CC BY
27
А.Л. Трембицкий
ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ВЗРЫВООПАСНОЙ СМЕСИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ РАЗРЯДАМИ РАЗМЫКАНИЯ В ИНДУКТИВНЫХ ЦЕПЯХ НА ИСКРООБРАЗУЮЩЕМ МЕХАНИЗМЕ 1-ГО ТИПА И МЕХАНИЗМЕ С ПОСТОЯННОЙ РЕГУЛИРУЕМОЙ СКОРОСТЬЮ РАЗМЫКАНИЯ КОНТАКТОВ
Семинар № 17
Т/Г сследования на искрообразующем
Х-Ж механизме с постоянной регулируемой скоростью размыкания контактов [1] показали, что в малоиндуктивных цепях минимальные значения воспламеняющих токов достигаются, начиная со скоростей размыкания 6-7 м/с и практически остаются неизменными до скорости размыкания 10 м/с. Для цепей с большой индуктивностью воспламеняющий ток продолжает снижать-ся, хотя и незначительно, до скорости размыкания 10 м/с. Однако общий ход зависимостей позволяет считать, что при скорос-тях размыкания около 10 м/с значения воспламеняющих токов уже достаточно близки к минимальным.
Характер движения вольфрамового контакта искрообразующего механизма 1-типа существенно отличается от реализуемого искрообразующим механизмом с постоянной регулируемой скоростью размыкания контактов. Вольфрамовый контакт искрообразующего механизма 1-типа размыкается с начальной скоростью, равной скорости вращательного движения держателя проволочек, по сложному колебательному закону, который
достаточно точно описывается первыми тремя формами собственных колебаний вольфрамо-
Рис. 1. Зависимости минимального воспламеняющего тока от скорости размыкания индуктивной цепи для представительной смеси 1-ой категории взрывоопасности
вой проволочки. Под действием силы упругости скорость движения вольфрамового контакта уже на начальной стадии своего движения (приблизительно через 30-40 мкс) достигает 10 м/с, а максимальная скорость размыкания превышает 20 м/с [2].
В цепях с небольшой индуктивностью значения минимальных воспламеняющих токов, которые получаются на искрообразующем механизме 1-го типа, могут быть получены при относительно небольших значениях постоянных скоростей размыкания контактов, составляющих 4,5-5 м/с, а при скоростях размыкания 6,5-7 м/с значения воспламеняющих токов будут меньше, чем дает искрообразующий механизм 1-го типа. Скорость размыкания контактов механизма 1-го типа значительно больше указанных выше значений.
2 4 6
10
12
14
16
V, м/с
Рис. 2. Зависимости минимального воспламеняющего тока от скорости размыкания индуктивной цепи для представительной смеси 11А категории взрывоопасности
При этом пламегасящее действие контактов меньше, а энергии в разряде при том же токе, как показывают расчеты, выделяется больше. Казалось бы, разряды механизма Ьго типа должны быть более опасными.
Однако мы наблюдаем противоположный результат. Следовательно, за счет большой скорости движения контактов разряды механизма Ьго типа становятся менее опасными. Этот результат объясняется тем, что на процесс воспламенения взрывоопасной смеси в противоположных направлениях влияют такие факторы как пламега-сящее действие контактов, длина разряда и плотность энергии в разряде. При больших скоростях размыкания контактов за счет увеличения длины разряда снижается плотность энергии в разряде, и этот фактор приводит к увеличению воспламеняющего тока.
В механизме Ьго типа разряд происходит при непрерывно
изменяющейся скорости размыкания контактов. Возникает вопрос: разряду с какой постоянной скоростью размыкания контактов он соответствует по опасности? Чтобы ответить на этот вопрос необходимо эти два разряда каким-то образом сопоставить. Для сопоставления был принят следующий критерий: при достаточно больших скоростях размыкания разряды,
Рис. 3. Зависимости минимального воспламеняющего тока от скорости размыкания индуктивной цепи для представительной смеси 11В категории взрывоопасности
получающиеся при размыкании одной и той же цепи на двух механизмах, имеют одинаковую воспламеняющую способность, если их средняя плотность энергии и длина имеют одинаковые (достаточно близкие) значения. При этом, как показывают расчеты, такие параметры разрядов как энергия и длительность оказываются также достаточно близкими между собой. Этот критерий эквива-
0 2 4 6 8 10 12 14
V, м/с
10
12
14
16
Рис. 4. Зависимости наиболее опасной скорости размыкания от индуктивности цепи
лентности разрядов позволяет учитывать в среднем как энергетические, так и пространственно-временные характеристики разряда.
