Электрическая установка для подземной контактной электровозной откатки Советский патент 1992 года по МПК E21F17/06 

Изобретение относится к горному делу, а именно к электрооборудованию подземной электровозной откатки контактными электровозами, питаемыми переменным током через скользящий электрический контакт. - . .... ... ;-.-

Известны электротехнические установки для подземной рудничной электровозной откатки с питанием через скользящий кон- такт постоянным током электродвигателей, приводящих в движение электровозы.

В таких установках электроэнергии от выпрямительного устройства к движущемуся Электровозу ПОДВОДИТСЯ ПО ОДНОМУ КОН

тактному проводу, подвешенному в горных выработках, и по рельсам, проложенным по почве этих выработок. В этих установках достигается минимум расхода токопроводя- щих материалов на контактный провод, минимум пространства горных выработок для

размещения контактной сети и минимум затрат на ее сооружение и обслуживание. Однако передача постоянного тока по контактному проводу обуславливает существование блуждающих токов неизменной полярности, вызывающих интенсивное электролитическое разрушение металлических предметов, размещенных в горных выработках шахт с контактной электровозной откаткой. Использование рельс, расположенных на почве выработок, в качестве то- ководов в периоды работы электровоза приводит к невозможности определения появления случайного прикосновения к контактному проводу заземленного токоведущего предмета или прикосновения людей, так как в этом случае создается цепь, параллельная цепи двигателя электровоза. Параллельная цепь возникает и в случаях ухудшения изоляции контактного провода.

Ч|

СО

4 Ю

что ведет к длительному существованию токов замыкания на землю.

Блуждающие токи неизменной полярности могут быть устранены применением передачи электроэнергии по одному контактному проводу и рельсам переменного тока, например тока промышленной частоты. Такие системы электроснабжения применяются в электровозной тяге на железнодорожном транспорте. На электровозах в этом случае применяются или двигатели переменного тока или двигатели постоянного тока, питаемые от выпрямителей, устанавливаемых непосредственно на электровозах. Однако в такой системе электропередачи электроэнергии к движущемуся электровозу невозможно обнаружение появления случайного прикосновения к контактному проводу заземленного токопроводящего предмета или человека.

Известна установка, в которой трансформатор служит для согласования уровня напряжения питающей сети переменного тока и преобразовательного агрегата, преобразовательный агрегат служит для выпрямления переменного тока, контактный провод - для поДвода электроэнергии от преобразовательного агрегата к перемещающемуся электровозу. Электродвигатель постоянного тока, получая по контактному проводу и рельсовому пути через токосьем- ное устройство и колеса электровоза элект- .роэнергмю от преобразовательного агрегата, обеспечивает передвижение электровоза. Режим работы электродвигателя регулируется путем включения в цепь якоря и отключения пускорегулирующих сопротивлений.

Недостатком известной установки является то, что блуждающие токи неизменяющейся полярности приводят к интенсивному электролитическому разрушению металлических частей оборудования в подземных выработках шахт и рудников. При случайном прикосновении к контактному проводу заземленного токопроводящего предмета или человека, что само по себе является аварийной ситуацией, приводящей к протеканию по токоведущему предмету или человеку тока, значение которого не превышает значение тока, протекающего через двигатель в процессе его работы, не представляется возможным определить обусловлен ли в этом случае ток в контактном проводе и рельсовом пути работой электродвигателя или случайным прикосновением заземленного токопроводящего предмета или человека.

Необнаруживаемые автоматическими средствами защиты случайные прикосновения к контактному проводу заземленных то- копроводящих предметов или людей могут приводить к развитию аварии с тяжелыми последствиями, например к пожару в подземных выработках шахт с контактной электровозной откаткой или к поражению людей.

Целью изобретения является уменьшение стоимости и расхода материалов на со0 оружение установки, уменьшение объема подземных горных выработок для размещения электрооборудования, снижение электролитического разрушающего воздействия блуждающих токов t,a металлические части

5 оборудования, размещаемого в подземных выработках, повышение безопасности применения контактной эл ектровозной откатки в шахтах и рудниках путем осуществления автоматического защитного отключения

0 контактного провода от источника электроэнергии при случайном прикосновении к нему токопроводящего заземленного предмета или человека.

Для питания электровозов использует5 ся переменный ток промышленной частоты. В цепь между трансформатором и контактным проводом и между контактным токосъемникомэлектровозаиэлектродвигателем электровоза включены

0 последовательно силовые разделительные конденсаторы и силовые контакты силовых коммутационных аппаратов. Для обнаружения случайного прикосновения к контактному проводу заземляющего проводника или

5 человека к контактному проводу и рельсам подсоединяется аппарат контроля токов утечки, работающий на принципе измерения сопротивления изоляции контролируемой цепи, находящейся под напряжением

0 переменного тока, с помощью оперативного постоянного тока, наложенного на контролируемую цель. Аппарат размещается у источника питания тяговой контактной сети. Такой же аппарат устанавливается на

5 электровозе и подсоединяется к скользящему токосъемному и заземленным частям корпуса электровоза.

