Thiết bị điện mỏ (TBĐ)

Chia sẻ: Dinh Quang Hieu Hieu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

172
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khác với ngành công nghiệp khác việc trang bị cho ngành công nghiệp khai thác mỏ có những đặc điểm riêng do điều kiện môi trường và công nghệ quyết định. Các điều kiện đặc biệt đó đặt ra một loạt các yêu cầu về hình thức chế tạo, phương pháp lắp đặt và vận hành thiết bị điện.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết bị điện mỏ (TBĐ)

phÇn ii:thiÕt bÞ ®iÖn má (TB§) §Æc ®iÓm lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®iÖn má Kh¸c víi ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c viÖc trang bÞ cho ngµnh c«ng nghiÖp khai th¸c má cã nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng do ®iÒu kiÖn m«i trêng vµ c«ng nghÖ quyÕt ®Þnh. C¸c ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt ®ã ®Æt ra mét lo¹t c¸c yªu cÇu vÒ h×nh thøc chÕ t¹o, ph¬ng ph¸p l¾p ®Æt vµ vËn hµnh thiÕt bÞ ®iÖn. Nh÷ng ®Æc ®iÓm ®ã lµ: 1) §a sè c¸c m¸y mãc trong qu¸ tr×nh lµm viÖc thêng xuyªn hoÆc ®Þnh kú di chuyÓn theo tiÕn ®é cña g¬ng khai th¸c. §Æc ®iÓm nµy ®ßi hái thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i gän nhÑ, dÔ dµng ®Êu vµo vµ c¾t ra khái m¹ng ®iÖn. 2) KhÝ hËu vµ thêi tiÕt kh¾c nghiÖt nh: Ma, n¾ng, ®é Èm vµ nhiÖt ®é cao, trong kh«ng khÝ cã nhiÒu bôi dÉn ®iÖn..., ®ßi hái thiÕt bÞ ®iÖn ph¶i chèng Èm vµ bôi, ph¶i cã c¸ch ®iÖn chÞu Èm, ph¶i phñ s¬n chèng rØ ë nh÷ng bé phËn cÇn thiÕt. 3) Kh«ng gian chËt hÑp trong má hÇm lß ®ßi hái TB§ Ph¶i cã kÝch thíc gän gµng dÔ th¸o l¾p. 4) ¸p lùc ®Êt ®¸ dÔ g©y sËp lë, ®ßi hái TB§ Ph¶i cã ®é bÒn c¬ häc cao. 5) C«ng t¸c næ m×n cã kh¶ n¨ng ph¸ ho¹i TB§, ®ßi hái chóng ph¶i ®îc bè trÝ ë chç dÔ dµng che ch¾n, Èn lÊp hoÆc ë chç dÔ dµng di chuyÓn ®Õn vÞ trÝ an toµn. Do nh÷ng ®Æc ®iÓm kÓ trªn cho nªn TB§ má ®îc xÕp vµo lo¹i TB§ Lµm viÖc trong m«i trêng ®Æc biÖt, dÔ x¶y ra ho¶ ho¹n vµ nguy c¬ ®iÖn giËt cao. Ngoµi c¸c ®Æc ®iÓm kÓ trªn, ë mét sè lo¹i má, bÇu kh«ng khÝ lµ cßn lµ hçn hîp næ nguy hiÓm ®ßi hái TB§ ph¶i ®îc chÕ t¹o mét c¸ch ®Æc biÖt ®Ó chóng kh«ng ph¶i lµ nguyªn nh©n g©y næ bÇu kh«ng khÝ ®ã. ViÖc sö dông ®iÖn n¨ng c«ng nghiÖp trong má chØ ®îc phÐp khi thùc hiÖn ®óng ®¾n c¸c yªu cÇu vÒ chÕ t¹o, c¸c luËt lÖ vÒ l¾p ®Æt, vËn hµnh. Ch¬ng VII:C¬ së lý thuyÕt m¹ch ®iÖn an toµn tia löa 88
VII.1.Kh¸i niÖm chung Trong c«ng nghiÖp má thêng x¶y ra nhiÒu trêng hîp ch¸y má côc bé do tia löa ®iÖn. khi ®ã díi t¸c dông cña nguån nhiÖt n¨ng sinh ra võa ®ñ cña dßng ®iÖn lµm cho vïng kh«ng khÝ má bao quanh bÞ ®èt ch¸y, råi tõ ch¸y ®ã lan ra kh¾p toµn má hay mét vïng côc bé nµo ®ã tuú theo kh¶ n¨ng th«ng giã cña má. Theo nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ®iÒu kiÖn duy nhÊt ®Ó xuÊt hiÖn ch¸y má do tia löa ®iÖn lµ tån t¹i tia löa ®iÖn cã ®ñ nhiÖt n¨ng vµ m«i trêng bao quanh cã hµm lîng khÝ vµ bôi