Пристрій контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі дільниці шахти

Реферат: UA 67902 U UA 67902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки та призначена для підвищення безпеки експлуатації електротехнічних комплексів технологічних установок у разі виникнення витоку струму на землю. В разі торкання людиною струмоведучих провідників електричної мережі технологічної дільниці створюється ланка витоку струму на землю через тіло людини, що являє небезпеку електроураження. Для захисту від електроураження застосовують апарати захисту, у яких зіставляється оперативний струм витоку з еталонним і, в разі перевищення оперативним струмом величини еталонного струму, формується команда на захисне відключення живлячої дільничної трансформаторної підстанції [Справочник энергетика угольной шахты: В 2 т./В.С. Дзюбан и др.; Под общ. ред. канд. техн. наук Б.Н. Ванеева. - Изд. 2-е доп. и перераб. - Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2001. -Т. 1. - С. 372-375]. Це технічне рішення дозволяє виявити наявність витоку струму на землю в дільничному електротехнічному комплексі і відключити останній від джерела електроживлення, але не дозволяє припинити струм в ланці витоку на землю, який певний час буде підтримуватись дією зворотної електрорушійної сили (ЕРС) обертання асинхронного двигуна, що був ввімкнений в аварійному приєднанні. Крім того, цей струм буде підтримуватись спільною дією зворотних енергетичних потоків асинхронних двигунів усіх інших споживачів дільниці, оскільки завдяки цим енергетичним потокам певний час після захисного відключення матиме місце електроживлення схем силових комутаційних пристроїв дільниці, контактори яких будуть знаходитись у ввімкненому стані. Така підтримка струму в ланці витоку на землю після захисного відключення мережі є вкрай небезпечною, оскільки може спричинити електроураження людини, яка своїм торканням до струмоведучого елемента мережі викликала витік струму на землю. Припинення дії зворотного енергетичного потоку від асинхронного двигуна аварійного приєднання (у якому стався витік струму на землю через ланку 25) може бути здійснене засобом автоматичного роз'єднання трифазної обмотки статора асинхронного двигуна [Маренич К.Н. Синхронное двухстороннее обесточивание поврежденного кабеля шахтной участковой электросети / Маренич К.Н., Ковалѐва И.В. // Уголь Украины. - 2011. - № 5. - С.5354]. З метою усунення дії зворотних енергетичних потоків на ланку витоку струму на землю від сукупності асинхронних двигунів інших споживачів дільниці шахти доцільним є запровадження примусового автоматичного відключення контакторів пристроїв контакторної комутації асинхронних двигунів в момент спрацьовування захисту від витоку струму на землю. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є пристрій контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі дільниці шахти, яким є магнітний пускач в складі дільничного електротехнічного комплексу шахти [Справочник энергетика угольной шахты: В 2 т./В.С.Дзюбан и др.; Под общ. ред. канд. техн. наук Б.Н. Ванеева. - Изд. 2-е доп. и перераб. - Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2001. - Т. 2. - С. 510-547]. У своєму складі він вміщує блок дистанційного управління контактором, кабельний ввід, приєднаний до силової контактної групи контактора. Вихід контактора призначений для приєднання до статора асинхронного двигуна відповідного споживача. Розподільчий пункт електромережі дільниці шахти являє собою сукупність пускачів, кабельні вводи яких з'єднані між собою за магістральною схемою. При цьому, ця магістраль приєднана до виходу автоматичного вимикача з боку живлячої дільничної трансформаторної підстанції. Однак засоби найближчого аналога не враховують, що після захисного відключення напруги живлення шахтної дільничної мережі, в ній утворюється узагальнена ЕРС від зворотних енергетичних потоків асинхронних двигунів споживачів, яка підтримує контактори кожного з пускачів у ввімкненому стані і, через це, деякий час створює струми між двигунами різної потужності цієї мережі, а в разі виникнення витоку струму на землю - підтримує струм в ланці витоку, що знижує електробезпеку її експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі технологічної дільниці, в якому за рахунок визначення наявності струму у відхідному транзитному силовому приєднанні при відсутності струму у вводному кабелі забезпечується формування команди на примусове відключення силового контактора. Цим відокремлюється вплив зворотних енергетичних потоків сукупності асинхронних двигунів споживачів дільниці шахти на ланку витоку струму на землю після захисного відключення мережі, що дає змогу підвищити електробезпеку її експлуатації. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрої контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі технологічної дільниці, який містить блок дистанційного управління контактором, кабельний ввід, приєднаний до силової контактної групи контактора, 1 UA 67902 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 згідно з корисною моделлю, пристрій додатково постачений блоками контролю величини фазних струмів, вузлами порівняння з нульовим рівнем сигналу, логічним елементом «Виключне АБО», одновібратором та виконавчим елементом, при цьому до кабельного вводу підключені блоки контролю величини фазних струмів вводного кабелю та відхідного транзитного силового приєднання, виходи обох блоків контролю величини фазних струмів приєднані до вузлів порівняння з нульовим рівнем сигналу, а виходи цих вузлів підключені до входів логічного елемента «Виключне АБО», вихід якого приєднаний до входу одновібратора, вихід якого через виконавчий елемент приєднаний до входу блока дистанційного управління контактором. На фіг. 1 наведена схема пристрою, що заявляється, на фіг.2 - структурна схема системи електропостачання технологічної дільниці шахти із застосуванням пристрою, що заявляється, в мережі електроживлення кожного з асинхронних двигунів споживачів дільниці. Пристрій контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі дільниці шахти містить блок дистанційного управління 1 контактором 2 в складі котушки 3 і силової контактної групи 4, а також кабельний ввід 5, блоки контролю величини фазних струмів 6 та 7, відповідно, вводного кабелю 8 і відхідного транзитного силового приєднання 9, вузли порівняння 10 та 11 з нульовим рівнем сигналу, логічний елемент «Виключне АБО» 12, одновібратор 13 та виконавчий елемент 14. До складу системи електропостачання технологічної дільниці шахти входить дільнична трансформаторна підстанція 15, яка у своєму складі містить трансформатор 16, автоматичний вимикач 17 вторинної напруги, апарат захисту 18 від витоків струму на землю. Також система електропостачання технологічної дільниці шахти містить мережу заземлення 19, груповий автоматичний вимикач 20, транзитну магістраль 21, пристрої контакторної комутації 22 (пускачі), асинхронні двигуни 23 споживачів. Ланка 24 струму витоку на землю (через тіло людини) утворюється в разі торкання людиною струмоведучих провідників електромережі. До кабельного вводу 5 приєднана силова контактна група 4 контактора 2 і, крім того, приєднані блоки 6 та 7 контролю величини фазних струмів, відповідно, вводного кабелю 8 і відхідного транзитного силового приєднання 9. Виходи обох блоків 6 та 7 контролю величини фазних струмів приєднані до входів вузлів 10 та 11 порівняння з нульовим рівнем сигналу, а виходи цих вузлів приєднані до входів логічного елемента «Виключне АБО» 12, вихід якого підключений до входу одновібратора 13. Вихід цього одновібратора через виконавчий елемент 14 приєднаний до входу блока дистанційного управління 1 контактором 2. Апарат захисту 18 від витоків струму на землю приєднаний до електричної мережі на виході автоматичного вимикача 17 і до мережі заземлення 19. Вихід трансформаторної підстанції 15 підключений через груповий автоматичний вимикач 20 до транзитної магістралі 21 приєднання силових вводів групи пристроїв контакторної комутації 22, до виходу кожного з яких приєднаний статор асинхронного двигуна 23 відповідного споживача. В разі торкання людиною елементів електромережі, що є під напругою, створюється ланка 24 струму витоку через тіло людини на землю, що створює небезпеку електротравми. Цей стан визначається апаратом 18 захисту від витоків струму на землю, який формує команду на захисне відключення автоматичним вимикачем 17 