Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment
Для комбінованих мереж установок плазмового розширення свердловин виявилося неможливим застосувати пристрою захисного відключення, раніше розроблені для кабельних мереж змінного струму й контактних мереж постійного струму, тому що перші з них підпадали під вплив робочого змінного струму комбінован...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Геотехнічна механіка |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137289 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment / V.G. Klyushnik, V.Ya. Osennij // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 119. — С. 34-41. — Бібліогр.: 7 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-137289 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1372892025-02-09T20:35:15Z Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment Дослідження перехідних характеристик плазмового обладнання у шахтних електричних системах Исследование переходных характеристик плазменного оборудования в шахтных электрических системах Klyushnik, V.G. Osennij, V.Ya. Для комбінованих мереж установок плазмового розширення свердловин виявилося неможливим застосувати пристрою захисного відключення, раніше розроблені для кабельних мереж змінного струму й контактних мереж постійного струму, тому що перші з них підпадали під вплив робочого змінного струму комбінованої мережі. Викладені результати дослідження режимів електричної системи рудничної плазмової установки при виникненні однополюсних витоків на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. При аналізі використана нелінійна модель силового напівпровідникового перетворювача установки, що враховує струми генерації зворотнозмінних діодів цього перетворювача. Така модель дозволяє визначити струми однополюсного витоку напруги дотику в електричних системах із кремнієвими вентилями, для яких величина струму генерації на три порядки перевищує зворотний струм неосновних носіїв заряду. Показано, що опор ізоляції і ємності фаз стосовно землі ланцюгів живлення силового напівпровідникового перетворювача суттєво впливають на процеси, що протікають в електричній системі установки при однополюсних замиканнях на землю і витоках на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. Проаналізовані результати експериментальних досліджень, виконаних на досвідчене-промислової плазмовій установці в умовах залізорудних шахт Криворізького басейну. Виявлене, що відносно високий питомий опір залозистих кварцитів, що добуваються в цьому басейні, сприяє формуванню аварійних режимів у комбінованих мережах живлення плазмотронів, що суттєво відрізняються від тих, що мають місце в загальнопромислових плазмових установках. Тому для забезпечення електробезпечності експлуатації рудничних плазмових установок в умовах залізорудних підприємств необхідне використання високочутливих спрямованих струмових захистів. Для комбинированных сетей установок плазменного расширения скважин оказалось невозможным применить устройства защитного отключения, ранее разработанные для кабельных сетей переменного тока и контактных сетей постоянного тока, так как первые из них подвергались влиянию рабочего переменного тока комбинированной сети. Изложены результаты исследования режимов электрической системы рудничной плазменной установки при возникновении однополюсных утечек на землю в цепи питания плазмотрона. При анализе использована нелинейная модель силового полупроводникового преобразователя установки, учитывающая токи генерации обратносменных диодов этого преобразователя. Такая модель позволяет определить токи однополюсной утечки напряжения прикосновения в электрических системах с кремниевыми вентилями, для которых величина тока генерации на три порядка превышает обратный ток неосновных носителей заряда. Показано, что сопротивления изоляции и емкости фаз по отношению к земле цепей питания силового полупроводникового преобразователя существенно влияют на процессы, протекающие в электрической системе установки при однополюсных замыканиях на землю и утечках на землю в цепи питания плазмотрона. Проанализированы результаты экспериментальных исследований, выполненных на опытнопромышленной плазменной установке в условиях железорудных шахт Криворожского бассейна. Выявлено, что относительно высокое удельное сопротивление железистых кварцитов, добываемых в этом бассейне, способствует формированию аварийных режимов в комбинированных сетях питания плазмотронов, существенно отличающихся от тех, что имеют место в общепромышленных плазменных установках. Поэтому для обеспечения электробезопасности эксплуатации рудничных плазменных установок в условиях железорудных предприятий необходимо использование высокочувствительных направленных