Підручник призначений для студентів спеціальностей гірничо-механічних факультетів, яким навчальним планом передбачене вивчення дисципліни “Електрифікація гірничих робіт" може бути корисним студентам електротехнічних спеціальностей, широкому колу аспірантів і науковців, фахівцям проектних організацій і тим, що працюють у суміжних областях науки і техніки й пов’язані із застосуванням, монтажем і експлуатацією систем електропостачання гірничих підприємств. В основу написання підручника покладена робоча навчальна програма дисципліни “Електрифікація гірничих робіт", перше видання підручника (1992 р.) з аналогічною назвою та конспекти лекцій, що автори складали при читанні згаданої дисципліни протягом багатьох років на кафедрі систем електропостачання в Національному гірничому університеті (м. Дніпропетровськ).

Програма дисципліни "Електрифікація гірничих робіт” відповідає вимогам інструктивних указівок Міністерства освіти і науки України про щорічний перегляд або доповнення навчальних програм з урахуванням досягнень науки і техніки, перспектив розвитку й вимог до підготовки фахівців.

У підручнику зроблена спроба максимально структурувати матеріал і централізувати в кожному напрямку всі однорідні або близькі за змістом питання. З іншого боку, кожен напрямок максимально децентралізовано по розділах і темах. З цією метою навчальна дисципліна структурована на значеннєві блоки, модулі та навчальні елементи, для кожного з яких можна встановити рівень засвоєння й закласти відповідний рівень їх складності.

Сучасні гірничі підприємства мають високоефективні механізовані комплекси для проходження гірничих виробок і добування корисних копалин, роторні екскаватори, бурильні установки, потужні транспортні засоби, досконалі стаціонарні установки, системи автоматики і телемеханіки. Спеціально для гірничої промисловості випускають комплектні розподільні пристрої, пересувні трансформаторні підстанції, магнітні станції керування і захисту, електродвигуни будь-якої потужності змінного і постійного струму, різного роду кабелі, освітлювальну техніку, засоби сигналізації, зв’язку і диспетчерського керування виробництвом.

Гірничі підприємства відносяться до енергоємних споживачів. Тому перед гірничими інженерами виникають складні задачі, що вимагають свого вирішення при проектуванні, монтажі та експлуатації електромеханічного устаткування шахт і кар’єрів. Питання підготовки висококваліфікованих фахівців набувають першорядного значення.

Для засвоєння матеріалу студент повинен мати загальнотеоретичну та спеціальну електротехнічну підготовку, бути практично знайомим з технологією й технікою ведення гірничих робіт відкритим і підземним способами. При цьому він повинен знати не тільки конструкції електричних машин і принцип їхньої роботи, але й можливості систем електроприводу, що забезпечують перетворення електроенергії в роботу та корисне її використовування. Відносно передачі, перетворення і розподілу електроенергії студентові необхідно вивчити конструкції та принцип дії відповідних електроустановок, процеси, що протікають у лінійному й нелінійному електричному ланцюгах в нормальних, перехідних і аварійних режимах, а також розуміти техніко-економічну суть інженерних рішень.

Така загальна підготовка студента дозволить найбільш ефективно реалізувати мету, сформувати у студента поняття про електрифікацію гірничих робіт, електротехнічні комплекси різних гірничих машин і схеми їх електропостачання, складні ієрархічні системи з безліччю елементів. Потрібно усвідомити внутрішні та зовнішні взаємозв’язки між окремими елементами, якісно нові можливості при їх об’єднанні в електричні комплекси та системи, а також розуміти явища й процеси, що виникають при цьому.

У практичному плані майбутній інженер повинен створювати досить досконалі електротехнічні комплекси й системи живлення з урахуванням ефективного використання електроенергії на виробництві. Для цього він повинен знати початкові математичні залежності, що описують основні явища й процеси, основні розрахункові залежності та вміти користуватися ними для вибору параметрів елементів систем.

