Управление электромагнитным состоянием асинхронной машины как способ ограничения параметров обратного энергетического потока

Екатерина Сергеевна Дубинка, Константин Николаевич Маренич

Аннотация


Исследованы технические возможности способа ограничения параметров обратного энергетического потока асинхронного двигателя как средства управления его электромагнитными параметрами на основе применения короткозамыкаемой обмотки статора. Это обусловлено необходимостью подавления обратной ЭДС асинхронного двигателя многомашинного электротехнического комплекса (ЭТК) участка шахты, находящегося в состоянии свободного выбега после защитного отключения электросети.

Установлено, что в подобных ЭТК асинхронные машины средней и большой мощности способны создавать продолжительные по времени обратные энергетические потоки, наличие которых создает прецедент поддержания опасного состояния электротехнического комплекса в том случае, если причиной защитного отключения стало короткое замыкание в силовом присоединении или утечка тока на землю. Известные и разработанные в настоящее время технические средства выявления аварийного состояния электросети автономными средствами действуют на основе контроля параметров со стороны присоединений двигателей, что определяет практическую актуальность представленного исследования в области рационального направления технической реализации устройства подавления обратных энергетических потоков.

Основная идея статьи раскрыта в обосновании структуры модели асинхронного двигателя, представленного как электрогенерирующее звено с дополнительной обмоткой статора, предназначенной для формирования воздействия в отношении электромагнитных параметров двигателя. Исследованы процессы, происходящие при создании короткого замыкания в указанной обмотке с учетом существующих типоразмеров силовых трансформаторов, применяемых в современных ЭТК участка шахты и кабельной сети. Определены параметры дополнительной обмотки статора, позволяющие снизить до безопасных значений токи и напряжения в цепи действия обратных энергетических потоков АД и продолжительность существования обратной ЭДС на безопасном уровне.


Ключевые слова


электротехнический комплекс; асинхронный двигатель; электромагнитные параметры; обратный энергетический поток; ограничение; моделирование

Полный текст:

PDF

Литература


Riman Ya.S. Zashchita podzemnykh elektricheskikh ustanovok ugol'nykh shakht [Protection of Under-ground Electric Installations of Coal Mines]. Moscow, Nedra, 1977. 206 p.

Pіvnjak G.G., Vinoslavs'kij V.M., Ribalko A.Ya., Nesen L.І. Perehіdnі procesi v sistemah el-ektropostachannja: pіdruchnik dlja vuzіv [Transition Processes in Power Supply Systems: Textbook for Uni-versities]. Dnіpropetrovs'k, NGU Publ., 2002, 579 p.

Berryann R.J., Voelker J.A. Evolution of Longwall Mining and Control Systems in the United States. Mine Safety and Health Administration, Division of Electric Safety, Triadelphia, West Virginia, 2005. Avail-able at: https://pdfs.semanticscholar.org/6827/53887a0b319296f716beb11b9f01273115a1.pdf?_ga=2.1670840.803898779.1508794395-959523617.1508794395

Groh H. Explosion Protection: Electrical Apparatus and Systems for Chemical Plants, Oil and Gas Industry, Coal Mining. Amsterdam, London, Elsevier Butterworth-Heinemann, 2004. 524 p. DOI: 10.1016/B978-0-7506-4777-9.50016-9

Dzyuban V.S. Apparaty zashchity ot tokov utechki v shakhtnykh elektriche-skikh setyakh [Devices for Protection Against Leakage Currents in Mine Electrical Networks]. Moscow, Nedra Publ., 1982. 152 p.

Marenich K.N., Kovaleva I.V. [Synchronous Two-Way De-Energizing of the Damaged Cable Section of the Mine District Power Network]. Ugol' Ukrainy: nauchnyy zhurnal [Coal of Ukraine: a scientific journal], 2011, no. 5, pp. 53–54 (in Russ).

Marenich K.M., Vasilets S.V. [Substantiation of the Efficiency of Neutralization of Reverse EMF of Engines as a Way of Improving the Safety of Operation of the Electrical Engineering Complex of the Mine Site]. Tekhn. Elektrodinamіka [Technical Electrodynamics], 2009, no. 2, pp. 42–47. (in Ukr)

Marenich K.N. Teoreticheskie osnovy i printsipy primeneniya zashchitnogo obestochivaniya rudnich-nykh elektrotekhnicheskikh kompleksov: monografiya. [Theoretical Bases and Principles of Application of Protective De-Energization of Mine Electrotechnical Complexes: Monograph], Donetsk, 2015. 234 p.

Shishkin N.F. Bystrodejstvujushhaja zashhita shahtnyh setej ot zamykanija na zemlju [High-Speed Protection of Mine Networks From Ground Faults], Moscow: Gosgortehizdat Publ., 1960. 53 p.

Shishkin N.F. Bystrodejstvujushhaja zashhita ot tokov utechki na zemlju v setjah s izolirovannoj nejtral'ju naprjazheniem do 1000 V [High-speed Protection Against Earth Leakage Currents in Networks with Isolated Neutral Voltage up to 1000 V]. Moscow, IGD Publ., 1960. 50 p.

Kolosjuk V.P., Zhujkov P.K. [Increase of Fire and Explosion Safety of Mine Electric Power Supply Systems]. Vzryvnauch. trudov UkrNIIVJE [Explosion-Proof Electrical Equipment: collection of scientific pa-pers UkrNIIVE], 2008, pp. 99–116. (in Russ.)

Vol'dek A.I. Elektricheskie mashiny [Electric Machines]. Saint Petersburg, Energiya Publ., 1974. 840 p.

High voltage mining equipment for use underground: handbook. Sydney, N.S.W.: Standards Austral-ia, 2007. 68 p.

Nelson J.P., Sen P.K. System Grounding, Ground Fault Protection and Electrical Safety. IEEE Press Series on Power Engineering, Wiley-IEEE Press, 2009. 500 p.

Katsman M.M. Elektricheskie mashiny [Electric Machines]. Moscow, Akademiya Publ., 2001. 463 p.

Volotkovskij S.A., Razumnyj Ju.T., Pivnjak G.G. et al. Elektrosnabzhenie ugol'nyh shaht [Electric Power Supply for Coal Mines]. Moscow, Nedra Publ., 1984. 376 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power170405

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.