токовых защит. For the combined networks of options of plasma expansion of mining holes appeared impossible to apply the devices of protective disconnection, before developed for the cable networks of alternating current and contact networks of direct current, because first from them were under influence of working alternating current of the combined network. Presented are the results of research of a plasma devices electrical network modes under the rising of single pole leakages to the earth in the supply line of a plasmatron. A non-linear model of a semiconductor converter taking into account currents of back bias diodes of this converter is used. Experimental data received with a pilot plasmatron in the conditions of the Krivoy Rog iron-ore mines have been analysed, and it has been found that a relatively high specific resistance of ferruginous quartzites helps to formate emergency operations in combined supply lines of plasmatrons, which have essential differences in comparison with conventional ones. That is why for electric safety of plasmatrons for iron ore mines it is necessary to apply a high sensitivity directed current protection, which control, to raise selectivity, stable and transitional values of leakage currents. An estimation of the current value in single pole leakage when the current takes place under normal plasmatron operations and under the absence of isolation failure in the plasmatron supply line leading to lowering of the resistance of this isolation to the relation to the earth has been made. 2014 Article Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment / V.G. Klyushnik, V.Ya. Osennij // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 119. — С. 34-41. — Бібліогр.: 7 назв. — англ. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137289 621.31:621.316.9:622.002.5:533.9 en Геотехнічна механіка application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
English |
| description |
Для комбінованих мереж установок плазмового розширення свердловин виявилося неможливим застосувати пристрою захисного відключення, раніше розроблені для
кабельних мереж змінного струму й контактних мереж постійного струму, тому що перші з
них підпадали під вплив робочого змінного струму комбінованої мережі. Викладені результати дослідження режимів електричної системи рудничної плазмової установки при виникненні однополюсних витоків на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. При аналізі використана нелінійна модель силового напівпровідникового перетворювача установки, що враховує струми генерації зворотнозмінних діодів цього перетворювача. Така модель дозволяє визначити струми однополюсного витоку напруги дотику в електричних системах із кремнієвими вентилями, для яких величина струму генерації на три порядки перевищує зворотний
струм неосновних носіїв заряду. Показано, що опор ізоляції і ємності фаз стосовно землі ланцюгів живлення силового напівпровідникового перетворювача суттєво впливають на процеси, що протікають в електричній системі установки при однополюсних замиканнях на землю і витоках на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. Проаналізовані результати експериментальних досліджень, виконаних на досвідчене-промислової плазмовій установці в умовах залізорудних шахт Криворізького басейну. Виявлене, що відносно високий питомий опір
залозистих кварцитів, що добуваються в цьому басейні, сприяє формуванню аварійних режимів у комбінованих мережах живлення плазмотронів, що суттєво відрізняються від тих,
що мають місце в загальнопромислових плазмових установках. Тому для забезпечення електробезпечності експлуатації рудничних плазмових установок в умовах залізорудних підприємств необхідне використання високочутливих спрямованих струмових захистів. |
| format |
Article |
| author |
Klyushnik, V.G. Osennij, V.Ya. |
| spellingShingle |
Klyushnik, V.G. Osennij, V.Ya. Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Klyushnik, V.G. Osennij, V.Ya. |
| author_sort |
Klyushnik, V.G. |
| title |
Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment |
| title_short |
Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment |
| title_full |
Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment |
| title_fullStr |
Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment |
| title_full_unstemmed |
Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment |
| title_sort |
research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/137289 |
| citation_txt |