Аппарат контроля токов утечки содержит включенные последовательно источник

0 постоянного оперативного тока, индикатор постоянного тока и заградительный дроссель.

Когда нет гальванического соединения между контактным проводом и рельсовым

5 путем токи в индикаторах обоих аппаратов практически равны нулю. В случае прикосновения к контактному проводу человека или заземленного токоведущего предмета ток в индикаторах аппаратов возрастает до уровня срабатывания аппаратов, подающих

импульсы на отключение силовых коммутационных аппаратов, которые своими контактами отсоединяют контактный провод и скользящий токосъемник от конденсаторов и заземляют их.

На фиг,1 представлена схема предлагаемой установки; на фиг.2 - мостовая схема с силовыми зажимами.

Установка содержит трансформатор 1 с силовыми зажимами 2 и 3, силовые разделительные статические конденсаторы 4 и 5 с силовыми зажимами б, 7, 8 и 9 силовые коммутационные аппараты, например, контакторы или автоматические выключатели 10 и 11 с силовыми зажимами 12 и 13 и с устройствами 14 и 15 для дистанционного оперативного и защитного отключений силовых коммутационных аппаратов 10 и 11, незаземленный токовод, например контактный провод 16, скользящий токосъемник 17, электродвигатель переменного тока электровоза 18 с силовыми зажимами 19 и 20, корпус электровоза 21, постоянно заземленный токовод, например рельсы 22, аппараты контроля токов утечки 23 и 24 с исполнительными органами, например контактами токовых реле. Аппараты контроля токов чутечки определяют сопротивление изоляции незаземленного токовода, например контактного провода, относительно земли по измеренному значению наложенного оперативного постоянного тока.

Аппарат контроля токов утечки 23 установлен на электровозе, Один его полюс подсоединен с токосъемнику 1, второй к корпусу электровоза 21. Исполнительный орган 15 аппарата 23 электрически соединен с устройством 25 для дистанционного оперативного и защитного отключения силового коммутационного аппарата 11.

Аппарат контроля токов утечки 24 установлен у источника питания - трансформатора 1. Один полюс аппарата 24 соединен с незаземленным тоководом 16, например с контактным проводом, второй полюс - с заземленным тоководом 22, например с рельсами. На землю подключаются одноименные полюса аппаратов 23 и 24. Исполнительный орган 26 аппарата контроля тока утечки 24 электрически соединен с исполнительным органом 14 для дистанционного оперативного и защитного отключения силового коммутационного аппарата 10. Силовой разделительный статический конденсатор 4 размещен у источника питания 1, конденсатор 5 - в корпусе электровоза 21,

Силовые зажимы 3 и 6, 7 и 12, 13 и 8, 9 и 10 соединены между собой. Скользящий токосъемник 17 соприкасается с незаземленным тоководом 16; корпус электровоза 21 имеет постоянное гальваническое соединение с постоянно заземленным тоководом 22, например, с рельсами. Силовой комму5 тационный аппарат 10 установлен у источникапитания, аппарат 11 в корпусе электровоза 21. Электродвигатель 18 размещен в корпусе электровоза 21. Один силовой зажим 19 электродвигателя 18 соединен

10 с зажимом 9 силового разделительного статического конденсатора 5, второй зажим 20 электродвигателя 18 соединен с корпусом электровоза 21. В рабочем состоянии установки силовые коммутационные аппараты

15 10 и 11 включены и их силовые контакты гальванически соединяют электрическую цепь на участке между силовыми зажимами 7 и 8 силовых разделительных конденсаторов 4 и 5. В отключенном состоянии уста20 новки эти аппараты отключены и их силовые контакты подключают токовод 16 и токосъемник 17 к заземлению.

Вместо тягового электродвигателя переменного тока 18 на электровозе может

25 быть применен тяговый электродвигатель постоянного тока. В этом .случае в дополнение к описанному в корпусе электровоза 21 устанавливается полупроводниковый выпрямитель , соединенный по мостовой схе30 ме с силовыми зажимами 27, 28, 29, 30. Силовой зажим выпрямителя 27 соединяется с силовым зажимом 19 силового разделительного статического конденсатора 5, силовой зажим 28 выпрямителя соединяет35 ся с заземленным корпусом электровоза 21; силовые зажимы выпрямителя 29 и 30 соединяются с силовыми зажимами 10 и 20 электродвигателя 19.

Установка работает следующим обра40 зом.