З розвитком гірничодобувної промисловості до електрифікації гірничих робіт ставляться підвищені вимоги: забезпеченість високоякісним і надійним електроустаткуванням (безперебійність та економічність роботи машин і механізмів), зростання продуктивності праці, підвищення безпеки використання електроенергії.

В останні 10-15 років у системах електропостачання підприємств гірничодобувної промисловості відбулися значні зміни в зв’язку з використанням у розподільних мережах більш високої напруги (660, 1140, 6000, 10000 і 35000 В). Це докорінно вплинуло як на основні принципи електропостачання, так і на побудову схем розподілу електроенергії в умовах відкритих і підземних гірничих робіт.

У підручнику розглянуто комплекс питань сучасного електроустаткування та електропостачання гірничих підприємств. Наведені спільні для шахт і рудників відомості з основ електропостачання. Приділено увагу особливостям електрифікації шахт і рудників, а також методам їх проектування.

Дається опис будови і конструктивних особливостей рудничного електроустаткування, наведено технічні дані та схеми електротехнічних з'єднань пускозахисної апаратури напругою до 1000 і вище 1000 В, схеми керування машинами й механізмами стаціонарних і пересувних установок для підземних і відкритих гірничих робіт. Розглянуто побудову підстанцій і мереж на поверхні гірничих підприємств, освітлення, релейний захист, сигналізацію та зв’язок. Значна увага приділена дотриманню техніки безпеки під час експлуатації електроустаткування напругою до 1000 і понад 1000 В.

Викладено методики визначення потужності і вибору силових трансформаторів, розрахунку кабельних і повітряних ліній електропередач, освітлення, струмів короткого замикання, способів компенсації реактивної потужності, показників питомих норм витрати електроенергії та електроозброєння праці, розрахунку техніко-економічних показників електроспоживання.

Сучасні системи електропостачання відповідають вище наведеним критеріям, забезпечують економію електроенергії та збереження навколишнього середовища. При цьому кожна із систем характеризується внутрішньою єдністю щодо вирішення перерахованих вище питань.

Складні системи мають значно більше ступенів свободи. Ріст кількості останніх приводить відповідно до необхідності знання додаткових фізичних параметрів, що характеризують складні системи. Ці параметри піддаються економічній оптимізації  так само, як і параметри простих систем.

Потрібно звернути увагу на кінцеві результати безперервного процесу підвищення ефективності використання систем електропостачання. У перспективі удосконалення складних систем виконувати буде складніше: самі системи будуть ставати досконалішими. Зазначене справедливо тільки для конкретного етапу розвитку електрифікації, що обмежений визначеним інтервалом часу. Реально процес удосконалення буде розвиватися по спіралі, тобто з появою новітніх систем електропостачання, більш сучасних, знову почнеться процес їх удосконалення і розширення впровадження, але вже нових виробів, у той час як попередні, колишні високоекономічні в попередній період, переходять у розряд менш ефективних, поступово застаріваючих. У цьому зв’язку ефективність простих і складних систем буде рік від року коливатися - від максимуму до мінімуму й навпаки.

Системи електропостачання гірничих підприємств можуть бути віднесені до складних промислових об'єктів кібернетичного типу. Усі їх елементи беруть участь у єдиному виробничому процесі, що характеризується такими основними специфічними особливостями: у ньому повільно протікають явища, присутня неминучість ушкоджень аварійного характеру. Тому надійне й економічне функціонування систем електропостачання можливе тільки при автоматизованому контролі та керуванні ними.

Надійність електропостачання, необхідна якість електроенергії] безпека й економічність усіх елементів системи - основні вимоги, яким повинна відповідати система електропостачання. Обізнаний підхід до виконання цих вимог можливий тільки при глибокому знанні фізичних процесів, умов спільної роботи різних елементів електроустаткування, основних положень раціонального проектування систем електропостачання й експлуатації електрогосподарства сучасних великих підприємств.