вторинної напруги трансформатора 16 підстанції 15. Після цього всі двигуни 23 споживачів дільниці переходять до стану вільного вибігу, створюючи в електричній мережі дільниці шахти узагальнену ЕРС, яка призводить до підтримки всіх контакторів 2 пускачів 22 у ввімкненому стані, підтримує струм в ланцюзі 24 витоку струму на землю, створюючи вплив всієї сукупності зворотних енергетичних потоків асинхронних двигунів споживачів дільниці. Окрім цього, через ввімкнений стан контакторів 2 пускачів 22 створюються шляхи струмів між окремими асинхронними двигунами, оскільки потужніші двигуни мають більшу постійну часу зменшення зворотної ЕРС і функціонують в режимі генераторів електроживлення для менш потужних асинхронних двигунів. Цей стан дільничної мережі після її захисного відключення є неприйнятним і має бути усуненим. Дія пристрою контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі дільниці шахти пояснюється наступним. В момент відключення автоматичного вимикача 17 трансформаторної підстанції 15 припиняється струм в силових ланцюгах вводного кабелю 8. Цей стан визначається блоком 6 контролю величини фазних струмів, і на виході вузла 10 порівняння формується логічний «нуль». Наявність струму в транзитному силовому приєднанні 9 і силовій мережі контактора 2 від зворотних ЕРС асинхронних двигунів 23 визначається блоком 7 контролю величини фазних струмів, і на виході вузла 11 порівняння формується логічна «одиниця». Ці вихідні сигнали вузлів 10 та 11 подаються на вхід логічного елемента «Виключне АБО» 12, на виході якого формується сигнал логічної «одиниці», оскільки сигнали на його 2 UA 67902 U 5 10 15 20 першому і другому входах мають різні величини, відповідно, «нуль» та «одиницю». Наявність логічної «одиниці» на виході елемента «Виключне АБО» 12 призводить до формування на виході одновібратора 13 імпульсу заданої тривалості, який впливає на спрацьовування виконавчого (ключового напівпровідникового, або релейного) елемента 14, який на короткий час розриває ланку електроживлення котушки 3 контактора 2 в блоці 1 дистанційного управління контактором. Це призводить до примусового відключення контактора 2 пристрою 22 контакторної комутації пускача. Запровадження пристрою, що заявляється, в схемах всіх пускачів системи електропостачання технологічної дільниці шахти дозволить в момент захисного відключення мережі відокремити зворотні енергетичні потоки сукупності асинхронних двигунів споживачів від ланки витоку струму на землю, що створена тілом людини при доторканні до елементів електромережі. Наведений пристрій контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі дільниці шахти забезпечує підвищення електробезпеки експлуатації шахтного дільничного електротехнічного комплексу за рахунок визначення наявності струму у відхідному транзитному силовому приєднанні при відсутності струму у вводному кабелі шляхом формування команди на примусове відключення силового контактора, чим відокремлюється вплив зворотних енергетичних потоків сукупності асинхронних двигунів споживачів дільниці шахти на ланку витоку струму на землю після захисного відключення мережі, що дає змогу підвищити електробезпеку її експлуатації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Пристрій контакторної комутації асинхронного двигуна в електромережі технологічної дільниці, що містить блок дистанційного управління контактором, кабельний ввід, приєднаний до силової контактної групи контактора, який відрізняється тим, що пристрій додатково постачений блоками контролю величини фазних струмів, вузлами порівняння з нульовим рівнем сигналу, логічним елементом "Виключне АБО", одновібратором та виконавчим елементом, при цьому до кабельного вводу підключені блоки контролю величини фазних струмів вводного кабелю та відхідного транзитного силового приєднання, виходи обох блоків контролю величини фазних струмів приєднані до вузлів порівняння з нульовим рівнем сигналу, а виходи цих вузлів підключені до входів логічного елемента "Виключне АБО", вихід якого приєднаний до входу одновібратора, вихід якого через виконавчий елемент приєднаний до входу блока дистанційного управління контактором. 3 UA 67902 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4