næ cÇn thiÕt. §èi víi c¸c má khai th¸c than trong bÇu kh«ng khÝ má thêng xuÊt hiÖn khÝ Mªtan (CH4) vµ bôi than, cßn trong c¸c tr¹m n¹p ¾c qui thêng xuÊt hiÖn khÝ Hi®r« (H2), c¸c hçn hîp khÝ ®ã víi kh«ng khÝ lµ mét chÊt khÝ dÔ ch¸y. Kh¶ n¨ng b¾t ch¸y vµ næ cña c¸c hçn hîp khÝ ®ã tuú thuéc vµo thµnh phÇn vµ tû lÖ cña c¸c khÝ nãi trªn cã trong kh«ng khÝ, kh¶ n¨ng b¾t ch¸y nhanh vµ tøc thêi sÏ xuÊt hiÖn hiÖn tîng næ trong má. Khi nång ®é cña c¸c khÝ næ trong kh«ng khÝ thÊp díi møc g©y næ, díi t¸c dông cña nguån nhiÖt cã thÓ g©y ch¸y nhng kh«ng thÓ g©y næ. Khi hµm lîng ®ã qu¸ lín th× hiÖn tîng næ cµng kh«ng thÓ x¶y ra mµ chØ cã thÓ x¶y ra hiÖn tîng ch¸y. §èi víi khÝ Mªtan ë ®iÒu kiÖn ¸p suÊt b×nh th- êng vµ ë nhiÖt ®é 200C giíi h¹n díi cña nång ®é g©y næ lµ 5% vµ giíi h¹n trªn lµ 15%, ®èi víi khÝ Hi®r« (H 2) t¬ng øng lµ 4% vµ 74%. Giíi h¹n díi cña bôi than lµ 15g/m3. C¸c giíi h¹n díi vµ trªn thay ®æi tuú theo nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt ban ®Çu cña hçn hîp næ, t×nh tr¹ng nguån nhiÖt g©y næ tÝnh chÊt truyÒn lan sù ch¸y cña hç hîp... NhiÖt ®é ban ®Çu cña hçn hîp cµng cao th× giíi h¹n næ cµng ®îc më réng. Trong ph¹m vi giíi h¹n næ tån t¹i mét gi¸ trÞ nång ®é næ nguy hiÓm nhÊt víi nã ¸p lùc næ rÊt lín hay kh¶ n¨ng g©y ch¸y rÊt nh¹y. MÆt kh¸c theo c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña Craptrenco vµ mét sè t¸c gi¶ th× nång ®é næ nguy hiÓm cña cïng mét lo¹i hçn hîp næ kh«ng gièng nhau khi nguån g©y næ kh¸c nhau. VÝdô: §èi víi hçn hîp næ Mªtan – kh«ng khÝ dÔ næ nhÊt khi nång ®é næ kho¶ng 8,5% nÕu nguån g©y næ lµ sù phãng ®iÖn (tia löa ®iÖn hoÆc hå quang ®iÖn), b»ng 9,8% nÕu nguån g©y næ lµ sîi tãc cña bãng ®Ìn, b»ng 6,4% ÷ 7,4% nÕu nguån g©y næ do ma s¸t. ¸p suÊt næ lín nhÊt x¶y ra khi hçn hîp Mªtan- kh«ng khÝ cã nång ®é næ b»ng 9% ÷ 10% bÞ kÝch næ b»ng tia löa ®iÖn. Nh vËy kh¶ n¨ng g©y ch¸y dÔ dµng bÇu kh«ng khÝ má khi ®ång thêi xuÊt hiÖn hµm lîng cÇn thiÕt cu¶ khÝ næ trong kh«ng khÝ vµ tån t¹i nguån nhiÖt ®ñ n¨ng lîng. 89
Trong c«ng nghiÖp má nguån nhiÖt thêng ph¸t sinh khi sù cè ®øt d©y ë c¸c m¹ch ®iÖn lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn, m¹ch b¶o vÖ vµ m¹ch do l- êng, th«ng tin tÝn hiÖu. Nguån nhiÖt cã thÓ xuÊt hiÖn khi c¸c thiÕt bÞ c¬ giíi di chuyÓn vµ t¹o nªn sù tiÕp xóc chËp chên gi÷a c¸c phÇn kim lo¹i bÞ rß ®iÖn hay khi c¸c bãng ®Ìn thuû tinh bÞ vì lµm d©y tãc tiÕp xóc víi kh«ng khÝ trong chèc l¸t. Khi ®ã theo lý thuyÕt nhiÖt th× tÊt c¶ c¸c khèi khÝ cã thÓ bèc ch¸y nÕu mét ®é thÓ tÝch nhÊt ®Þnh ®îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é ch¸y. NÕu nhiÖt ®é nµy g©y ch¸y ®îc mét thÓ tÝch ph©n tè th× sÏ lµm ch¸y ®îc toµn bé khèi khÝ mÆc dï nguån g©y ch¸y kh«ng tån t¹i n÷a. §iÒu kiÖn g©y ch¸y hçn hîp khÝ phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè trong ®ã chñ yÕu lµ: - KÝch thíc h×nh d¹ng vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm. - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm vµ tèc ®é c¾t m¹ch v.v... - N¨ng lîng g©y ch¸y vµ c¸c th«ng sè cña m¹ch t¹o ra n¨ng lîng ®ã nh: §iÖn ¸p, dßng ®iÖn, lo¹i m¹ch (m¹ch ®iÖn trë, ®iÖn c¶m, ®iÖn dung). Trong m¹ch ®iÖn cã ®iÖn c¶m ®¸ng kÓ ngoµi c«ng suÊt cña nguån cung cÊp, n¨ng lîng hå quang ®iÖn phô thuéc trùc tiÕp vµo n¨ng lîng tù c¶m cña cuén c¶m khi c¾t m¹ch. §èi víi m¹ch ®iÖn cã ®iÖn c¶m cè ®Þnh khi tèc ®é c¾t m¹ch lín th× qu¸ ®iÖn ¸p trªn hå quang rÊt lín, lµm cho kh¶ n¨ng g©y ch¸y rÊt nguy hiÓm. §èi víi c¸c m¹ch ®iÖn cã tÝnh ®iÖn dung th× hiÖn tîng phãng ®iÖn khi c¾t m¹ch còng x¶y ra díi t¸c dông cña nguån cung cÊp vµ n¨ng lîng dù tr÷ cña ®iÖn dung. VÒ ph¬ng diÖn an toµn tia löa ®iÖn, m¹ch cã ®iÖn dung nguy hiÓm c¶ lóc c¾t vµ lóc ®ãng m¹ch ®iÖn. VII.2.§¸nh gi¸ møc an toµn tia löa (ATTL)cña m¹ch ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p x¸c suÊt §Ó sö dông an toµn c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong ®iÒu kiÖn cã khÝ vµ bôi næ, cïng víi c¸c yªu cÇu phßng næ, yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¸c TB§ lµ m¹ch ®iÖn cña nã ph¶i an toµn tia löa ®iÖn, nghÜa lµ x¸c suÊt g©y ch¸y kh«ng khÝ víi hµm lîng nguy hiÓm chØ ®¹t ®Õn gi¸ trÞ cho phÐp. Do tÝnh phøc t¹p cña qu¸ tr×nh g©y ch¸y hçn hîp khÝ (phô thuéc vµo m¹ch ®iÖn vµ khÝ næ) cho nªn khã cã thÓ x©y dùng ®îc mét c¬ së lý thuyÕt cho phÐp x¸c ®Þnh b»ng gi¶i tÝch tÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn mµ chñ yÕu vÉn ph¶i ®¸nh gi¸ trªn c¬ së thùc nghiÖm, tøc lµ thö nghiÖm trùc tiÕp trªn thiÕt bÞ cô thÓ theo c¸c chØ tiªu ®Þnh tríc. Trong thÝ nghiÖm sö dông buång thÝ nghiÖm cã thÓ t¹o ra kh«ng khÝ víi hµm lîng khÝ næ nhÊt ®Þnh vµ c¸c thiÕt bÞ ®Êu nèi tiÕp vµo m¹ch thö ®Ó t¹o ra tia löa ®iÖn. M¹ch ®iÖn ®îc gäi lµ an toµn tia löa nÕu mçi 90
lÇn ®øt m¹ch tia löa ®iÖn mµ nã sinh ra kh«ng g©y ch¸y bÇu kh«ng khÝ má. Thùc tÕ do ®Æc tÝnh cña hiÖn tîng g©y ch¸y kh¸ phøc t¹p vµ sè lÇn thÝ nghiÖm cã giíi h¹n, nªn viÖc ®¸nh gi¸ møc an toµn tia löa kh«ng dùa tiªu chuÈn tuyÖt ®èi nh trªn, mµ ngêi ta cho r»ng khi x¸c suÊt g©y ch¸y m¹ch ®iÖn thÊp ®Õn mét gi¸ trÞ nµo ®ã ®· cã thÓ cho r»ng m¹ch ®iÖn an toµn tia löa. Thùc tÕ rÊt khã t¹o ra trong buång thÝ nghiÖm næ c¸c hçn hîp næ cã tham sè æn ®Þnh vµ c¸c m¹ch thÝ nghiÖm æn ®Þnh mµ chóng cã sù thay ®æi. Sù thay ®æi ®ã hoµn toµn cã tÝnh chÊt ngÉu nhiªn. Do vËy kÕt qu¶ thÝ nghiÖm phÇn nµo cã tÝnh chÊt ngÉu nhiªn. Trªn c¬ së ®ã Craptrenco nªu lªn lý thuyÕt x¸c suÊt cña sù g©y ch¸y bÇu kh«ng khÝ má b»ng tia löa ®iÖn. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu cña Craptrenco cho thÊy r»ng tia löa ®iÖn cña bÊt kú m¹ch ®iÖn nµo còng ®Òu cã kh¶ n¨ng g©y næ nhng do tÝnh ®a d¹ng c¸c yÕu tè t¹o ra kh¶ n¨ng næ, còng nh c¸c mèi quan hÖ gi÷a c¸c yÕu tè ®ã mµ n¨ng lîng g©y ch¸y hoÆc dßng g©y ch¸y cña mét m¹ch ®iÖn tu©n thñ theo qui luËt thèng kª vµ phô thuéc vµo sè lÇn ph¸t sinh tia löa ®Ó qu¸n s¸t. Thùc nghiÖm chøng tá r»ng khi cïng mét m¹ch ®iÖn víi c¸c th«ng sè nhÊt ®Þnh vµ khi cïng mét hçn hîp næ cã ®iÒu kiÖn cè ®Þnh th× gi¸ trÞ dßng g©y ch¸y tèi thiÓu cña m¹ch sÏ gi¶m nÕu sè lÇn thÝ nghiÖm cµng t¨ng. NÕu gäi tû sè gi÷a sè lÇn g©y næ ( sù kiÖn) víi sè lÇn ph¸t sinh tia löa (thÝ nghiÖm) lµ tÇn suÊt g©y ch¸y th× tÇn suÊt nµy sÏ x¸c xuÊt khi sè lÇn thÝ nghiÖm ®ñ lín, ®îc x¸c ®Þnh tõ ®Þnh ®Ò cña Laplax¬. Trªn c¬ së rÊt nhiÒu thÝ nghiÖm vµ ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ thÝ nghiÖm. Craptrenco ®· x¸c ®Þnh ®îc x¸c suÊt viÖc g©y ch¸y hçn hîp Mªtan- Kh«ng khÝ vµ quan hÖ gi÷a x¸c suÊt ®ã víi dßng ®iÖn tia löa khi c¾t m¹ch. Quan hÖ nµy ®îc biÓu diÔn ë d¹ng hµm mò vµ trong hÖ to¹ ®é Logarit, ®å thÞ cña chóng lµ nh÷ng ®êng th¼ng. Víi c¸c ®iÒu kiÖn thö nghiÖm kh¸c nhau sÏ nhËn ®îc c¸c ®êng th¼ng kh¸c nhau nhng chóng cã cïng mét tang cña gãc nghiªng nÕu chóng ®îc thÝ nghiÖm b»ng thiÕt bÞ c¾t m¹ch cã cïng mét h×nh d¹ng vµ tÝnh chÊt nh nhau. Tõ c¸c quy luËt nµy cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc gi¸ trÞ dßng ®iÖn víi mét x¸c suÊt g©y ch¸y mong ®îi nµo ®ã khi cã cïng mét ®iÒu kiÖn ®· sö Pn 1 dông ®Ó thö nghiÖm: In = I0( ) tgα p0 (VII-1) trong ®ã: I0- Gi¸ trÞ dßng g©y ch¸y theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm; P0- X¸c suÊt g©y ch¸y øng víi dßng I0; Pn- X¸c suÊt mong ®îi øng víi dßng In; 91
tgα- gãc nghiªng cña ®êng th¼ng x¸c suÊt. Nh vËy c«ng thøc (VII-1) cho ta x¸c ®Þnh dßng an toµn tia löa khi biÕt x¸c suÊt g©y ch¸y cho phÐp. Ph¬ng ph¸p thèng kª ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng g©y ch¸y cña tia löa ®iÖn theo x¸c suÊt g©y ch¸y cho kh¶ n¨ng ph¸n ®o¸n vÒ b¶n chÊt g©y ch¸y cña tia löa theo nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh. Nhng tÝnh chÝnh x¸c cña ph¬ng ph¸p ®ßi hái ph¶i tiÕn hµnh mét khèi lîng thÝ nghiÖm qu¸ lín. Tuy nhiªn c¸c c«ng tr×nh cña V.X Craptrenco ®Õn nay vÉn ®îc dïng lµm c¬ së ®Ó ®¸nh gi¸ tÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn. Thùc tÕ cã thÓ xem gi¸ trÞ x¸c suÊt quy íc b»ng 10-8 nªn gi¸ trÞ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p an toµn tia löa ®îc x¸c ®Þnh theo gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p g©y ch¸y. Dßng g©y ch¸y lµ dßng cña m¹ch ®iÖn c¶m hoÆc kh«ng cã ®iÖn c¶m lµm ch¸y hçn hîp næ víi x¸c suÊt 10-3. Dßng an toµn tia löa lµ dßng cã gi¸ trÞ nhá h¬n dßng g©y ch¸y hai lÇn. Ic Ic Iat ≤ K = ; (VII-2) at 2 trong ®ã: Iat – dßng an toµn tia löa; Ic – dßng g©y ch¸y; Kat – hÖ sè an toµn. Khi Kat = 2 th× x¸c suÊt g©y ch¸y quy íc cña dßng an toµn tia löa P = 2.108 cßn khi Kat = 2,5 th× P = 0,14.10 8. ViÖc ®¸nh gi¸ tÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm tuy rÊt cång kÒnh vµ phøc t¹p nhng cho ®Õn nay cha cã mét ph¬ng ph¸p nµo tèt vµ chÝnh x¸c h¬n ®Ó thay thÕ nã. VII.3.