Під час вивчення курсу студент знайомиться з історичними рівнями розвитку електрифікації, специфікою галузі та її впливом на систему електропостачання, вимогами до електропостачання, умовами, у яких буде працювати електроустаткування в різних електричних установках системи.

Основною метою підручника є:

•    вивчення основ теорії електропостачання та придбання знань, необхідних для аналізу і синтезу систем електропостачання при проведенні проектування, монтажу, експлуатації, наукових досліджень і керуванні ними як об’єктами складної структури;

•    придбання уміння вирішувати практичні задачі побудови доцільних, надійних, безпечних і економічних систем електропостачання;

•    одержання навичок самостійної роботи, підвищення своєї кваліфікації, прийняття правильних рішень, застосування сучасної елементної бази, вільного “спілкування” із системами електропостачання.

Характерними принципами підручника є:

•    тісне переплетення теорії і практики. Основні положення щодо проектування, монтажу й експлуатації систем електропостачання встановлені та достатньо вивчені, однак їх застосування до окремих практичних задач пов’язано з нездоланними в даний час труднощами математичного характеру;

•    математичне обґрунтування не має самодостатнього значення і, в остаточному підсумку, служить для вирішення технічних задач;

•    деяка частина питань не одержала поки кінцевого рішення, є спірною й широко обговорюється науковою громадськістю.

Залежно від складності об’єктів, що вивчаються, особливостей їх функціонування в умовах підземних і відкритих гірничих робіт весь навчальний матеріал розбито на три частини: перша — загальні питання електрифікації для підземних і відкритих гірничих розробок; друга — конкретні системи електроустаткування й електропостачання, методи їх вибору та розрахунку для гірничих машин, що використовуються при підземному добуванні корисних копалин; третя - аналітичний матеріал, що стосується відкритих гірничих робіт.

Навчальний матеріал з різних питань, тем і розділів викладено у логічній і дидактичній послідовності, що дозволяє максимально використовувати знання, уміння й навички для вибору параметрів різних елементів і систем, що розглядаються в цілому, а також розрахункових методів, що супроводжуються прикладами.

Наприкінці кожної теми (розділу) наведені питання для самоперевірки та контролю освоєння знань із викладеної проблеми. Для більш повного розкриття теми наприкінці кожного розділу пропонуються теми рефератів. Під час роботи над рефератом потрібно показати роль і вплив кожного чинника на конструктивні або інші параметри установки (потужність, пропускна спроможність, частота настроювання фільтра), з’ясувати межі впливу кожного з них і на цій підставі оцінити необхідність їх огляду при рішенні різних інженерних задач.

Наведені рекомендації з раціонального використання систем електропостачання базуються на існуючих засобах і способах їх реалізації. Разом з тим процес науки і техніки в наші дні йде прискореними темпами. Тому в найближчій і більш віддаленій перспективі вже зараз намічені ті напрямки електрифікації, результати яких можуть сприяти забезпеченню ще більш раціонального її використання, скороченню енергетичних і матеріальних ресурсів, економії електроенергії та витрат.

Підручник написано колективом викладачів кафедри систем електропостачання Національного гірничого університету під керівництвом заслуженого діяча науки і техніки України, академіка НАН України, доктора технічних наук, професора Г.Г. Півняка, яким виконане загальне його редагування.

Автори прагнули використати все нове, що з’являлося в практиці проектування, монтажу й експлуатації систем електропостачання, а також у технічній літературі за останні роки. У підручнику наведено загальний для всіх розділів список основної літератури, а також перелік книг та нормативних матеріалів. Можливе використання суміжної та додаткової літератури, у якій розглядається необхідний матеріал.

Автори вдячні за зауваження, зроблені при рецензуванні підручника.

Автори просять надсилати свої побажання до видавництва НГУ за адресою: 49027, м. Дніпропетровськ, проспект К. Маркса, 19.

Автори