Определение предела устойчивости и радиуса функционирования базового элемента, оборудованного электросистемой

 

В данном параграфе необходимо дать определение понятий: физи­ческая устойчивость, предел устойчивости и радиус функционирования [9, с. 49-51]. Следует определить какие элементы ИТК, размещенные на объекте и имеющие электропривод (электрооборудование), подлежат анали­зу с позиций их устойчивости (пост ЭЦ, тяговая под­станция, электровоз, электропоезд и др.). Приводится характеристика этих элементов ИТК, используемая для определения предела устойчивости (конструкция и этажность зданий, габариты и масса подвижного состава и т.п.).

Определение предела устойчивости зданий, в которых размещается электросистема, производится по табл. 3.3 [9, с. 52].

Для электроподвижного состава, транспортных и технических средств, имеющих ходовую часть, предел устойчивости определяется рас­четом на опрокидывание скоростным напором ударной волны. Пример расчета и поясняющая схема приведены в [9, с. 109-110]. По рассчитанной величине скоростного напора ΔP_CK определяется величина избыточного давления во фронте воздушной ударной волны ΔР_Ф [9, формула 3.1,с. 42], при превышении которой теряется ус­тойчивость элемента.

Определение радиуса функционирования R_ф для базовых элементов ИТК произ­водится путем построения графика изменения избыточного давления ΔР_Ф во фронте ударной волны в зависимости от расстояния для расчетной мощности ядерного боеприпаса. Для построения графика используются данные [9, прил. 1, с. 171].

На оси ординат целесообразно отложить максимальное значение ΔР_Ф, равное 100 кПа, т. к. большинство наземных сооружений, транс­портных и технических средств имеют предел устойчивости меньше этого значения. На горизонтальной оси откладывается расстояние.

На кривой графика отмечаются точки, соответствующие пределу ус­тойчивости элементов ИТК, на горизонтальной оси – соответст-вующие им точки, определяющие радиусы функционирования.

Значения пределов устойчивости и радиусов функционирования элементов ИТК являются основными показателями при оценке и повыше­нии устойчивости, размещенных или смонтированных в них систем элек­тропривода (электроаппаратуры). Необходимо стремиться к тому, чтобы устойчивость базовых элементов ИТК и электросистем, входящих в них, бы­ла одинакова.

Оценка устойчивости электросистемы к воздействию инерционных нагрузок

Методика расчета элементов электросистем на инерционное разрушение представлена в [9, с. 108,110].

Исходными данными для расчета являются габариты элементов и приборов, их масса и ударные ускорения а _уд, на которые они рассчитаны*. Определенные в результате расчетов значения ΔР_Ф^ПР, при превышении ко­торых приборы получают инерционные разрушения, сравниваются с пре­делами устойчивости базовых элементов ИТК, в которых они смонтированы или размещены. При необходимости делается вывод о повышения их устойчиво­сти.

 

Оценка устойчивости электросистемы

К воздействию ЭМИ

 

Используя материал [9, с. 91, 92], необходимо раскрыть природу возникновения ЭМИ, оценить его возможную зону дейст­вия, отрицательное воздействие на элементы электросистем.

Расчет устойчивости электросистем к воздействию ЭМИ сводится к сравнению наводимых в них напряжений во время взрыва с до­пустимыми напряжениями на удалении радиуса функционирования R_ф, рассчитанного для базового элемента ИТК, в котором размещается электросистема. Расчету подлежат система питания, управления и разводящая электросеть. Методика и пример расчета приведены в [9, с. 156-159]. В результате расчетов составляется таблица сравнения допустимых напряжений в электросистемах с напряже­ниями, наводимыми в них при воздействии ЭМИ и делается вывод об устойчивости электросистем.

 

Разработка мероприятий, повышающих устойчивость электросистем

 

Способы повышения устойчивости к воздействию инерционных сил направлены на уменьшение ударных ускорений элементов электроаппара­туры и вероятности их разрушения при действии воздушной ударной вол­ны. Для этой цели используются:

установка защитных жестких кожухов электроприборов;

помещение в эластичные оплетки соединений проводов и спаек;

установка приборов на упругие амортизаторы;

закрепление отдельных элементов проводов на панелях и недопуще­ние их провисания.

Принимаемые способы защиты необходимо обосновать расчетами. Так, например, по­требная толщина h, мм, токопроводящих экранов или экранированных ка­белей определяется по формуле:

 

, (1)

 

где ρ - удельное электрическое сопротивление материала экрана (для стали ρ = 0,12 Ом - мм²/м);

μ - магнитная проницаемость (для стали μ = 50);

f - расчетная частота ЭМИ, МГц, f = 0,03 МГц;

п - необходимый коэффициент экранизации (отношение наво-димой ЭДС в кабеле или приборе к импульсному напряжению, на которое он испытан).

Важно также ориентировочно рассчитать необходимое сопротивление системы заземления, через которую будет протекать ток, наведенный ЭМИ.

В случае необходимости использования в схемах разрядников и дру­гих аналогичных средств защиты в пояснительной записке приводятся их принципиальные схемы [3, с. 173-175].

В конце раздела следует сделать выводы.

 

Задание 12

Восстановление прерванного движения поездов при аварий­ном взрыве в составе поезда

Исходные данные.

На железнодорожном электрифицированном участке произошло крушение поезда, сопровождавшееся взрывом со взрывоопасными мате­риалами. Вагоны взорвались на насыпи в середине поезда, состоящего из 50 грузовых вагонов. Виды и масса взрывоопасных материалов указаны в таб­лице вариантов.

Характеристика железнодорожных сооружений принимается по данным дипломного проекта. Восстановительные работы ведутся по вре­менным нормам.

 

 

Таблица 1

Таблица вариантов

 

Номер варианта	Вид взрыво- опасного материала	Масса взрыво- опасного мате- риала, т	Номер варианта	Вид взрыво- опасного материала	Масса взрыво- опасного мате- риала, т
	гвс'	37 (1 цист.)		ВМ**	40 (1 вагон)
	гвс	74 (2 цист.)		ВМ	80 (2 ваг.)
	гвс	111 (3 цист.)		вм	120 (3 ваг.)
	гвс	36 (1 цист.)		УВГ***	52 (1 цист.)
	гвс	72 (2 цист.)		УВГ	104 (2 цист.)

 

*ГВС - горюче-воздушная смесь (смесь жидкого топлива с воздухом);

** ВМ - взрывчатые материалы;

*** УВГ - углеводородные газы (метан, пропан, бутан, этилен, пропилен и др).

Требуется:

1) привести характеристику аварийного взрыва;

2) определить объемы разрушений и восстановительных работ;

3) принять решение на восстановление железнодорожных сору-жений.

Методика выполнения

Характеристика очага взрыва

 

В данном параграфе необходимо:

· дать определение взрыва [9, с 40];

· привести основные параметры ударной волны, их воздействие на сооружения, единицы измерения, зависимость между значениями параметров ударной волны взрыва [9, с 41, 42];

· изложить свойства взрывоопасного вещества, указанного в исходных данных [9, с 43- 45];

· дать характеристику зон очага взрыва [9, с 43, рис. 3.4];