§¸nh gi¸ møc ®é an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p ®o lêng Nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p thö nghiÖm ®Ó ®¸nh gi¸ m¹ch ®iÖn lµ an toµn tia löa gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n trong viÖc t¹o ®îc buång thÝ nghiÖm næ ë chÕ ®é nguy hiÓm nhÊt, do ®ã cã thÓ lµm cho kÕt qu¶ ®¸nh gi¸ lµ nhÇm lÉn, ® ång thêi ®Ó ®¶m b¶o ®îc kÕt qu¶ nhËn ®- îc tin cËy ph¶i tiÕn hµnh mét khèi lîng thÝ nghiÖm rÊt lín. §Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm ®ã B.M Fuzmanov ®· ®Ò xuÊt ph¬ng ph¸p ®o ®Ó x¸c ®Þnh møc ®é an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn. Néi dung cña ph¬ng ph¸p lµ tiÕn hµnh ®o c¸c tham sè cña hå quang ®iÖn nguy hiÓm nhÊt cã thÓ x¶y ra khi ®øt m¹ch. C¸c tham sè cña hå quang ®iÖn cÇn ph¶i x¸c ®Þnh theo ph¬ng ph¸p nµy ®ã lµ n¨ng lîng (Ap) vµ c«ng suÊt(Pp) cña tia löa, ®iÖn ¸p g©y ra sù phãng tia löa cña m¹ch (U p). 92
Ngoµi ra ®Ó dÔ dµng cho viÖc ®o ®¹c thêng thay thÕ hå quang b»ng mét linh kiÖn dÉn ®iÖn t¬ng ®¬ng. §èi víi m¹ch chØ cã ®iÖn trë thuÇn cã thÓ thay thÕ hå quang b»ng mét ®iÖn trë vµ theo ®iÒu kiÖn c«ng suÊt cùc ®¹i ®iÖn trë thay thÕ ph¶i cã gi¸ trÞ b»ng ®iÖn trë trong cña nguån cung cÊp cho m¹ch. Theo B.M Fumarnov th× tiªu chuÈn g©y ch¸y hçn hîp næ ®îc x¸c ®Þnh b»ng quan hÖ thùc nghiÖm: α β ξ = Ap. P p .U p ; (VII-4) B»ng nghiªn cøu thùc nghiÖm B.M Fuzmanov ®· x¸c ®Þnh ®îc c¸c hÖ sè α,β vµ c¸c gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña tiªu chuÈn g©y ch¸y ξ víi hçn hîp Mªtan- Kh«ng khÝ c¸c hÖ sè nµy b»ng: α = 0,5; β = 0,7; ξ = 0,575. Nh vËy viÖc kiÓm tra tÝnh an toµn tia löa cña m¹ng ®iÖn thùc chÊt lµ x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ Ap, Pp, Up b»ng ph¬ng ph¸p ®o råi tÝnh to¸n vµ so s¸nh víi tiªu chuÈn g©y ch¸y, ®iÒu kiÖn an toµn tia löa cña m¹ch lµ: 0, 5 1,137 Ap. Pp . U p ≤ 0,575; (VII-5) VII.4.Ph¬ng ph¸p t¨ng cêng kh¶ n¨ng an toµn tia löa (ATTL) cña m¹ch ®iÖn VÊn ®Ò quan t©m trong chÕ t¹o thiÕt bÞ ®iÖn má lµ t×m biÖn ph¸p ®Ó t¨ng c«ng suÊt cña m¹ch ®iÒu khiÓn nhng vÉn ®¶m b¶o ®é an toµn tia löa cña nã. TÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn cã ®îc b»ng c¸ch h¹n chÕ n¨ng lîng phãng ra trong tia löa khi c¾t hoÆc ®ãng m¹ch. Gi¸ trÞ n¨ng lîng nµy phô thuéc vµo c¸c th«ng sè cña m¹ch nh: Dßng, ¸p, tÇn sè cña nguån cung cÊp, n¨ng lîng tÝch luü trong c¸c phÇn tö ph¶n kh¸ng,... §Ó lµm ®îc ®iÒu ®ã cã thÓ thùc hiÖn c¸c ph¬ng ph¸p kh¸c nhau, trong ®ã chñ yÕu lµ: VII.4.1.H¹n chÕ c«ng suÊt cña c¸c m¹ch ®iÖn Ph¬ng ph¸p nµy ®îc sö dông chñ yÕu ®Ó ®¶m b¶o tÝnh an toµn tia löa cña nguån cung cÊp cho m¹ch vµ chÝnh lµ tÝnh an toµn tia löa cña ®Çu ra cña nguån. ViÖc h¹n chÕ c«ng suÊt nguån cã ®îc b»ng c¸ch ®Êu nèi tiÕp ®iÖn trë phô h¹n chÕ víi t¶i. Gi¸ trÞ ®iÖn trë nµy cã thÓ x¸c ®Þnh ®îc khi biÕt søc ®iÖn ®éng cña nguån (E) vµ gi¸ trÞ lín nhÊt cña dßng an E toµn tia löa (Iat), tøc lµ R = I . at 93
