Технологический процесс добычи угля в очистном забое является основным процессом в технологии подземной добычи угля на шахте. От его ритмичной работы во многом зависит степень использования оборудования всех последующих технологических процессов, экономические показатели предприятия. Автоматизация производственных процессов особенно актуальна для горной промышленности, которая испытывает постоянное усложнение условий добычи полезного ископаемого, связанное с переходом к разработке пластов меньшей мощности и на более глубоких горизонтах.
Создание устройства автоматического контроля сопротивления изоляции шахтного электрооборудования а также, проектирование системы автоматизации определения места повреждения шахтного кабеля задача необходимая.
Важнейшей задачей работы является применение современной диагностической техники выявляющей на ранней стадии дефекты и предрасположенность к повреждению изоляции шахтного электрооборудования .
Планируемой научной новизной является разработка устройства автоматического контроля сопротивления изоляции шахтного электрооборудования на коком - нибудь из микроконтроллеров семейства Atmel.
Практической ценностью будет предполагаемое внедрение разработок в технические образцы очистной техники.
Наименее надежной составной единицей асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором является обмотка статора. с взгляда надежности она представляет систему, все елементы которой объеденены логично последовательно и резервирование отсутствует, поэтому возможность отсутствия пробоя обмотки общепромышленных и взрывозащищенных асинхронных двигателей составляет:
Hоб(t) = HB(t) HК(t) Hмф(t) , (1)
где НВ(t) – вероятность отсутствия пробоя витковой изоляции; Нк(t) - вероятность отсутствия пробоя корпусной изоляции; Нмф(t) - вероятность отсутствия пробоя межфазной изоляции.
Отсюда средний ресурс обмотки статора асинхронного двигателя до капитального ремонта Тоб.до определяется по формуле:
Тоб.до = Ноб(t) d t, (2)
Как параметр, характеризующий прочность изоляции, принято пробивное напряжение uпр ее елемента с учетом его смены при старении, а характеризующий нагрузку – поданное к элементу електрическое напряжение.
Распределение пробивного напряжения елементов изоляции обмоток согласуется с распределения І типу для минимальных членов вариацинного ряда. Отсюда, вероятность отсутствия пробоя данного вида изоляции обмотки статора (витковой, корпусной или междуфазной) определяется по формулам:
Hi = CHi e xp (-exp Guзi), (3)
Hi = CHi e xp (-exp Guзi), (4)
G uзi = B uзi (Кi* Ккф* М* 1,41* uф-guзi), (5)
guзi = Kuмп * ui (t) + Gm/B uзi, (6)
b uзi = Gm / Si (t), (7)
ui (t) = uo * Kv , (8)
Si(t) = So * Ks, (9)
где Guзi - нормированная переменная; Кі - среднее перенапряжения; Uі - среднее пробивное напряжение изоляции; Sі - среднее квадратичное отклонение пробивного напряжения; М - коэффициент, учитывающий уровень влияющего напряжения, что приводиться на паре рядом расположенных витков всыпной катушки, а также воздействие дефектов витковой изоляции при данном напряжении в эксплуатации; Кимп - коэффициент импульсной прочности изоляции Uзі , guзі- параметры распределения І-го типа пробивного напряжения изоляции ; m ,Gm - табличное среднее значение и среднее квадратичное отклонение нормирующей функции распределения І-го типу; uo , Кs - коэффициенты регрессии параметров распределения пробивного напряжения элементов изоляции от времени эксплуатации; Кф - средняя часть коммутационных перенапряжений, приходящаяся на одну катушку обмотки. Коэффициенты Кі для каждого из трех видов изоляции рассчитываются отдельно.
Экспериментальные зависимости Кимп от времени t для разных видов изоляции равны:
а) витковая эмалевая полиэфирная
Кимп = 0.78 exp (-0,0000316 t) ;
б) витковая эмалевая полиэфиримидная
Кимп = Кимп = 0.96 exp (-0.0000035 t) ;
в) корпусная и межфазная микалентная
Кимп = 1.3 exp (-0.0000096 t) ;
г) корпусная и межфазная типа монолит
Кимп = 1.6 exp (-0.000013 t) .
Особенностью эксплуатации рудничных асинхронных двигателей является контроль сопротивления изоляции Rиз обмотки статора аппаратами защиты от утечек тока. При его снижении до критического значения Rк и увеличения тока утечки аппарат отключает двигатель, то есть фиксирует отказ. Поэтому вероятность безотказной работы обмотки статора рудничных асинхронных двигателей определяется по формуле:
Роб = Ноб Р(Rк) , (10)
где Р(Rк) - вероятность сбережения Rиз выше Rк.
Как показали исследования, сопротивление изоляции имеет логарифмически нормальное распределение, поэтому вероятность сбережения сопротивления изоляции выше критичного значения определяется по формулам:
Р(Rк) = Fо (lgR-lgRk/Gk) (11)
lg R = 1/n * lgRi, (12)
где Rі - сопротивление изоляции обмотки на корпус і-го асинхронного двигателя в результате испытаний на влагостойкость выборки из n примеров; n - количество испробованных на влагостойкость асинхронных двигателей; GR - среднее квадратичное отклонение нормированной функции распределения І-го типу.
Рисунок 1. Этапы старения изоляции.
Периоды: t0 - ввод в эксплуатацию; t0 – t1 – Нормальное старение; t1 – t2 – ускоренное старение под влиянием нерациональной эксплуатации и недостаточного ухода; t2 – скачкообразное старение (перегрузка, перенапряжение …); t2 – t3 – ускоренное старение “ослабленной” изоляции; t2 – t3 – замедленное старение после ремонто- профилактических мероприятий; t4 – скачкообразное старение при аварии; t4 – t6 – ускоренное старение ; t5 – начиная с этого момента следует быть готовым к аварии; t6 – окончание срока службы.