Устройство для возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке Советский патент 1983 года по МПК G01V3/06 

| о d «

К Hotpytnf

Изобретение относится к разведочной геофизике, э именно к устройствам возбуждения электромагнитного поля в земле, и может быть использовано совместно с измерительными устройствами для работ методами становления поля ЗС), частотного зондирования (ЧЗ), вызванной поляризации (ВП), и другими методами с использованием искусственно создаваемых электромагнитных полей.

Известны устройства для возбуждения электромагнитных полей в диапазоне звуковых и инфразвуковых часто в которых в качестве первичного источника используются генераторы постоянного тока, приводимые во вращение автомобильными двигателями.

Известна электроразведочная станция ЭРС-67, которая имеет первичный источник в виде генератора постоянного тока, приводимого во вращение автомобильным двигат лем, мостовой тиристорный инвертор, блок управления, эквивалент нагрузки - балластный резистор и электромеханическое устройство для отключения нагруки от выхода тиристорного инвертора во время бестоковых пауз (нуль-контаКтор)1 .

Возбуждение электромагнитного поля в земле осуществляется пропусканием в нагрузке (заземленная линия, незаземпенная петля) разнополярных без пауз и с паузами или однополярных импульсов тока.

Станция ЭРС-67 имеет следуквдие недостатки:

отсутствие стабилизации тока в нагрузке, что не дает воэможность при площадных работах методом ЗС, требующих высокоточных иэмерений, применять режим разнополярных импульсов без пауз из-за смещения нулевого уровня сигнала в точке приема, вызванного изменением тока в -нагрузке,

высокий уровень шумов в точке приема сигнала во время бестоковых пауз за счет протекания через запертые тиристоры низкочастотного тока утечки, вызванного преимущественно неравномерностью вращения автомобильного двигателя, без использования электромеханической схемы нуль-контактора

низкий КПД при работе в режимах раэнополярных с паузами или однополярных импульсов тока, поскольку 50% мощности первичного источника бесполезно рассеивается на ба лластном резисторе с целью сохранения устано1вившегося режима работы автомобильного двигателя-,

отсутствие согласования мощности первичногсЗ источника с нагрузкой из-за применения в качестве первичного источника генераторов постоянного тока.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка канадской фирмы Phoenfx УРТ-2, предназначенная для возбуждения электромагнитного поля в рудной электроразведке при работах методами ВП и сопротивлений. Эта установка содержит агрегат переменного тока, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и трехфазного генератора переменного тока, блок управления, связанный с трансформатором, выпрямителем, тиристорным ин,вертором, причем выход трансформатора соединед со входом выпрямителя и систему обратной связи по току выход генератора-обмотка возбуждения генератора переменного тока 2

Недостатками известной установки УРТ-2 являются присутствие высокого напряжения на запертом тиристорном инверторе, что приводит к появлению повышенных шумов во время бестоковЬх пауз и система стабилизации отрицательной обратной связью выход генератора обмотка возбуждения обладает низким быстродействием и создает высокий уровень низкочастотных пульсаций, что приводит к возрастанию погрешности измерений.

Целью изобретения является повышение производительности .электроразведочных работ.

Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее агрегат переменного тока, блок управления, Связанный с трансформатором, выпрямителем и тиристорным инвертором, причем выход трансформатора соединен со входом выпрямителя, введены индуктивно-емкостный преобразователь и электронный ключ, причем индуктивно-емкостный преобразователь включен между агрегатом переменного тока и трансформатором, а электронный клю включен параллельно выходу выпрямителя и входу тиристорного инвертора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства , на фиг. 2 - схема индуктивно-емкостного преобразователя.

Устройство содержит соединенные последовательно агрегаг 1- переменного тока, индуктивно-емкостный преобразователь 2, трансформатор 3, выпрямитель 4, электронный ключ 5, тиристорный инвертор 6 и блок 7 управления, подключенный через общую шину к блокам 2-6.

Устройство работает следующим образом.