Víi môc ®Ých ®¬n gi¶n viÖc xem xÐt ®iÖn trë h¹n chÕ cña nguån cung cÊp vµ cña t¶i thêng lÊy lµ ®iÖn trë t¸c dông, nh vËy chØ ®óng víi m¹ch ®iÖn mét chiÒu. Trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu c¸c ®iÖn trë nµy lµ c¸c tæng trë, cã gi¸ trÞ b»ng: 2  1  2 Z=  ωL −  +R ; (VII-6)  ωC  trong ®ã: R,L,C - lµ ®iÖn trë, ®iÖn c¶m, ®iÖn dung cña nguån cung cÊp hoÆc cña t¶i. Dßng an toµn tia löa ®îc x¸c ®Þnh theo gi¸ trÞ cña dßng g©y ch¸y, tõ c«ng thøc: Iat ≤ I c = I c ; (VII-7) K at 2 trong ®ã: Ic – dßng g©y ch¸y ®îc x¸c ®Þnh tõ c¸c quan hÖ thùc nghiÖm. Sau khi ®Êu ®iÖn trë phô h¹n chÕ ®· chän cÇn ph¶i lµm sao ®Ó nã vµ nguån cung cÊp lµm sao trë thµnh mét khèi kh«ng thÓ t¸ch rêi. U Ukt Rhc Lt + _ 0,5Ukt Rt 0,5Inm I H×nh VII-1: S ¬ ®å nguyªn lý nguån cung cÊp cã ®Æ c tÝ nh V-A tuyÕn tÝ nh C¸c nguån cung cÊp cã c«ng suÊt ®îc h¹n chÕ nhê ®iÖn trë t¸c dông Rhc th× ®Æc tÝnh V-A lµ tuyÕn tÝnh h×nh VII-1. Nguån nh vËy sÏ truyÒn c«ng suÊt cùc ®¹i cho t¶i nÕu ®iÖn trë t¶i b»ng ®iÖn trë nguån, lóc ®ã dßng qua t¶i b»ng mét nöa dßng ng¾n m¹ch, ¸p trªn t¶i b»ng mét löa ¸p kh«ng t¶i cña nguån, cßn c«ng suÊt t¶i nhËn ®îc b»ng c«ng suÊt cña nguån ë chÕ ®é ng¾n m¹ch. U kt I nm Pnm Pt = . = ; (VII-8) 2 2 4 MÆc dï c«ng suÊt an toµn tia löa cña nguån khi m¹ch kh«ng cã c¸c phÇn tö ph¶n kh¸ng lµ kh¸ lín (15W) nhng hÖ sè sö dông kh«ng qu¸ 1/4 94
nªn c«ng suÊt t¶i nhËn ®îc chØ lµ mét sè O¸t. Trong nhiÒu trêng hîp kh«ng ®ñ cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ an toµn tia löa. VII.4.2.T¨ng hÖ sè sö dông c«ng suÊt an toµn tia löa cña nguån cung cÊp ViÖc t¨ng hÖ sè sö dông c«ng suÊt an toµn tia löa cña nguån cung cÊp vµ do ®ã t¨ng c«ng suÊt an toµn tia löa cña t¶i ®¹t ®îc b»ng c¸ch sö dông nguån cung cÊp cã ®Æc tuyÕn V-A phi tuyÕn. R s¬® å Lh + phôc håi _ Rh Rt h×nh VII-2: S ¬ ®å nguyªn lý t¹o ®Æ c tuyÕn V-A phi tuyÕn nhê R ¬le c¾t dß ng Trong c¸c nguån ®iÖn nh vËy ®iÖn ¸p kh«ng t¶i vµ dßng ng¾n m¹ch ®îc h¹n chÕ ®Õn gi¸ trÞ gÇn b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Þnh møc vµ dßng cùc ®¹i qua t¶i, do ®ã t¶i nhËn ®îc phÇn lín c«ng suÊt nguån. HÖ sè sö dông c«ng suÊt nguån cã ®Æc tuyÕn phi tuyÕn nhá h¬n mét Ýt so víi nguån cã ®Æc tuyÕn tuyÕn tÝnh. §Ó t¹o ra ®Æc tuyÕn V«n- Ampe phi tuyÕn cña nguån, sö dông c¸c phÇn tö phi tuyÕn nh ®ièt, tranzito, Tristor h×nh VII-2. §iÖn trë R1 trong s¬ ®å ®îc chän sao cho khi dßng t¶i b»ng gi¸ trÞ cho phÐp th× ®iÖn ¸p r¬i trªn nã ®ñ ®Ó më Tristor. §Ó phôc håi s¬ ®å (chuyÓn Tristor vÒ tr¹ng th¸i kho¸) cÇn sö dông s¬ ®å riªng, s¬ ®å nµy ®¶m b¶o c¾t Tristor ra khái nguån trong mét thêi gian ng¾n. Do ®iÖn trë h¹n chÕ cña nguån R nhá h¬n nhiÒu so víi ®iÖn trë t¶i, nªn t¶i ®îc cung cÊp c«ng suÊt b»ng c«ng suÊt ng¾n m¹ch cña nguån ( Pnm= Inm.Ukt). ChÕ ®é ng¾n m¹ch cña nguån lo¹i nµy kh«ng g©y nguy hiÓm, v× lóc ®ã Tristor m¾c sun tia löa. VII.4.3.Gi¶m ¶nh hëng cña c¸c thµnh phÇn ph¶n kh¸ng trong m¹ch nhê sun dËp tia löa. Trong s¬ ®å cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn sö dông réng r·i c¸c phÇn tö ®iÖn c¶m vµ ®iÖn dung. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc c¸c phÇn tö nµy tÝch luü n¨ng lîng cã gi¸ trÞ tØ lÖ víi ®é ®iÖn c¶m vµ b×nh ph¬ng dßng ®iÖn, hoÆc víi ®iÖn dung hoÆc b×nh ph¬ng ®iÖn ¸p. Khi c¾t m¹ch ®iÖn c¶m 95
