Система для испытания на искробезопасность шахтной аппаратуры Советский патент 1986 года по МПК E21F9/00 

Изобретение относится к искробезопас- ной шахтной электроаппаратуре и предназначено для проведения испытаний на иск- робезопасность электроаппаратуры, используемой в среде, опасной по газу и пыли.

Целью изобретения является повышение надежности диагностики работы шунтирующего искрогасяш,его элемента.

На чертеже дана схема системы для испытания на искробезопасность шахтной аппаратуры.-

Система содержит четыре источника 1-4 питания, искрообразуюш.ий механизм 5, электродвигатель б перемен ного тока, четыре тумблера 7--10, контактный элемент 11 счета оборотов вала двигателя, счетчих 12 оборотов вала, взрывную камеру 13, заполненную газом, диодный оптрон 14, три реле 15-17, два динистора 18 и 19, диод 20, индикаторные лампы 21-23, выпрямительный мост 24, резистор 25, две RC-цепи 26-29, контакты 30-41 реле (разомкнутые контакты 30- 32, 34, 35, 37-40, замкнутые контакты 33, 36 и 41), конденсатор 42, шунтируюший искрогасяш.ий элемент, например тиристор 43, датчик 44 начала коммутации, дополнительный тумблер 45, дополнительный диод 46 и дополнительный резистор 47.

Узлы и элементы системы соединены между собой следуюшим образом.

Счетчик 12 числа оборотов вала электродвигателя 6 подключен к первому источнику 1 питания через контактный элемент 11. Искрообразующий механизм 5 и электродви- гатель 6 расположены в полости взрывной камеры 13. К выпрямительному мосту 24 подключена цепь из последовательно соединенных второго тумблера 8, резистора 26, фотодиода оптрона 14 и конденсатора 27 первой RC-цепи. Параллельно фотодиоду оптрона 14 подключена цепь из последовательно соединенных второго резистора 28 и конденсатора 29 второй RC-цепи, а также последовательно соединенные второй динис- тор 19 и второе реле 16, первое реле 15 через первый динистор 18 подключено к конденсатору 27 первой RC-цепи. Замкнутые контакты 33 и 36 первого и второго реле 16 включены последовательно между первым выходом третьего источника 3 питания и входом выпрямительного моста 24, второй выход третьего источника 3 питания через первый тумблер 7 подключен к второму входу моста 24. Три индикаторные лампы 21-23 подключены параллельно четвертому источнику 4 питания через контакты реле, при этом первая лампа 21 - через последовательно соединенные разомкнутые контакты 30 и 37 соответственно первого реле 15 и третьего реле 17, вторая лампа 22 - через последовательно соединенные разомкнутые контакты 34 и 36 соответственно второго реле 16 и третьего реле 17, третья лампа 23 - через последовательно соединенные разомкнутый контакт 31 и замкнутый контакт 41 соот

0

0 5

0 0 5

0

ветственно первого реле 15 и третьего реле 17, обмотка которого подключена к анодам ди- нисторов 18 и 19 и через разомкнутые контакты 32, 35, 39 и 40 трех реле подключена к первому выходу третьего источника 3 питания, который через тумблер 7 и замкнутые контакты 33 и 36 первого реле 15 и второго реле 16 подключен к электродвигателю 6. Положительный полюс второго источника 2 питания через дополнительный резистор 47 подсоединен к аноду светодиода 14 диодного оптрона, катод которого через дополнительный тумблер 45 подсоединен к аноду шунтирующего тиристора 13, катод которого через датчик 44 начала коммутации и через третий тумблер 9 подключен к отрицательному полюсу второго источника 2 питания. Управляющий электрод шунтирующего иск- рогасящего элемента, например тиристора 43, включен между датчиком 44 начала коммутации и третьим тумблером 9. Положительный полюс второго источника 2 питания через основной резистор 25 подключен к аноду дополнительного диода 46 и к одному из контактов искообразующего механизма 5, второй контакт которого подключен к катоду шунтирующего искрогасящего элемента 43, четвертый тумблер 10 подключен к катоду дополнительного диода 46 и к катоду шунтирующего искрогасящего элемента 43.

