^тСА дП(ю^ +^~)
а.
(9)
Рис. 2. Графики зависимостей импульсов токов КаЬ, КЬс, Кса, в различных фазах нагрузки (ветвях ЭВЦ) от времени t при запаздывании включения фазы А на t3an = 1 мс (включение системы в момент времени tI = 0, Wob = 0. при расчетных токах I = 2.5 А)
4л
~~3~
{аСА^ тА
[соt4 - СОt3 -
1/0 * о 4-(
+ — siп(2со t3 + ¿-Ц1АВ + —)
(11)
Импульс тока в фазе ВС определяется по формуле (6). После интегрирования (8) и (9) получаются выражения
КАВ =
(ct-AßU тВС
)г# , 1 ■
——5-------- cot2 — со г, —эпх
4R -СО L 2
4к 1
х(2со t2 + 2\\>ДВ - —) + -sin (2 со f, +
(g fiBJ mAS ) R 2 ■ со
[со t4-cot3- (10)
1 1 •in(2co tA + 2\|/ЛВ)+-зт(2со t3+2\\iAB)
KCA(t)-
(аCAU rnA)
4 R‘
mt.
G)t--------sinx +
2 1 2
4 7t 1
<(2co t2 +2\\iab - — ■)+ -sin(2со tt +2\\iAB -
где % — текущая переменная до запаздывания; Ь,-в рем я запаздывания фазы; ^ - текущая переменная после запаздывания.
По выведенным формулам были выполнены вычисления и построены графики, приведенные на рис. 2-4.
На рис. 2-4 изображены графики зависимостей импульсов токов Кдд, Кве и Кед в различных фазах нагрузки (в различных ветвях электровзрывной цепи) от времени I при запаздывании включения одной из фаз на %>=1 мсек. Начальная фаза \|/ав=0; аАВ = авс = аСА = 1 . Включение системы происходит в различные моменты времени. Расчетный ток в каждой ветви электровзрывной цепи равен 2,5 А. На рис. 2 включение системы принимается в момент 1.1=0.;: на рис. 4 система включена в момент мс.
Для анализа безотказного срабатывания ЭД в системе определим импульсы тока, которые получают ЭД различных ветвей. Воспользуемся графоаналитическим методом.
Рассмотрим наихудший случай, когда наиболее чувствительный ЭД находится в ветви, которая получает наибольший импульс тока (в рассматриваемом случае это ветвь ВС).
Откладывая по вертикали К = =Ктт = 0.6 А2 мс (рис. 2), найдем по кривой 1\г.:. (1) минимальное время воспламенения 1В= 0.06 мс. Далее,
прибавляя к % время передачи (задержки) 0 = 0.6 мс, найдем общее время 1.с существования цепи, т.е. время протекания тока в ней 1С = + 0 = 0.66 мс. По
найденному времени определим импульс тока, который получит ЭД, находящийся в ветви, обтекаемой наименьшим током (в данном случае - в ветвях АВ и СА). В результате несложных геометричес-ких
построений получаем импульс
Рис. 3. Графики зависимостей импульсов токов КаЬ, КЬс, Кст в различных (разах нагрузки (ветвях ЭВЦ) от времени t при запаздывании включения фазы С на tian=l мс (включение системы в момент времени t/ -О, при расчетных токах 1=2.5 А)
--------1------2--------------
тока К =1.7 А“мс. Как видно
из графика рис.2, ный импульс существенно меньше максимально возможного импульса, который может иметь ЭД (К <Ктах= 2,5 А мс), т.е. в этом случае возможен отказ в ветвях ЭВЦ, подсоединенных к зам АВ и СА.
На рис. 3 показаны графики, аналогичные графикам рис. 2, но при запаздывании включения фазы С (также на 1 мс). Построения, ненные по аналогии с строениями рис. 2, вают, что отказ в этом случае возможен в фазе АВ (tB = 1.05 мс, tc = 1.65 мс, К "= 1.75 А2 мс, К =2.87 А2мс).
На распределение токов в фазах и величину получаемых различными ветвями цепи импульсов тока существенное влияние оказывает момент включения системы. На рис. 4 показаны графики импульсов, получаемых различными ветвями электровзрывной цепи для случая, когда включение системы происходит не в момент ti=0, как на графиках рис. 2 и рис. 3, а в момент ti=l мс. Как видно из сравнения рис. 2, 3 и 4, кривые рис. 4 существенно отличаются от кривых рис. 2 и 3. Анализ кривых рис. 4 показывает, что в рассматриваемом случае отказ
возможен в фазах АВ и СВ (tB=1.06 мс, tc=l .66 мс, К =2.03 А2 мс).
*а Ъ
Анализ соединения нагрузки в звезду (без нулевого и с нулевым проводом) привел к аналогичным выводам: существует реальная возможность возникновения отказов в системе из-за запаздывания включения от-
Рис. 4. Графики зависимостей импульсов токов КаЬ, КЬс, Кст в различных (разах нагрузки (ветвях ЭВЦ) от времени I при запаздывании включения фазы А на ?(„„=/ мс (включение системы в момент времени ?,=/ мс, 'Vап=(), при расчетных токах 1=2.5 А)
дельных фаз; на распределение токов и импульсов тока отказывает существенное влияние момент включения системы на трехфазное напряжение, что при неблагоприятных условиях также может оказаться причиной отказов.
Приведенная в статье методика графоаналитического определения возможности отказов в системе значительно упрощает анализ электровзрывной цепи на безотказное срабатывание ЭД. При ведении ЭВР на горных предприятиях, особенно при проведении массовых взрывов, следует учитывать описанные в статье факторы и рассчитывать ЭВЦ с учетом возможного запаздывания фаз трехфазной системы.
------------------------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ь Справочник поэлектрическому взры- 2. «Основы теории электровзрывания»,
ванию зарядов взрывчатых веществ. Граевский Петров Ю.С.,. Монография, изд. «Терек», М.М., «Рандеву-АМ», Москва, 2000 г. Владикавказ, 1998 г. ГТТШ
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Масков С Ж - ведущий инженер кафедры теоретической электротехники и электрических машин, Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государст-венный технологический университет).
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 5 симпозиума «Неделя горняка-2008». Рецензент д-р техн. наук, проф. В,Л. Белин.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
За_Масков5
Е:\С диска по работе в универе\ГИАБ_2008\12\семинар-08
С:Ш5ег5\Таня\АррВа1а\Яоат1^\М1сго50Й\Шаблоны\]Чоппа1.с1о1т
©С
Гитис Л.Х.
15.10.2008 16:40:00
3
15.10.2008 16:41:00 Г итис Л.Х.
1 мин.
25.11.2008 23:51:00 5
1 329 (прибл.)
7 578 (прибл.)