hoÆc ®ãng m¹ch ®iÖn dung n¨ng lîng nµy sÏ phãng tia löa vµ khi n¨ng l- îng ®ñ lín sÏ g©y ch¸y hçn hîp næ. V× vËy trong c¸c m¹ch ®iÖn an toµn tia löa cÇn ph¶i h¹n chÕ gi¸ trÞ ®iÖn c¶m vµ dßng ®iÖn ch¹y qua nã, còng nh gi¸ trÞ ®iÖn dung vµ ®iÖn ¸p trªn nã. ViÖc t¨ng c«ng suÊt an toµn tia löa cña c¸c m¹ch ®iÖn c¶m ®îc thùc hiÖn nhê sun dËp tia löa nh»m h¹n chÕ hoµn toµn hoÆc mét phÇn n¨ng lîng do ®iÖn c¶m phãng khi c¾t m¹ch, sun dËp tia löa lµ phÇn tö tiªu thô n¨ng lîng do ®iÖn c¶m phãng ra. Do vËy ®iÖn trë sun cµng nhá vµ phÇn n¨ng lîng do ®iÖn c¶m phãng ra ®îc tiªu t¸n trªn sun cµng lín th× phÇn n¨ng lîng phãng vµo tia löa ®îc rÊt nhiÒu vµ x¸c suÊt g©y ch¸y hçn hîp næ cµng gi¶m ®i. §iÒu kiÖn ®Ó ngõng sù phãng ®iÖn tia löa lµ: Ut® > Utt; trong ®ã: Ut®- ®iÖn ¸p cÇn cã trªn c¸c tiÕp ®iÓm ®Ó duy r× sù phãng ®iÖn; Utt - ®iÖn ¸p thùc cã trªn c¸c tiÕp ®iÓm khi ®ãng c¾t m¹ch. NÕu sun dËp tia löa h¹n chÕ ®îc tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p sao cho ®iÖn ¸p thùc tÕ trªn c¸c tiÕp ®iÓm kh«ng ®¹t tíi gi¸ trÞ cÇn thiÕt ®Ó ph¸t sinh tia löa trong chØ mét chu kú c¾t m¹ch th× tÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®ã còng ®îc ®¶m b¶o trong mäi trêng hîp kh¸c. ViÖc h¹n chÕ tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p trªn c¸c tiÕp ®iÓm ®¹t ®îc nhê c¸c sun ®iÖn dung vµ c¸c sun hçn hîp chøa ®iÖn dung, cßn viÖc h¹n chÕ ®iÖn ¸p cùc ®¹i trªn c¸c tiÕp ®iÓm nhê c¸c ®iÖn trë tuyÕn tÝnh vµ phi tuyÕn. Sau ®©y sÏ xem xÐt t¸c dông cña mét sè lo¹i sun ®Ó t¨ng c«ng suÊt an toµn tia löa trong m¹ch ®iÖn: L r a)Sun ®iÖn trë t¸c dông (h×nh + VII-3) R V× sun ®iÖn trë ®Êu song song víi ®iÖn c¶m lªn mét mÆt gi¶m ®îc c«ng _ suÊt tia löa do qu¸ ®iÖn ¸p t¹o ra bëi ®iÖn c¶m, nhng mÆt kh¸c l¹i t¨ng c«ng H×nh VII-3: suÊt tia löa v× dßng tæng cña m¹ch t¨ng S un ®iÖn trë t¸c dông do cã sun, kÕt qu¶ lµ cha thÓ x¸c ®Þnh r»ng c«ng suÊt tia löa cña m¹ch t¨ng hay gi¶m. Nh×n chung dïng sun ®iÖn trë t¸c dông ®Ó t¨ng c«ng suÊt an toµn tia löa cho hiÖu qu¶ rÊt thÊp. b)Sun ®iÖn trë phi tuyÕn §iÖn trë phi tuyÕn dïng lµm sun cã gi¸ trÞ phô thuéc vµo ®iÖn ¸p ®Æt vµo nã (rÊt lín khi ®iÖn ¸p nhá vµ nhá khi ®iÖn ¸p lín). VÝ dô: khi t¨ng ®iÖn ¸p ®Æt vµo sun gÊp ®«i th× ®iÖn trë cña nã gi¶m ®i 10 lÇn, 96