Система работает следующим образом.

При испытании шахтной электроаппаратуры на искробезопасность взрывную камеру 13 заполняют взрывоопасным газом по стрелке «газ, создавая имитацию взрывоопасной рудничной атмосферы шахты.

От источника 3 питания через тумблер 7 и замкнутые контакты 33 и 36 реле 15 и 16 питание подают на электродвигатель 6.

При первом обороте вала электродвигателя 6 происходит взаимодействие контактного элемента 11 с валом двигателя. В результате такого взаимодействия контактный элемент 11 замыкается и размыкается, вследствие чего в цепи источника 1 питания возникают импульсы напряжения, фиксируемые счетчиком 12. Каждый импульс соответствует одному обороту вала. Одновременно от источника 2 питания через тумблер 9 напряжение подают на контакты искрооб- разующего механизма 5, вал которого получает вращение от вала электродвигателя 6. При вращении вала искрообразующего механизма 5 происходит поочередное замыкание и размыкание его контактов. Перед началом испытания дополнительный тумблер 45 и основные тумблеры 7-9 находятся в замкнутом состоянии, а основной тумблер 10 - в разомкнутом состоянии.

Диагностирование режимов работы щун- тирующего искрогасящего элемента 43.

Режим нормальной работы шунтирующего искрогасящего элемента 43.

При размыкании контактов искрообразующего механизма 5 в датчике 44 начала

коммутации (например, дроссель) наводится ЭДС самоиндукции, которая стремится поддержать первоначальный ток, который существовал в предыдущий момент замкнутого состояния контактов искрообразующего механизма 5. Положительный полюс этой ЭДС самоиндукции приложен к управляющему электроду шунтирующего искрогасящего элемента 43 и последний открывается, создавая электрический ток по цепи: положительный полюс источника 2 питания, основной резистор 25, замкнутый дополнительный тумблер 45, дополнительный диод 46, открытый шунтирующий искрогасящий элемент 43, датчик 44 начала коммутации (дроссель), третий основной замкнутый тумблер 9, отрицательный полюс источника 2 питания, щун- тируя выход источника 2 питания и, тем самым, предотвращая развитие электрического разряда на контактах искрообразующего механизма 5. Открывщийся шунтирующий и искрогасящий элемент 43 создает также цепь для прохождения электрического тока по светодиоду 14 диодного оптрона: положительный полюс источника 2 питания, дополнительный резистор 47, светодиод 14 диодного оптрона, замкнутый дополнительный тумблер 45, открытый щунтирующий искрогасящий элемент 43, датчик 44 начала коммутации, замкнутый тумблер 9, отрицательный полюс источника 2 питания.

Прохождение электрического тока через светодиод 14 диодного оптрона вызывает его свечение и открывание ответной части оптрона фотодиода 14, что вызывает открывание первой RC-цепочки по цепи: первый выход источника 3 питания, замкнутые контакты 33 и 36, диодный мост 24, замкнутый тумблер 8, резистор 26, фотодиод 14, конденсатор 27, диодный мост 24, замкнутый тумб- лер 7, второй выход источника 3 питания.

Таким образом, во время разомкнутого состояния контактов искрообразующего механизма 5 происходит заряд конденсатора 27.

Однако при дальнейщем вращении искрообразующего механизма 5 происходит замыкание его контактов, которое вызывает следующие изменения электрического состояния испытуемой щунтирующей защиты.

Замкнувщиеся контакты искрообразую- щего механизма 5 производят щунтирование тока открытого щунтирующего искрогасящего элемента 43, ток через который станет равным нулю, н ои закрывается, что приводит к разрыву электрического тока через светодиод 14 диодного оптрона и его гащение, а встречно включенный дополнительный диод 46 также не допускает образование электрического тока через светодиод 14 диодного оптрона через замкнутые контакты искрообразующего механизма 5.

Гашение светодиода 14 диодного оптрона вызывает запирание ответной его части - фотодиода 14, закрывание первой RC-цепи.

