Устройство для снижения потенциала корпуса экскаватора при касании ковшом контактного провода Советский патент 1990 года по МПК H02H3/14 

1

(21)4444794/24-07

(22) 04.04.88

(46) 15.12.90. Бюл. Мг 46

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт безопасности труда в горнорудной промышленности

(72)А.В.Пироженко, А.Г.Ликаренко, И.А.Новиков и С.М.Ющенко (53)621.316.925(088.8)

(56) Серов В.И., и др. Методы и средства борьбы с замыканиями на землю в высоковольтных системах горных предприятий. М.: Наука, 1985, с. 96-97.

Шуцкий В.И. и др. Защитное шунтирование однофазных повреждений электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986 с. 122-124.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА КОРПУСА ЭКСКАВАТОРА ПРИ

КАСАНИИ КОВШОМ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА

(57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты персонала при работе на экскаваторе. Цель изобретения - упрощение устройства. При касании ковшом экскаватора котактного провода через разряженный конденсатор 3 проходит бросок емкостного тока, который вызывает формирование импульса на выходе трансформатора 4 (5) тока, который через выпрямительные мосты 6 и 7 и токоограни- чивающие резисторы 8 и 9 поступает на управляющие злектроЛы тиристоров 1 и 2. Таким образом происходит опережающее формирование импульса управления тиристорами при нулевом значении на тиристор- ном ключе, что позволя ет избежать последовательного включения тиристоров на напряжение контактной сети и тем самым упростить устройство. 2 ил.

о

и

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты персонала при работе на экскаваторе. Цель изобретения - упрощение устройства. При касании ковшом экскаватора контактного провода через разряженный конденсатор 3 проходит бросок емкостного тока, который вызывает формирование импульса на выходе трансформатора тока 4 (5), который через выпрямительные мосты 6 и 7 и токоограничивающие резисторы 8 и 9 поступает на управляющие электроды тиристоров 1 и 2. Таким образом происходит опережающее формирование импульса управления тиристорами при нулевом значении на тиристорном ключе, что позволяет избежать последовательного включения тиристоров на напряжение контактной сети и тем самым упростить устройство. 2 ил.

Ь.

Изобретение относится к электротехнике в частности к устройствам защиты персонала экскаватора, осуществляющего погрузку в железнодорожные вагоны, при касании ковшом экскаватора контактного провода.

Цель изобретения - упрощение устройства.

На фиг.1 изображена схема предлагае- iMoro устройства; на фиг.2 - временные ди- |аграммы, поясняющие работу устройства. ; Устройство содержит тиристорный |ключ переменного тока, состоящий из встречно-параллельно включенных тиристоров 1 и 2, параллельно которому включен конденсатор 3. Последовательно с тири- сторным ключом включены два трансформатора 4 и 5 тока, выходы которых Подключены к выпрямительным мостам 6 и 7, |положительные полюсы которых подключены через токоограничающие резисторы 8 и к управляющим электродам тиристора 1 и 2, а отрицательные - к катодам тиристоров 1 и 2. Параллельно управляющим электро- |дам тиристоров 1 и 2 включены стабилитроны 10и 11.

; Устройство работает следующим образом.

При введении погрузки экскаватрром в кблезнодорожные вагоны имеют место слу- Майные касания ковшом контактного прово- |да, что приводит к попаданию высокого Потенциала контактной сети на корпус экс- аватора 12. Поскольку по существующим правилам безопасности запрещается соединять корпус экскаватора с рельсами железнодорожного пути, то при касании ковша контактного провода ток ограничен сопротивлением цепи корпус с экскаватора - рельс и сопротивлением заземляющей цепи экскаватора и меньше уставки максимально - токовой защиты фидера тяговой подстанции. Опасность поражения обслуживающего персонала представляют напряжение прикосновения к корпусу экскаватора, находящемуся при касании под напряжением контактной сети, и шаговое напряжение, обусловленное растеканием тока в экскаваторе к рельсам. Кроме того, касание ковшом и контактному проводу приводит к выходу из строя заземляющей жилы питающего кабеля экскаватора, так как ток, протекающий через нее, на несколько порядков превышает допустимый.

Тиристоры ™ристорного ключа устройства для исключения выхода их из строя должны выдерживать напряжение контактной сети при касании ковша в течение времени их от :рытия. Последовательное

включение тиристоров на амплитудное напряжение приводит к усложнению и высокой стоимости устройства. Так, например, при погрузке карьерным экскаватором гор- 5 ной массы в железнодорожные вагоны при случайном касании ковшом к контактному проводу напряжением 10 кВ переменного тока, тиристоры тиристорного ключа должны выдерживать амплитудное напряжение

10 (Ug 14 кВ) контактной сети в течение времени их открытия. Следовательно, даже при последовательном включении тиристоров максимального класса по напряжению (например, 40-го класса) в каждой встречно-па15 раллельной ветви должно быть по четыре тиристора, а общее их количество составит восемь тиристоров, что приводит к указанным выше недостаткам.

В предлагаемом устройстве при каса0 НИИ ковшом контактного провода в момент амплитудного значения питающего напряжения UK.с. контактной сети (фиг.2), что является наиболее тяжелым режимом включения устройства, через разряженный

5 конденсатор 3 (нулевые начальные условия) по цепи: экскаватор - рельс проходит бросок емкостного тока, который вызывает практически мгновенное формирование импульса (единичный импульс) на выходе

0 трансформаторов 4 и 5 тока (U и Us на фиг.2). Сформированный импульс через выпрямительные мосты 6 и 7 и токоограничи- вающие резисторы 8 и 9 поступает на управляющие электроды тиристоров 1 и 2.

