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El trabajo docente

Сontenido

1. La actualidad del trabajo

El transportador rascador de mina es un medio principal para transportar el macizo rocoso y para entregar las unidades funcionales del equipo tecnologico en el frente de trabajo de una mina de carbon. Las particularidades de la construccion de su cinta de transmicion (el uso de motor de induccion con el rotor del circuito cerrado y un enganche hidraulico con una velocidad incontrolable) provoca la aceleracion de alta intensidad de la cadena de arrastre (con un tiron al comienzo de la puesta en marcha) y la realizacion de las operciones de entrega a una velocidad alta (nominal). Todo esto representa un riesgo de lesion y requiere de personal el perfeccionamiento del diseno de la cinta de transmicion.

Una solucion tecnica eficaz en este sentido se puede considerar el uso de motores de induccion de dos velocidades, los que tienen velocidades sincronas 1500 rev.por minuto y 500 rev.por minuto. No obstante,la peculiaridad de su explotacion constituye en el hecho de que cuando el motor esta funcionando, en su devanado desconectado se esta creando la fuerza motriz electrica transformadora, la que representa un peligro potencial de ser afectado por la electricidad.

Teniendo en cuenta, de que unos estudios integros del factor de descargas electricas de la fuerza motriz electrica transformadora en el devanado desconectado del motor del tipo EKDVF que esta funcionando, no han sido realizados, la investigacion de los parametros de las fuerzas motrices electricas transformadoras en los devanados desconectados de los motores de induccion de dos velocidades en el contexto de la probabilidad de electrocucion a unas personas, representa una importancia cientifica y practica.

2. El objetivo del trabajo

El objetivo principal de este trabajo es mejorar la seguridad del funcionamiento del motor de induccion de dos velocidades como parte de la cinta de transmicion del transportador rascador de mina. El perfeccionamiento se puede lograrlo a base de los estudios de la funcion de electrocucion de la fuerza motriz electrica transformadora en el devanado desconectado. Ademas, es necesario justificar la estructura de los medios tecnicos que proporcionan la seguridad del servicio electrico.

3. Los objetivos de la investigacion:

  1. ejecutar un reviso analitico en el campo de los problemas de la construccion y explotacion de sistemas electricos de las areas tecnologicas de minas, incluyendo los medios y metodos de la proteccion de las personas contra descargas electricas;
  2. desarrollar e investigar un modelo matematico del complejo electrico de la unidad minera, teniendo en consideracion los parametros de las fuerzas motrices electricas transformadoras en los devanados desconectados de los motores de induccion de dos velocidades;
  3. justificar la estructura y los parametros de los medios tecnicos que proporcionan la seguridad del servicio electrico de los motores de induccion de dos velocidades en las condiciones de una mina;
  4. desarrollar un diagrama esquematico del dispositivo para proporcionar la seguridad electrica durante el funcionamiento de un motor de induccion de dos velocidades y elaborar unos requisitos de funcionamiento para este dispositivo.

4. La supuesta novedad cientifica

Un modelo matematico del complejo electrico de la unidad minera ha obtenido un desarrollo ulterior a base de aplicacion de los sistemas de ecuaciones diferenciales, el que se diferencia por la consideracion de la influencia de las fuerzas motrices electricas transformadoras en los devanados desconectados sobre los parametros de la corriente en las conductividades activas-capacitivas del aislamiento en unos cables de alimentacion conectadores.

Se han obtenido las dependencias funcionales de la magnitud de la corriente de fuga en el circuito a la tierra de la magnitud de la fuerza motriz electrica transformadora en el devanado desconectado del motor de induccion de dos velocidades, teniendo en cuenta la seccion y la longitutud del cable de la alimentacion electrica.

5. Princihal contenido del trabajo

La peculiaridad de un moderno complejo electrico de una mina consiste en el uso de motores de induccion de dos velocidades cada vez mas ampliamente utilizado. El objeto principal donde se usan tales motores es el transportador rascador de mina.

Las operaciones de entrega se realizan a una velocidad nominal que depende directamente del tipo del transportador rascador y vacila entre 1,08–1,2 metros por segundo. Con respecto a esto, en cuanto a las cintas de transmicion, las normas existentes han previsto el uso obligatorio de una velocidad de entrega, la cual no tiene que superar 1/3 parte de la velocidad nominal.

Estructuralmente, estos motores tienen dos devanados del estator con el numero diferente de pares polares (por ejemplo, 4 y 12) (la figura 1) [1, 2]. Dependiendo de cual devanado del estator esta en operacion,el motor es capaz de producir una velocidad sincrona de 1500 y 500 rev. por minuto [3].

El diseno de un motor de induccion de dos velocidades del tipo EDKVF

La figura 1 – El diseno de un motor de induccion de dos velocidades del tipo EDKVF

El esquema de la alimentacion electrica de un motor de induccion de dos velocidades esta presentada en la figura 2.