Из-за большого различия в законах движения контактов рассматриваемых механизмов подобрать постоянную скорость размыкания, при которой длины разрядов и средние плотности энергий оказываются одновременно равными между собой, не представляется возможным. Поэтому подбиралось два значения
140
постоянной скорости размыкания контактов - одно для обеспечения равенства плотностей энергий, другое - длин разрядов. Расчеты показывают, что подобранные для этих двух параметров разряда значения постоянных скоростей размыкания достаточно близки между собой. В качестве искомой постоянной скорости размыкания принималось среднее из двух полученных значений. На этой основе для механизма 1-го типа применительно к индуктивным цепям были рассчитаны эквивалентные постоянные скорости размыкания.
На рис. 1, рис. 2 и рис. 3 для трех представительных взрывоопасных смесей приведены зависимости воспламеняющего тока от скорости размыкания индуктивной цепи. В каждой из зависимостей крайняя правая точка рассчитана с использованием указанного критерия. Остальные точки получены на основе экспериментов с использованием механизма с регулируемой скоростью размыкания контактов. Из приведенных зависимостей видно, что скорости размыкания контактов механизма 1-го типа соответствуют эквивалентным постоянным скоростям размыкания контактов, которые значительно превышают значение 6,5 м/с, принимаемое в качестве максимального при аварийном обрыве медных проводников. Минимальные значения
воспламеняющих токов в индуктивных цепях также реализуются на скоростях превышающих максимальную скорость аварийного размыкания и в зависимости от индуктивности цепи и взрывоопасности смеси лежат в диапазоне от 6,7 до 10,7м/с.
На базе зависимостей рис.1 - рис. 3 для представительных взрывоопасных смесей были построены зависимости, связывающие индуктивность цепи и скорость ее размыкания в условиях получения минимального воспламеняющего тока. Эти зависимости приведены на рис. 4.
Из рассмотрения зависимостей рис. 4 вытекает следующее:
1. С увеличением взрывоопасности смеси наиболее опасная скорость размыкания индуктивной цепи снижается;
2. Максимальное значение наиболее опасной скорости размыкания индуктивных цепей, в основном используемых на практике (с индуктивностью до 1 Гн), составляет менее 11 м/с. Поэтому все аварийные ситуации, связанные с обрывом проводников, изготовленных из любых материалов, могут быть оценены при скоростях размыкания до 11 м/с.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-3
1*10
10
Ь. Гн
1. Ерыгин А.Т., Трембицкий А.Л., Яковлев В.П. Методы оценки искробезопасности элетрических цепей. - М.: Наука. 1984. - 256 с.
2. Трембицкий А.Л. Исследование движения вольфрамовой проволочки искрообразующего
механизма 1-го типа. Горный информационноаналитический бюллетень. - 2003. - №11. - С. 237 - 238.
— Коротко об авторах --------------------------------------------------
Трембицкий А.Л. - доктор технических наук. ведущий научный сотрудник ИПКОН РАН.
----------------------------------- © В. А. Голубев, С.Н. Башмаков,
А. А. Комаров, Н.И. Тархова,
А. С. Кирьянов, 2005
УДК 622.012.3:621.311
В.А. Голубев, С.Н. Башмаков, А.А. Комаров, Н.И. Тархова, А. С. Кирьянов
ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ КАРЬЕРНЫХ ОДИНОЧНЫХПРИКЛЮЧАТЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ НА ОСНОВЕ ВНЕДРЕНИЯ ПРОГРЕССИВНЫХ, ТЕХНИЧЕСКИХ И СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ
Семинар № 17
собенностью электроснабжения открытых горных работ является рассредоточение электроустановок по всей территории и глубине карьеров. Для подключения карьерных электроустановок к карьерным электрораспределительным сетям применяются специальные распреду-стройства (КРУ), называемые приключа-тельными пунктами (ПП). На большинстве горных предприятий применяются ПП типа ЯКН0-6(10)У1В.
Приключательные пункты типа ЯКНО представляют собой отдельно стоящий шкаф КРУ, оснащенный собственным независимым источником оперативного напряжения и системой релейной защиты.
Конструкторские, компоновочные и схемные решения приключательных пунктов тре-
буют повышенной степени защищённости их от ошибочных или неквалифицированных действий обслуживающего персонала.
Источником оперативного напряжения для схем управления и освещения в этих ПП служат трансформаторы напряжения НАМИ (ЗНОЛ), НОЛ-11 или же однофазный силовой трансформатор 0МП-10.
Существующие схемы главных соединений практически всех типов приключательных пунктов обеспечивают возможность включения освещения и проведения работ по присоединению высоковольтного кабеля к выводным контактам силового выключателя и работ по обслуживанию оборудования в отсеке выключателя только при включении вводного разъединителя и отключении его заземляющих ножей, т.е. при наличии высокого напряжения на