5 параллельно которым для ограничения амплитуды напряжения импульса управления включены стабилитроны 10 и 11 (Uio и Uii на фмг.2). Таким образом, происходит опережающее формирование импульса управ0 ления тиристорами, т.е. импульс управления оказывается сформированным практически при нулевом значении напряжения на тиристорном ключе, что обеспечивает открытие одного из тиристоров

5 тиристорного ключа до достижения на нем напряжения пробоя, а это, в свою очередь, позволяет избежать последовательного включения тиристоров на напряжение контактной сети и, следовательно упростить ус0 тройство. Кроме того, существенное упрощение устройства достигается вследствие отсутствия необходимости введения стороннего источника питания и преобразователя напряжения.

5 В дальнейшем происходит заряд конденсатора 3 и, следовательно, экспоненциальное нарастание напряжения на тиристорном ключе (Us на фиг.2) до момента открытия тиристоров. При этом ток через

конденсатор 3 будет экспоненциально убы. вать с той же постоянной времени (U4 и Us на фиг.2).

Емкость кондесатара 3 выбираются из условия, что за время включения тиристора напряжение на нем (Уз на фиг.2) не должно превышать максимально допустимое по условиям пробоя тиристора, т.е. должно быть менее неповторяющегося импульсного напряжения, прикладываемого к тиристору в закрытом состоянии (УНП на фиг.2).

Поскольку длительность периода питающего напряжения контактной сети на несколько порядков превышает длительность переходного процесса включения тиристоров, то можно считать, что их включение проходит при постоянном напряжении, равном амплитудному значению напряжения Urn контактной сети. Кроме того, правомочным допущением является пренебрежение индуктивностью контактной сети ввиду ее малости в сравнении с емкостью кондесато- ра 3. Таким образом, условие непревышения напряжения Уз на кондесаторе 3 граничного значения напряжения Унп может быть записано неравенством

УНП : Urn (1 - ехр - tsK ( Руд,

1з-С)-М).(1)

где Руд. - удельное сопротивление контактной сети. Ом/км;

1э - расстояние от тяговой подстанции до места нахождения экскаватора, км;

С - емкость конденсатора, включенного параллельно тиристорному ключу, ф;

Решая неравенство (1) относительно С. получим условие для выбора емкости кон- денсатора 3

(2)

С

Куд.-1э-1пип1(иш-инп) Для того, чтобы включение конденсатора 3 4 между экскаватором и рельсами не ухудшало условия безопасности, его емкостное сопротивление должно быть на порядок выше сопротивления цепи экскаватор - рельс, поэтому емкость конденсатора 3, выбираемая 4 из условия (2), должна быть минимально необходимой. Вводя коэффициент Кв запаса в формулу (2), можем записать зависимость для определения необходимой величины емкости конденсатора 3:5

. П1

Ryfl.-l3-lnUm(Um-UHn) где Кз - коэффициент запаса.

Как показали исследования, достаточ- 55 ным значением коэффициента запаса является Кз 1.

Через время, tsK, равное времени включения тиристора, т.е. с момента формирова

ния импульса управления (с момента касания ковшом) один из тиристоров тиристор- ного ключа открывается, соединяя корпус экскаватора с рельсами и создавая путь току короткого замыкания контактной сети и, таким образом, условия для срабатывания максимально-токовой защиты на фидере тяговой подстанции.

С момента открытия тиристорного ключа ток возрастает (U4 и Уб на фиг.2) до тока короткого замыкания, а напряжение на ключе равно прямому падению напряжения (Уз) на тиристоре и составляет несколько вольт. При этом стабилитроны (Uio и Un на фиг.2) ограничивают напряжение, прикладываемое к управляющим электродам, до допустимого значения. Запирание тиристорного ключа происходит после срабаты- . вания выключателя на фидере тяговой подстанции.

Преимуществом предлагаемого устройства (по сравнению с известными) является его очевидная простота, поскольку за счет введенных кондесаторов и двух трансформаторов тока в их взаимосвязи отсутствует необходимость в последовательном включении тиристоров на напряжение контактной сети, использовании стороннего источника питания и преобразователя напряжения в сочетании с высоким быстродействием, не превышающим 4 10 V определяемым временем открытия тиристорного ключа.

Формула -изобретения Устройство для снижения потенциала корпуса экскаватора яри касании ковшом контактного провода, содержащее тири- сторный ключ перетащенного тока, состоящий из встречно-параллельно включенных тиристоров, управляющие электроды которых подключены через токоограничивающие резисторы к положительному полюсу, а катоды - к отрицательному полюсу выпрямительных мостов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, параллельно тиристорному ключу включен вновь введенный конденсатор, а последовательно стиристорным ключом включены два вновь введенные трансформатора тока, выходы которых подключены к входу выпрямительных мостов, причем емкость конденсатора выбирается по зависимости

С

Кз tsK

Куд.-1э-1пит(ит -Унп) где Кз - коэффициент запаса,

Кз 1,1;tBK-время включения тиристора, с,

уд. удельное сопротивление контактной сети, Ом/км;

1э - протяженность контактной сети от тяговой подстанции до места нахождения экскаватора, км;

Dm - амплитудное значение напряжения контактной сети, В;

Унп - неповторяющееся импульсное напряжение, прикладываемое к тиристору в закрытом состоянии, В.