El esquema de la alimentacion de un motor de induccion de dos velocidades

La figura 2 – El esquema de la alimentacion de un motor de induccion de dos velocidades

La presencia de dos devanados del estator produce unos requisitos previos para apariencia de un efecto transformador en el caso cuando el uno de los devanados esta conectado. En este caso las condiciones potencialmente peligrosas tienen lugar.

Bajo condiciones de un laboratorio, los parametros de la fuerza motriz electrica transformadora en el devanado desconectado del estator mientras su otro devanado esta conectado a la red (la figura 3), han sido detectados [4].

Oscilogramas de la fuerza motriz electrica del estator en un motor de induccion de dos velocidades en devanados desconectados con “velocidad reducida”(a) y con “velocidad nominal”(b)

La figura 3 – Oscilogramas de la fuerza motriz electrica del estator en un motor de induccion de dos velocidades en devanados desconectados con “velocidad reducida”(a) y con “velocidad nominal”(b)

Consideremos la situacion cuando el transportador rascador funciona a una velocidad nominal. El cable que se utiliza es del tipo KGESH con una seccion de 25–70 mm cuadrados y una longitud de 10–300 metros [5]. Las resistencias activas del aislamiento son: 100 kohmios/fase, 50 kohmios/fase, y 31 kohmios/fase.

Basandonos en el analisis de la forma de la fuerza motriz electrica (figura 2), representaremos un modelo en el ordenador. Aceptaremos como la resistencia activa del escape de la electricidad una magnitud igual a 1 k ohmio [6]. El diagrama de bloques del modelo creado en el ordenador, esta representado en la figura 4.

El diagrama de bloques del modelo creado en el ordenador que demuestra los estudios del proceso del escape de la corriente a la tierra en un devanado desconectado con la velocidad reducida en el motor de induccion de dos velocidades, donde PA es amperimetro, Oc es osciloscopio, IP – unas fuentes de suministro adecuadas, Ryt – la resistencia activa del escape, Riz – la resistencia activa del aislamiento, Ciz f –la capacidad del aislamiento por fase

La figura 4 – El diagrama de bloques del modelo creado en el ordenador que demuestra los estudios del proceso del escape de la corriente a la tierra en un devanado desconectado con la velocidad reducida en el motor de induccion de dos velocidades, donde PA es amperimetro, Oc – es osciloscopio, IP – unas fuentes de suministro adecuadas, Ryt – a resistencia activa del escape, Riz – la resistencia activa del aislamiento, Ciz f – la capacidad del aislamiento por fase

Como el resultado de la simulacion de los procesos en una adhesion del motor de induccion de dos velocidades, una oscilogrma que demuestra la fuerza motriz electrica transformadora en un devanado de estator, ha sido obtenida (la figura 5).

Un fragmento de la oscilograma obtenido por un osciloscopio virtual

La figura 5 – Un fragmento de la oscilograma obtenido por un osciloscopio virtual

Los resultados de la simulacion estan resumidos en un grafico (la figura 6).

El grafico de los resultados de la corriente de escape

La figura 6 – El grafico de los resultados de la corriente de escape

El analisis de los resultados de la simulacion nos permite llegar a una conclusion siguiente: si una persona toca una fase del devanado desconectado en el motor de induccion de dos velocidades, el peligro de electrocucion puede surgir (la figura 7).

El contacto de una persona con conexiones diferenta de un motor de induccion de dos velocidades (animation de 15 cuadros, 5 ciclos de repeticion, 168 kb)

La figura 7 – El contacto de una persona con conexiones diferenta de un motor de induccion de dos velocidades (animation de 15 cuadros, 5 ciclos de repeticion, 168 kb)

Literatura aplicada

  1. Номенклатурный справочник продукции АО «Первомайский электромеханический завод имени Карла Маркса». – Донецк, 2003.
  2. Электродвигатель асинхронный типа ЭКВФ355L12/4. Руководство по эксплуатации ВГИЕ. 526726.002 РЭ.
  3. Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць ХІ науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 17–20 травня 2011 р. – Донецьк, ДонНТУ, 2011. – 306 с. Статья Мартынюк Л.В., студент; Маренич К.Н. Моделирование обратных энергетических потоков в отключенной обмотке статора двухскоростного двигателя с целью совершенствования защиты от утечек тока на землю.
  4. К.М. Маренич, Ю.В. Товстик, В.В. Турупалов, С.В. Василець, І.Я. Лізан. Автоматизований електропривод машин і установок шахт і рудників: навч. посібник для вузів / Під загальною редакцією К.М. Маренича. – Донецьк: ДонНТУ, Харків: УІПА, 2011. – 244 с.
  5. Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць ХІІ науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 17–20 травня 2012 р. – Донецьк, ДонНТУ, 2012. – 300 с. Статья Мартынюк Л.В., студент; Маренич К.Н. Исследование возможности электропоражающего фактора отключенной обмотки двухскоростного асинхронного двигателя при его эксплуатации в шахтной электросети.
  6. Аппараты защиты от токов утечки рудничные для сетей до 1200 В. Общие технические условия. ГОСТ 22929-78, 16 с.