Агрегат 1 переменного тока вырабатывает напряжение с частотой w . Величина индуктивности L и емкости С индуктивно-емкостного преобразователя источника напряжения в источнике тока, в дальнейшем называемого просто индуктивно-емкостным преобразователем 2 подобраны таким образом, чтобы соблюдалось условие ... (О Благодаря указанному способу включения блока 2 и при выполнении уелоВИЯ (1) осуществляется стабилизация тока при изменении нагрузки устройст ва. Для пояснения принципа стабилиза ции тока рассмотрим простейшую схему индуктивно-емкостного преобразователя (фиг, 2) . Сила тока IH в комплексной нагру ке 2, ц при напряжении U определяет ся формулой ,-..(2) il/iwL + jui(CM|ZH)lH из которой видно, что при выполнении условия (1) n«U/jwL,(3) т.е. сила тока перестает зависеть от импеданса нагрузки и индуктивно-емкостной преобразователь допускает режим короткого замыкания нагрузки. После трансформации напряжения трансформатор 3 до нужного уррвня, выбираемого в зависимости .от величины нагрузки и выпрямления блоком 4, постоянное напряжение подает ся на тиристорный инвертор 6, парал лельно которому включен электронный ключ 5. В блоке 7 управления ус танавливается и контролируется режим работы устройства. С помощью управления, поступающих из блока 7 управления в тиристорный инвертор 6, последний коммутирует ток в нагрузке (источник поля) с заданной частотйй. Для создания бестоковых пауз по команда из блока 7 управления замыкается электронный ключ 5. При этом напря жение на тиристорном инверторе.6 становится равным нулю (илиочень близким к нулю) и ТО.К в нагрузке отсутствует. Для возобновления работы тиристорного инвертора электронный ключ по команде из блока 7 управления размыкается. Применение индуктивно-емкостного преобразователя повышает быстродейст вие стабилизации тока и полностью исключает низкочастотные пульсации по сравнению с системой стабилизаци тока обратной связью выход генерато ра-обмотка возбужденная. Индуктивно емкостной преобразователь использов в данном случае и как устройство, обеспечивающее возможность режима ко роткого замыкания в подсоединенной к его выходу цепи, а электронный .ключ, осуществляющий короткое замакание, позволяет на время бестоковоП паузы снять напряж(...ние с коммутат. ра тока и исключить помеховый темновой ток из источника поля. Устранение шумов во время бестоковнх пауз позволяет повысить точность электроразведочных исследований временными методаи-ш ВП и ЗС (ближняя зона). Увеличение быстродействия и исключение низкочастотных пульсаций в процессе cтaбиJ изaции тока в нагрузке дает возможность проводить высокоточные измерения методом ЗС в режиме разнополярных импульсов без пауз и повысить их производительность. На основе предложенного технического решения возможно создание мощных и сверхмощных (десятки и сотни киловатт) устройстй для возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке. Наиболее существенный экономический выигрыш от применения предложенного устройства достигается при работе в режиме разнополярных токовых импульсов без пауз в методе ЗС. Как известно,в методе ЗС переходный процесс установления электромагнитного поля в земле возбуждается с помощью, периодического стуйенеобразного переключения сцлы тока в источнике поля с одного до другого уровня. В режиме с бестоковыми паузами величину ока скачкообразно изменяют от его максимального условно положительного значения до нуля, затем от нуля до максимс1льно условно отрицательного значения и т.д. Измерение производят во время бестоковых пауз. Таким образом, величина токовой ступени равна максимальному то- ку, который возможно отобрать от генераторной установки при данных - параметрах нагрузки. В режиме отсутствия бестоковых пауз величину тока меняют от максимально условно отрицательного значения, затем отмаксимально условно отрицательного значения до максимально положительного значения и т.д. I Следовательно, полная амплитуда ступени тока в этом случае равнаудвоенному значению силы токи, который возможно отобрать от генераторной установки при -данных параметрах нагрузки. Поскольку величина бестоковйй ступени возрастает в 2 .раза, то в два раза увеличивается и сигнал становления электромагнитного поля в точке его приема и в два раза увеличивается соотношение сигнал/помеха по сравнению с режимом с бестоковыми паузами. При работе методом становления поля всегда осуществляют накопление полезного сигнала, чтобы добиться увеличения соотношения сигнал/прмеха. Поскольку соотношение сигнал/помеха растет пропорционсшьно корню; квадратному из числа накоплений, то при работе в режиме отсутствия бестоковьах пауз время накопления потребуется в 4 раза меньше , чем при работе с бестоковыми паузами. Далее, поскольку длительность токовых импульсов в обоих указанных режимах должна быть одинаковой, а в режиме удвоения токовых импульсов исключаются бестоковые промежутки, время накопления в режиме удвоения токовых импульсов будет еще в 2 раза короче.

Таким образом, время измерения с предлагаемым устройством при работе метолом становления уменьшается в 8 раз.

Учитывая, что примерно 30% времени при полевых работах методом становления поля уходит на операции по подготовке источников поля и установки датчиков поля, реальная производительность работ возрастет в 3 раза.

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ВОЗБУадЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ, содержащее агрегат переменного тока, блок управления, связанный с трансформатором, выпрямителем и тиристорным инвертором, причем выход трансформатора соединен с входом выпрямителя, отличаюцееся .тем, что, с целью повьвоения производительности электроразведо ных: работ, в него введены индуктивно-емкостный преобразователь и электронный ключ, причем индуктивно-емкостный преобразователь включен между агрегатом переменного тока и трансФорматором, а электронный ключ вклю- i чен параллельно выходу выпрямителя и входу тиристорного инвертора. (Л

/ч

г