Оценка срока службы изоляции кабельных изделий для систем питания и управления горношахтного электрооборудования

Abstract

Актуальность исследования обусловлена повышением требований к эксплуатационным свойствам гибких кабелей, применяемых в системах питания и управления горношахтного электрооборудования. Основным направлением, обеспечивающим улучшение свойств, является применение новых электроизоляционных материалов. На сегодняшний день шахтные кабели изготавливаются преимущественно с изоляцией из резины. Перспективным решением в плане совершенствования конструкций гибких шахтных кабелей является применение этиленпропиленовой резины, обладающей более высокой нагревостойкостью по сравнению с применяемыми резинами на основе хлоропренового и бутилкаучука. Повышение допустимой температуры нагрева токопроводящих жил позволит повысить передаваемую мощность, высокие значения тока термической устойчивости при коротком замыкании с обеспечением требуемой гибкости. Практическое применение кабелей нового типа в системах горношахтного электрооборудования невозможно без экспериментального подтверждения ресурсных характеристик. Отсутствие в технической литературе рекомендаций по проведению подобных испытаний определяет необходимость исследований, позволяющих прогнозировать срок службы гибких кабелей с учетом изменения физико-механических свойств этиленпропиленовой резины. Цель: разработать методику и определить срок службы гибких кабельных изделий с изоляцией из этиленпропиленовой резины для систем питания и управления горношахтного электрооборудования. Объект: гибкий шахтный кабель, изоляция, этиленпропиленовая резина, физико-механические свойства, энергия активации, срок службы. Методы: экспериментальные методы оценки физико-механических свойств и теплостойкости полимерных материалов; математические методы решения нелинейных систем уравнений и статистический анализ результатов испытаний. Результаты. Разработана методика определения срока службы кабелей с изоляцией из этиленпропиленовой резины, основанная на методе прогнозирования изменения физико-механических свойств с учетом энергии активации Ea процессов термической деструкции. Определен срок службы гибких шахтных кабелей с учетом температуры.

The relevance of the research is provided by flexible cables design perfection for power and control systems of mining electrical equipment. The application of modern insulation materials is the main way for improving flexible cables properties. Currently, mining cables are produced with the rubber insulation. Advanced solution for improving the design of flexible mining cable is application of ethylenepropylene rubber, which has a higher heat resistance as compered to chloroprene and butyl rubber. The transmitted power is increased and a high values of thermal stability current at a short current with the requiring cycle flexibility is provided. The practical application of brand-new cables in the mining electrical equipment is impossible without lifetime characteristics testing. The lack of recommendations in the technical literature on the methodology of such tests requires studies to predict the service life, taking into account changes in the physical and mechanical properties of the ethylene-propylene rubber. The main aim of the research is to develop the method and to determine the service life of flexible cables with ethylene-propylene rubber insulation for power and control systems of mining electrical equipment. Objects: flexible mining cable, insulation, ethylene-propylene rubber, physical and mechanical properties, activation energy, service life. Methods: experimental methods for evaluating the physical and mechanical properties, and heat resistance of polymeric materials; mathematical methods for solving nonlinear systems of equations and test results statistical analysis. Results. The method for determining the service life of cables with ethylene-propylene rubber insulation was developed. This method is based on the physical and mechanical properties prediction considering the activation energy of thermal destruction processes. The service life of flexible mine cables is determined taking into account temperature.