Research of transient performance in electric systems of mine plasmas equipment / V.G. Klyushnik, V.Ya. Osennij // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2014. — Вип. 119. — С. 34-41. — Бібліогр.: 7 назв. — англ. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT klyushnikvg researchoftransientperformanceinelectricsystemsofmineplasmasequipment AT osennijvya researchoftransientperformanceinelectricsystemsofmineplasmasequipment AT klyushnikvg doslídžennâperehídnihharakteristikplazmovogoobladnannâušahtnihelektričnihsistemah AT osennijvya doslídžennâperehídnihharakteristikplazmovogoobladnannâušahtnihelektričnihsistemah AT klyushnikvg issledovanieperehodnyhharakteristikplazmennogooborudovaniâvšahtnyhélektričeskihsistemah AT osennijvya issledovanieperehodnyhharakteristikplazmennogooborudovaniâvšahtnyhélektričeskihsistemah |
| first_indexed |
2025-11-30T13:38:35Z |
| last_indexed |
2025-11-30T13:38:35Z |
| _version_ |
1850222753214365696 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
34
УДК 621.31:621.316.9:622.002.5:533.9
Klyushnik V.G., Ph.D. (Tech.), Associate Professor
(DonSTU)
Osennij V. Ya., M.S. (Tech)
(IGTM NAS of Ukraine)
RESEARCH OF TRANSIENT PERFORMANCE IN ELECTRIC
SYSTEMS OF MINE PLASMAS EQUIPMENT
Клюшнік В.Г., канд. техн. наук, доцент
(ДонДТУ)
Осінній В.Я., інженер
(ІГТМ НАН України)
ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕХІДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАЗМОВОГО
ОБЛАДНАННЯ У ШАХТНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИСТЕМАХ
Клюшник В.Г., канд. техн. наук, доцент
(ДонГТУ)
Осенний В.Я., инженер
(ИГТМ НАН Украины)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ПЛАЗМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ШАХТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ
Abstract. For the combined networks of options of plasma expansion of mining holes appeared
impossible to apply the devices of protective disconnection, before developed for the cable net-
works of alternating current and contact networks of direct current, because first from them were
under influence of working alternating current of the combined network. Presented are the results of
research of a plasma devices electrical network modes under the rising of single pole leakages to the
earth in the supply line of a plasmatron. A non-linear model of a semiconductor converter taking
into account currents of back bias diodes of this converter is used. Experimental data received with
a pilot plasmatron in the conditions of the Krivoy Rog iron-ore mines have been analysed, and it has
been found that a relatively high specific resistance of ferruginous quartzites helps to formate emer-
gency operations in combined supply lines of plasmatrons, which have essential differences in
comparison with conventional ones. That is why for electric safety of plasmatrons for iron ore
mines it is necessary to apply a high sensitivity directed current protection, which control, to raise
selectivity, stable and transitional values of leakage currents. An estimation of the current value in
single pole leakage when the current takes place under normal plasmatron operations and under the
absence of isolation failure in the plasmatron supply line leading to lowering of the resistance of
this isolation to the relation to the earth has been made.
Keywords: transition procession, current of escape, diode, resistor and rectifier.
PREFACE
Preparation of charge cavities for placing of explosives in a iron-ore array is an
important technological link at explosive works. In the strong magnetyte quartzites of
mines Kryvbassa creation of caldron cavities is presently possible only by a technical
plasma method with the use of electro-arc plazmatrons (EAP) in quality the executive
____________________________________________________________________
© В.Г. Клюшник, В.Я. Осенний, 2014
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
35
working branch of rock machine – setting of plasma expansion of mining holes
(SPEMH).
Application SPEMH of large power 150-200 kvt [1] in mining industry requires
the safe EAP external environments. The results of experimental researches during
work of the EAP mine showed that at the casual touch to some from 3th phases
which a current flows on, branches fyder submachine gun is the magnetic allowing is
setting, mine network 0,66 Kv exists shock hazard transitional processes arising up in
the chain of loss under act of pulsating electrical arc [2,3].
It should be noted, that development and test of different modifications of the
SPEMH options and working off the technological processes of destruction of strong
ores in the Kryvbass mines passed ahead development of facilities of defense from
the ground leakage, and the questions of safety decided on motion of the SPEMH test
and introduction of technologies of ore-breaking of strong ores on a chamber, driving
of the horizontal and vertical working of a different setting.