0

0

5

5

прекращение заряда конденсатора 27. Происходит открывание второй RC-цепочки по цепи: первый вход источника 3 питания, замкнутые контакты 33 и 36, диодный мост 24 замкнутый тумблер 8, резисторы 26 и 28, конденсатор 29, диодный мост 24, замкнутый тумблер 7, второй выход источника 3 питания.

Таким образом, во время замкнутого состояния контактов искрообразующего механизма 5 происходит заряд конденсатора 29 второй RC-цепочки. При нормальной работе щунтирующего искрогасящего элемента 43 происходит поочередное свечение, гашение светодиода 14 и поочередное открывание и закрывание фотодиода 14, а следовательно, и поочередный заряд конденсаторов 27 и 29. Величина напряжения на них растет одинаково, разность потенциалов между однополюсными обкладками равна нулю, и реле 17 не включается, а его контакты не изменяют своего состояния. Так как постоянная времени первой RC-цепочки выбрана меньшей, чем постоянная времени второй RC-цепочки-- (R26 С27 (R264-R28) С29), и равна времени замыкания и размыкания, то реле 15 включается и замыкает свои нормально разомкнутые контакты 30-32 и размыкает свой нормально замкнутый контакт 33, в результате чего последовательно останавливаются электродвигатель 6, искрообразующий механизм 5, контактный элемент 11, счетчик 12, который фиксирует число произведенных коммутаций, и загорается лампа 23, индицирующая нормальную работу щунтирующего искрогасящего элемента 43.

Режим пробоя шунтирующего искрогасящего элемента 43.

В этом случае ч ерез светодиод 14 диодного оптрона постоянно протекает электрический ток по цепи: положительный полюс источника 2 питания, дополнительный резистор 47, светодиод 14, замкнутый дополнительный тумблер 45, закороченный переход анод-катод щунтирующего искрогасящего элемента 43, датчик 44 начала коммутации, закрытый тумблер 9, отрицательный полюс источника 12 питания. Постоянное протекание тока через светодиод 14 диодного оптрона вызывает его постоянное свечение и, следовательно, ответная часть одтрона - фотодиод 14, постоянно открыт, что вызывает постоянное открытое состояние первой RC-цепочки по цепи: первый выход источника 3 питания, замкнутые контакты 33 и 36, диодный мост 24, замкнутый тумблер 8, ре- зистор 26, фотодиод 14, конденсатор 27, диодный мост 24, замкнутый тумблер 7, второй выход источника 3 питания. Зарядившийся конденсатор 27 пробивает первый динис- тор 18, и включается реле 15. Одновременно происходит включение реле 17 по цепи: положительная обкладка заряженного конденсатора 27, незаряженный конденсатор 29, отрицательная обкладка конденсатора 27.

0

0

5

В результате нормально разомкнутые контакты 30-32 реле 15 замыкаются, нормально замкнутый контакт 33 размыкается, а также нормально разомкнутые контакты 37-40 реле 17 замыкаются, а нормально замкнутый контакт 41 размыкается.

В результате срабатывания указанных контактов останавливается электродвигатель б и загорается лампа 21, индицирующая пробой шунтирующего искрогасящего элемента 43. При остановке двигателя останав- ливаются контактный элемент 11, счетчик 12 и искрообразующий механизм 5. Счетчик фиксирует число оборотов, произведенных электродвигателем до начала пробоя щун- тирующего искрогасящего элемента, или чис ло коммутаций искрообразующего механизма. Замкнувшиеся контакты 32 и 39 сохраняют включенное состояние реле 15 по цепи: источник 3 питания, контакты 32 и 39, ди- нистор 18, реле 15, диод моста 24, тумблер 7, источник 3 питания, контакты 32 и 39 реле 17, конденсатор 29, диод моста 24, тумблер 7, источник 3 питания.

В исходное состояние система возвращается следующим образом. При заряде конденсатора 29 происходит отключение реле 17, размыкание контакта 39 и отключе- ние реле 15, которое, в свою очередь, замыкает свой нормально закрытый контакт 33 в цепи питания электродвигателя. Размыкаются замкнутые контакты 30 и 37 в цепи питания лампы 21.