vËy ®iÖn trë sun kh«ng lµm t¨ng ®¸ng kÓ dßng tæng cña m¹ch ë chÕ ®é lµm viÖc b×nh thêng, cßn khi c¾t m¹ch cã ®iÖn c¶m th× ®iÖn ¸p t¨ng cao lµm cho ®iÖn trë sun gi¶m, nhê thÕ mµ gi¶m ®îc n¨ng lîng phãng vµo tia löa. Lo¹i sun ®iÖn trë phi tuyÕn cã ®iÖn dÉn nh nhau theo c¶ hai chiÒu, v× thÕ chóng cã thÓ sö dông trong c¶ m¹ch ®iÖn mét chiÒu, nh- ng chñ yÕu lµ trong m¹ch ®iÖn xoay chiÒu, v× trong m¹ch ®iªn mét chiÒu cßn cã nh÷ng lo¹i sun cã hiÖu qu¶ h¬n. L r + c)Sun ®iÖn dung (h×nhVII-4) NÕu ®Êu song song tô ®iÖn C víi ®iÖn C trë R vµ ®iÖn c¶m L, th× gi¸ trÞ qu¸ ®iÖn ¸p chç c¾t m¹ch cã thÓ gi¶m. §iÖn dung cña tô C cµng _ lín th× c«ng suÊt tia löa cµng gi¶m. Nhng hîp lý H×nh VII-4: h¬n c¶ lµ sö dông tô ®iÖn cã ®iÖn dung thay S un ®iÖn dung ®æi. §iÖn dung cña lo¹i tô nµy t¨ng khi qu¸ ®iÖn ¸p, do ®ã Ýt cã ¶nh hëng ®Õn chÕ ®é lµm viÖc b×nh thêng cña m¹ch h¬n lµ tô ®iÖn th«ng thêng. Khi nghiªn cøu tÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn khi sö dông tô ®iÖn ®Ó m¾c sun cã thÓ lµm t¨ng tÝnh nguy hiÓm khi ®ãng m¹ch. Do vËy viÖc sö dông tô ®iÖn ®Ó lµm sun chØ hîp lý trong nh÷ng s¬ ®å kh«ng ®ãng c¾t, hoÆc trong c¸c s¬ ®å b×nh thêng ph¶i cã biÖn ph¸p ng¨n chÆn sù phãng ®iÖn cña tô ®¨ ®îc n¹p. §iÒu nµy cã thÓ thùc r L nghiÖm b»ng c¸ch ®Êu ®iÖn trë t¸c dông nèi tiÕp víi tô. + d)Sun chØnh lu dïng ®ièt (h×nh VII-5) §Ó lµm sun cã thÓ sö dông lo¹i chØnh lu B bÊt kú vµ ®Êu song song nã víi t¶i sao cho khi m¹ch lµm viÖc b×nh thêng kh«ng cã dßng qua _ chØnh lu. H×nh VII-5: Khi c¾t m¹ch, do dßng ®iÖn gi¶m nªn S un chØnh l-u trªn c¸c cùc cña ®iÖn c¶m xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng tù c¶m cã su híng duy tr× dßng ®iÖn. V× thÕ søc ®iÖn ®éng nµy t¹o ra dßng ®iÖn ch¹y qua ®ièt theo h- íng thuËn. Nh vËy viÖc sö dông sun ®ièt võa t¹o ra ®îc ®iÖn trë lín ®èi víi dßng t¶i b×nh thêng, võa t¹o ra ®îc ®iÖn trë nhá ®èi víi dßng ph¸t sinh khi ®øt m¹ch. e)Sun hçn hîp. C¸c sun hçn hîp ®îc sö dông réng r·i nhÊt. Sun gåm ®ièt ®Êu song song víi tô ®iÖn. TÝnh an toµn tia löa cña m¹ch sö dông lo¹i sun nµy cã ®îc nhê gi¶m tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p trªn c¸c tiÕp ®iÓm ®Õn giíi h¹n kh«ng thÓ ph¸t sinh tia löa. §iÒu nµy cã ®îc nhê sù cã mÆt cña tô ®iÖn trong sun hçn hîp. Vai trß cña ®ièt (còng cã thÓ lµ ®ièt æn ¸p, ®iÖn trë tuyÕn 97
tÝnh hoÆc phi tuyÕn) lµ h¹n chÕ ®iÖn ¸p n¹p lín nhÊt cña tô ®Õn giíi h¹n ®Ó khi ®ãng m¹ch th× dßng phãng cña tô kh«ng thÓ g©y ch¸y hçn hîp næ. C©u hái «n tËp Ch¬ng VII 1- §iÒu kiÖn g©y ra ch¸y má phô thuéc vµo c¸c yÕu tè nµo? Khi nµo cã thÓ g©y ra ch¸y má do tia löa ®iÖn? 2- H·y tr×nh bµy ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ møc ®é an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p x¸c suÊt? Vµ u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ph¸p ®ã? 3- H·y tr×nh bµy ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ møc ®é an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn b»ng ph¬ng ph¸p ®o lêng? So víi ph¬ng ph¸p x¸c suÊt chóng cã u nhîc ®iÓm g×? 4- H·y tr×nh bµy ph¬ng ph¸p t¨ng cêng tÝnh an toµn tia löa cña m¹ch ®iÖn vµ c¸c biÖn gi¶m ¶nh hëng cña c¸c thµnh phÇn ph¶n kh¸ng trong m¹ch nhê sun dËp tia löa? 98