1. INTRODUCTION
Electric power of up-to-date mine plasma device is supplied from step-down
transformer through semi-conductor (siliceous) rectifier. All these elements are elec-
trically connected with each other and create combined electric system with three-
phase alternating voltage with isolated neutral wire before rectifier and with direct
voltage and insolated poles after it [1].
It is difficult to provide electro safety of personnel and control of insulation state
of electric circuits in such systems due to difficulties in the detection of low-value
current of single pole escape on the background of high-value current of plasmatron
and comparable currents of technological escape from the case of plasmatron. Ca-
bling between elements of mine plasma devices with the length of several tens of me-
ters gives considerable electrical capacitance (of 10-1 μF order) of phases and poles of
plants relative to the earth. All above factors in combination with high value resis-
tance, of 10-5 Ohm order, of escape current contours to the earth lead to formation of
very durable transient processes with single phase and single pole ground connection
and disconnection.
2. METHODS
High-value resistance of escape current contours that are caused by high-level
specific resistance of solid rocks like ferriferous quartzites with high effectiveness of
usage of plasma plants and frequent usage of idling modes of rectifier of plant in aux-
iliary operations when the arc in plasmatron doesn’t burn, are the cause of strong in-
fluence on values and character of changes in time of escape current to earth of for-
ward and reverse diode resistances of semiconductor rectifier. Thus, the simplest
model of semiconductor diode in the form of unistor [3], when resistance of diode is
not taken into consideration at direct bias of its p-n junction and is assumed equal to
infinity of its resistance at reverse bias of its p-n junction, does not suit for creation of
mathematical model of electric system of mine plasma devices. Consideration of
semiconductor gates is more adequate when used for analysing semiconductor con-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
36
verters [4] for which idling modes are more typical. However, in mine plasma de-
vices the range of changes of forward current of diodes is significantly wider if com-
pare with instrument transducers due to operational modes of plasmatron when for-
ward currents of diodes are close to their nominal currents. Besides, consideration of
cubic resistance of diode base is needed with high level of injection [3]. Significant
reverse voltage (hundreds of volts) on power rectifier diodes of mine plasma plant
leads to occurring of generation current Ig in reverse-biased p-n junction, which can
be considered as proportional to the value of voltage on p-n junction due to Early ef-
fect [2, 3].
3. RESULTS
Taking into consideration all above-mentioned non-linear model of diode of
semiconductor rectifier was used in this work. This model takes into account peculi-
arities of the volt-ampere characteristic of siliceous power diodes used in above-
mentioned plants; and such peculiarities are essential for established and transitional
processes. Current of diode at forward bias of p-n-junction defined by ratio [2, 3]:
( )10 −= dcueIi λ , (1)
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+⋅⋅=
n
np
p
pn
L
Dn
L
Dp
qSI0 , (2)
kT
q
=λ (3)
where q – is a value of electron charge; k – is Boltzmann’s constant; T – is absolute
temperature of p-n junction; S – is a square of p-n junction; pn – is concentration of
holes in semiconductor of n-type; np – is concentration of electrons in semiconductor
of n-type; Dn, Dp – are coefficients of diffusion of electrons and holes, respectively;
Lp – average length of diffusion of holes in n-area; Ln – average length of diffusion of
electrons in p-area; udc - voltage on p-n junction.