Режим обрыва шунтирующего искрога- сящего элемента 43.

В этом случае светодиод 14 диодного оптрона находится в обесточенном состоянии ответная часть диодного оптрона - фотодиод 14, находится постоянно в закрытом состоянии. Начинается заряд второй RC- цепочки по цепи: источник 3 питания, замкнутые контакты 33 и 36, выпрямительный мост 24, замкнутый тумблер 8, резисторы 26 и 28, конденсатор 29, диод моста 24, тумблер 7, источник 3 питания. Конденсатор 29, зарядившись, пробивает динистор 19, и включается реле 16. Одновременно происходит включение реле 17 по цепи: положительная обкладк а заряженного конденсатора 29, реле 17, незаряженный конденсатор 27, отрицательная обкладка конденсатора 29. В результате нормально разомкнутые контакты 34 и 35 реле 16 замыкаются, нормально замкнутый контакт 36 размыкается, а также нормально разомкнутые контакты 37-40 реле 17 замыкаются, а нормально замкнутый контакт 41 размыкается. В результате срабатывания указанных контактов останавливается электродвигатель 6 и загорается лампа 22, индицирующая обрыв шунтирующего искрогасящего элемента 43. При остановке электродвигателя останавливаются контакт- ный элемент 11, счетчик 12 и искообразую- щий механизм 5. Счетчик фиксирует число оборотов, произведенных электродвигателем

5

0

5

5 g

0

до начала обрыва щунтирующего искроза щитного элемента, или число коммутаций искрообразующего механизма.

Замкнувшиеся контакты 35 и 40 сохраняют включенное состояние реле 16 по цепи: источник 3 питания, контакты 35 и 40, динистор 19, реле 16, диод моста 24, тумблер 7, источник 3 питания, а также включенное состояние реле 17 по цепи: источник 3 питания, контакты 35 и 40, реле 17, конденсатор 27, диод моста 24, тумблер 7, источник 3 питания.

В исходное состояние система возвращается следующим образом.

При заряде конденсатора 27 током реле 17 происходит отключение реле 17, размыкание контакта 40 и отключение реле 16, которое, в свою очередь, замыкает свой нормально закрытый контакт 36 в цепи питания электродвигателя, а также размыкаются нормально разомкнутые контакты в цепи питания лампы 22. Схема приходит в исходное состояние.

Если оборванный тиристор 43 не будет заменен, то после повторной подачи напряжения с источника 3 питания процесс заряда второй RC-цепочки повторяется снова в выше описанной последовательности и загорается лампа индикации «Обрыв, так как светодиод 14 диодного оптрона обесточен. Следовательно, система обеспечивает непрерывное циклическое диагностирование состояния обрыва шунтирующего тиристора 43.

Таким образом, пробой и обрыв шунтирующего искрогасящего элемента 43 имитируются тумблерами 10 и 45 перед началом испытания шахтной электроаппаратуры на искробезопасность.

Имитация пробоя щунтирующего искрогасящего элемента 43 осуществляется замкнутым состоянием основного тумблера 10. При этом система должна отработать «Пробой, описанный в пункте «Режим пробоя.

Размыкание обоих тумблеров 10 и 45 создает имитацию обрыва щунтирующего искрогасящего элемента 43. При этом система должна отработать «Обрыв, описанный в пункте «Режим обрыва.

Убедившись в правильности работы системы, необходимо тумблер 45 замкнуть, а тумблер 10 разомкнуть. В этом положении тумблеров проводятся испытания на искробезопасность испытуемой щахтной электроаппаратуры.

Устраняя причину повреждения шунтирующего искрогасящего элемента, подбор правильного рабочего режима или замена искрогасящего элемента на более мощный дает возможность разработчику довести испытания на искробезопасность испытуемой системы до положительного результата.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным заключаются в том, что достигается возможность диагностирования ра35

боты шунтирующего искрогасящего элемента электрических аппаратов шахтной автоматики.

17