Переменный ток от трансформатора 1 через силовой зажим трансформатора 2, силовой зажим 3, силовой разделительный статический конденсатор 4, силовые зажи45 мы 7 и 12. силовой коммутационный аппарат 10 подается на незаземленный токовод, например на контактный провод 16, От контактного провода 16 через скользящий токосъемник 17, силовой коммутационный

50 аппарат 11, силовые зажимы 13 и 8, силовой разделительный статический конденсатор 5, силовые зажимы 9 и 19 ток проводится к электродвигателю переменного тока 18. Далее ток от зажима 20 идет через токопрово55 дящие части корпуса электровоза 21, постоянно заземленный токовод, например, рельсы 22, силовой зажим 2 к трансформатору 1. Электродвигатель 18 приводит в движение электровоз.

В случае применения выпрямителя и электродвигателя постоянного тока ток идет через зажимы 27-30-19-20-29-28 в один полупериод и через зажимы 28-30-19-20-29- 27 - в другой полупериод. Недопустимое снижение сопротивление изоляции относительно земли участка электрической цепи на участке между зажимами 7 и 8 силовых разделительных статических конденсаторов 4 и 5, в том числе и из-за случайного прикосновения к контактному проводу 16 стоящего на земле человека или заземленного проводника, приведет к увеличению оперативного постоя иного тока, протекающего через аппараты контроля утечки 23 и 24. по своему значению безопасного для человека. Аппараты 23 и 24, срабатывая, своими исполнительными органами 15 и 26 подадут устройствам 14 и 25 сигнал на отключение силовых коммутационных аппаратов 10 и 11. Последние, отключаясь, отсоединят незаземленный токовод 16, например контактный провод, скользящий токосъемник 17, электрические связи контактного провода 16с силовым коммутационным аппаратом 10 и токосъемника 17 с силовым коммутационным аппаратом 11 от силовых разделительных статических конденсаторов и заземлят отсоединенную цепь. Включение в работу установки будет возможно после устранения нарушения изоляции.

Силовые разделительные статические конденсаторы 4 и 5 в процессе работы установки пропускают рабочий переменный ток от трансформатора 1 к электродвигателю 18 и не пропускают оперативный постоянный ток от аппаратов контроля токов утечки 23 и 24 к зажиму 3 трансформатора 1 и зажиму 19 электродвигателя 18. Источниками оперативного постоянного тока являются сами аппараты контроля тока утечки 23 и 24.

Область применения установки - рудничная контактная электровозная откатка и аналогичные установки с питанием подвижных электродвигателей с помощью контактного провода и рельсового пути.

Экономический эффект от применения изобретения возникает за счет уменьшения интенсивности разрушения оборудования блуждающими токами, уменьшение стоимости установки, уменьшение расхода материалов, уменьшения затрат на монтаж, обеспечения автоматического защитного

отключения контактного провода в случае непредвиденного прикосновения к нему заземленного токопроводящего предмета или людей.

. .

Формула изобретения

Электротехническая установка для подземной контактной электровозной откатки,

содержащая трехфазную сеть с подключенной к ней первичной обмоткой трансформатора, контактный провод со скользящим токосъемником, электродвигатель, первый вывод которого через колесо электровоза

подсоединен к рельсовому пути, о т л и ч а- ю щ а я с я тем. что, с целью повышения надёжности электровозной обкатки за счет предупреждения аварии путем отключения установки при прикосновении к контактному проводу заземленных предметов или людей, установка снабжена двумя блоками контроля утечки, двумя переключателями и двумя разделительными конденсаторами, первый вывод первого разделительного

конденсатора подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора, второй вывод которой подключен к первому входу первого блока контроля утечек и к рельсовому пути, а второй вывод первого

разделительного конденсатора подключен к первому неподвижному контакту первого переключателя и первому вы воду его катушки, к второму выводу которой подключен выход первого блока контроля утечек, второй в.ход которого подключен к контактному проводу и к подвижному контакту первого переключателя, второй неподвижный контакт которого подключен к первому пути, причем выход скользящего токосъемника

подключен к подвижному контакту второго переключателя и первому выводу его катушки, второй вывод которой подключен к выходу второго блока контроля токов утечки, его первый выход подключен к первому выводу

катушки второго переключателя, первый неподвижный контакт которого подключен к первому выводу электродвигателя, а второй неподвижный контакт второго переключателя подключен к первому выводу второго

разделительного конденсатора, второй вывод которого подключен к второму выводу электродвигателя, а второй вход второго блока контроля токов утечки подключен к первому . выводу электродвигателя.

Изобретение относится к электрооборудованию электровозной откатки по подземным горным выработкам. Цель - повышение надежности электровозной обкатки за счет предупреждения аварии путем отключения установки при прикосновении и контактному проводу заземленных предметов или людей. Установка содержит источник питания, например комплектную трансформаторную подстанцию, заземленный токовод, например рельсы, незаземленный токовод, .например контактный провод, потребители, например электродвигатели переменного тока, силовые разделительные статические конденсаторы, аппараты контроля токов утечки, силовые коммутационные аппараты, . корпус электровоза. Статические конденсаторы и аппараты контроля токов утечки устанавливают у источника питания, а также на электровозе. 2 ил.