Voltage on p-n junction is defined by the voltage on diode uD, which takes into
account voltage drop on cubic resistance of base RB with evident ratio
BDdc Riuu ⋅−= (4)
Value of resistance of base RB is considered as a constant, independently on the
level of injection of neon carriers in base-area. Resistance of diode with straight bias
of p-n junction is
( ) 1
1
0 −
⋅== − BD iRu
DD
fB
eI
u
i
uR λ (5)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
37
With reducing of the value of straight current through diode i, values of UD and
RfB increases, respectively. If i = 0 in (5) and (1) we can get:
( ) BB
i
fB
i
fB R
I
R
Ii
RR +=⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+
+
==
→→ 0000
0
11limlim λλ
(6)
As in reverse current of siliceous diode the component Ig is predominated and be-
cause it is caused by generation of pair “electron-hole” in volume of p-n junction, we
will consider reverse resistance of such diode as a constant in the whole range of tol-
erated reverse voltages of the diode
BB
D
BB i
uR 0= , (7)
where uD0 – is absolute value of reverse current of diode; iBB – is a value of reverse
current through diode at voltage uD0.
Comparing (6) with (7) and taking into account that Ig/I0 ≈ 103 as well as 1/λ =
0.025 V at T = 300 K it can be seen that RfB ≈ RBB, i.e. resistance p-n junction at
starting space of volt-ampere characteristic will be of the same order with resistance
of reverse-biased p-n junction of this diode with straight current passing through this
diode.
Influence of capacitance between anode and cathode of diode can be disregarded
when frequency of supply voltage is close to 50 Hz; in this case its equivalent circuit
can have a form presented in the Fig. 1. On this figure VD1, VD2 are ideal diodes-
unistors, RfB0 is a nonlinear resistor, resistance of which is changed according to ratio
of (5), RBB is a linear resistor, resistance of which is defined by equation (7).
ifB
VD1 VD2
RfB RBB
Figure 1 – Equivalent circuit of siliceous power diode
Total resistance of the circuit (Fig. 1) is defined by singular function in the form
of
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
38
2
1sgn
2
1sgn −
+
+
= D
BB
D
fBD
u
RuRR , (8)
where
⎩
⎨
⎧
<−
>
=
01
01
sgn
D
D
D uif
uif
u - is Kroneker’s symbol
uD > 0 corresponds to forward bias of p-n junction of diode.
For calculation of established and transitional processes let’s represent electric
system of mine plasma plant as an equivalent circuit with concentrated parameters,
shown on the Fig. 2
u 0
C1dc
C2dc
+
-C1 C2 C3
R2 R1 R2
u 2
dc
u 1
dc
~
~
~
u2
u1
u3
VD2
VD1
VD3
VD5
VD4
VD6 R
2d
c
R
1d
c
Figure 2 – Equivalent circuit of mine plasma devices
Transformer substation feeding the plant creates three-phase system of voltages
u1, u2, u3. Output winding of transformer is switched on according to the circuit with
insulted neutral wire together with cable connecting transformer substation with
plasma plant, it has active resistance of earthing insulation R1, R2, R3 and capacitance
C1, C2, C3 relative to the earth. On output of converter the wires and cables connect-
ing converter with plasmatron have active resistance of earthing insulation R1, R2dc
and capacitance C1dc, C2dc relative to the earth. Converter is based on three-phase
bridge circuit with power siliceous gates VD1-VD6.
Due to essential non-linearity of diodes VD1-VD6 we analyze established and
transitional processes with instant values of current and voltage in the circuit (Fig. 2).
Parameters of diodes in (5) and (6) are defined through voltages on these diodes and
voltage of contact with poles and phases of electric system are input values for de-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
39
vices of personnel security from electric injuries. And, at last, system (Fig. 2) con-
tains a great number of independent contours and relatively not great number of
nodes. So it is reasonable to fulfill analysis with the help of method of node voltage.
Figure 2 demonstrates node voltage, which allows defining the mode of system
operation and parameters of its non-linear elements. According to the second
Kirchhoff’s law, voltages on diodes VD1-VD3 can be defined by equations:
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
+−=
+−=
+−=
0133
0122
0111
uuuu
uuuu
uuuu
dcD
dcD
dcD
(9)
and similarly for diodes VD4-VD6:
⎪
⎭
⎪
⎬
⎫
+−=−
+−=−
+−=−
0236
0225
0214
uuuu
uuuu
uuuu
dcD
dcD
dcD
(10)
Minus sign in the left parts of equations (10) takes into account opposite polarity
of switching-on of diodes VD4-VD6 relative to VD1-VD3.
Full volume of currents of escape through insulation (taking into account their ca-
pacitance components) are defined by node voltage in equations recorded on the basis
of the first Kirchhoff’s law:
dc
dcdc
dcdc R
u
dt
duСi
1
11
11 += (11)
for current of escape from positive pole and
dc
dcdc
dcdc R
u
dt
duСi
2
22
22 += (12)
for current of escape from negative pole.
For circuit on the figure 2 current of one-pole escapes i1dc, i2dc is earthed through
resistance and capacitance of phases of cable feeding converter, so values of this cur-
rent must take into account parameters of R1, R2, R3, C1, C2, C3.
4. CONCLUSION
Experimental-industrial operation of mine plasma devices at Krivorozhsky iron-
ore basin demonstrate that it is necessary to differ two modes of one-pole escapes to
the earth due to great specific resistance of ferriferous quartzites, which were used for
plant’s operation: escape through earthing and rocks, where the plant was installed,
and escapes to the case of the plant, which was metallically connected with earthing
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
40
contour of working place of enterprise. The second type of escapes is more dangerous
for personnel.
Defining of current of one-pole escapes outside the plat’s case, i.e. escapes from
connecting cables and from case of plasmatron, is more important for personnel secu-
rity. So apparatus of protection from one-pole escapes must be of directional effect
and this will allow adjusting the operational current of plasmatron and technological
escapes from its case.
Significant specific resistance of rocks where the plant operates, and compara-
tively small space of contact between case of plasmatron and rocks limit the values of
technological current of one-pole escapes on the level of several milliampere with
operational voltage of DC up to 800-900V.
–––––––––––––––––––––––––––––
REFERENCES
1. Osenny, V.Ya. (2012), “Leading of working in strong ores with the use of deep mining holes”,
USYV, News-letter, no. 4, pp. 12-18.
2. Klyushnyk, V.G., Osenny, V.Ya. (2011), “Leakages the electric systems of feed of arc plazmotrons”,
Geotehnicheskaya Mehanika [Geo-Technical Mechanics], no. 22, pp. 64-67.
3. Bulat, A.F., Shvydkiy, N.I., Klyushnyk, V.G., Osenny V.Ya. (2005), “Researches of transitional
processes in the electric systems of mine plasma options”, Mechanics of elastomers, Tez. dokl. of VI Interna-
tional symposium, IGTM NAS of Ukraine, Dnepropetrovsk, 22-24 November, p. 6.
4. Kolosuk, V.P. (1980), Zaschitnoe otklyuchenie rudnichnyih ustanovok [Alarm disconnection of mine
devices], Nedra, Moscow, Russia.
5. Abkevich, I.I., Akimov, Yu.S., Andronov, V.L., et al. (1968), Poluprovodnikovyie diodyi. Parametryi,
metodyi izmereniy [Semiconductor diodes. Parameters, methods of measuring], Sovetskoe radio, Moscow,
Russia.
6. Osadchiy, Yu.F., et al. (2000), Analogovaya i tsifrovaya elektronika [Analogue and digital electron-
ics], Translated by Gludkyn, O.P. (ed.), Telecom, Moscow, Russia.
7. Klaasen, K.B. (1996), Electronic measurement and instrumentation, Cambridge, Cambridge Univer-
sity Press, USA.
–––––––––––––––––––––––––––––
About the authors
Osenniy Valentin Yakovlevich, Researcher in Department of Mineral Mining at Great Depths, M.S.
Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under the National Academy of Science of Ukraine (IGTM,
NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine, nanu@igtm.dp.ua
Klyushnik Viktor Grigorevich, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor of Dni-
prodzerzhynsk State technical university, science@dstu.dp.ua
–––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. Для комбінованих мереж установок плазмового розширення свердловин ви-
явилося неможливим застосувати пристрою захисного відключення, раніше розроблені для
кабельних мереж змінного струму й контактних мереж постійного струму, тому що перші з
них підпадали під вплив робочого змінного струму комбінованої мережі. Викладені резуль-
тати дослідження режимів електричної системи рудничної плазмової установки при виник-
ненні однополюсних витоків на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. При аналізі викори-
стана нелінійна модель силового напівпровідникового перетворювача установки, що врахо-
вує струми генерації зворотнозмінних діодів цього перетворювача. Така модель дозволяє ви-
значити струми однополюсного витоку напруги дотику в електричних системах із кремніє-
вими вентилями, для яких величина струму генерації на три порядки перевищує зворотний
струм неосновних носіїв заряду. Показано, що опор ізоляції і ємності фаз стосовно землі ла-
нцюгів живлення силового напівпровідникового перетворювача суттєво впливають на про-
цеси, що протікають в електричній системі установки при однополюсних замиканнях на зем-
лю і витоках на землю в ланцюзі живлення плазмотрона. Проаналізовані результати експе-
mailto:nanu@igtm.dp.ua�
mailto:science@dstu.dp.ua�
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2014. №119
41
риментальних досліджень, виконаних на досвідчене-промислової плазмовій установці в умо-
вах залізорудних шахт Криворізького басейну. Виявлене, що відносно високий питомий опір
залозистих кварцитів, що добуваються в цьому басейні, сприяє формуванню аварійних ре-
жимів у комбінованих мережах живлення плазмотронів, що суттєво відрізняються від тих,
що мають місце в загальнопромислових плазмових установках. Тому для забезпечення елек-
тробезпечності експлуатації рудничних плазмових установок в умовах залізорудних підпри-
ємств необхідне використання високочутливих спрямованих струмових захистів.
Ключеві слова: перехідні процеси, струм витоку, діод, резистор і випрямляч.
Аннотация. Для комбинированных сетей установок плазменного расширения скважин
оказалось невозможным применить устройства защитного отключения, ранее разработанные
для кабельных сетей переменного тока и контактных сетей постоянного тока, так как первые
из них подвергались влиянию рабочего переменного тока комбинированной сети. Изложены
результаты исследования режимов электрической системы рудничной плазменной установки
при возникновении однополюсных утечек на землю в цепи питания плазмотрона. При анали-
зе использована нелинейная модель силового полупроводникового преобразователя установ-
ки, учитывающая токи генерации обратносменных диодов этого преобразователя. Такая мо-
дель позволяет определить токи однополюсной утечки напряжения прикосновения в элек-
трических системах с кремниевыми вентилями, для которых величина тока генерации на три
порядка превышает обратный ток неосновных носителей заряда. Показано, что сопротивле-
ния изоляции и емкости фаз по отношению к земле цепей питания силового полупроводни-
кового преобразователя существенно влияют на процессы, протекающие в электрической
системе установки при однополюсных замыканиях на землю и утечках на землю в цепи пи-
тания плазмотрона. Проанализированы результаты экспериментальных исследований, вы-
полненных на опытнопромышленной плазменной установке в условиях железорудных шахт
Криворожского бассейна. Выявлено, что относительно высокое удельное сопротивление же-
лезистых кварцитов, добываемых в этом бассейне, способствует формированию аварийных
режимов в комбинированных сетях питания плазмотронов, существенно отличающихся от
тех, что имеют место в общепромышленных плазменных установках. Поэтому для обеспече-
ния электробезопасности эксплуатации рудничных плазменных установок в условиях желе-
зорудных предприятий необходимо использование высокочувствительных направленных то-
ковых защит.
Ключевые слова: переходные процессы, ток утечки, диод, резистор и выпрямитель.
Статья поступила в редакцию 15.06.2014
Рекомендовано к печати д-ром техн. наук В.Г. Шевченко
|