Устройство для электроизмерительной оценки искробезопасности электрических цепей Советский патент 1990 года по МПК E21F9/00 

ел ч1

ьэ

1

м

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для электроизмерительной оценки искробезопасности цепей взрывозащищенного и рудничного электрооборудования, работающего во взрывоопасных помещениях и шахтах. Цель - расширение области использования за счет обеспечения возможности испытания безындуктивных электрических цепей. Устройство содержит безразрядный прерыватель 1, состоящий из тиристора 2, транзистора 3, стабилитрона 4, разделительных резисторов 5 и 6 и диода 7, генератор 8 прямоугольных импульсов чередующихся полярности, модель 10 разрядного промежутка, состоящую из стабилитрона 11, магазина 12 конденсаторов и переключателя 13, электронный осциллограф 14, пиковый вольтметр 15 с кнопкой 16 и токовый шунт 17. Между анодом тиристора 2 прерывателя и магазином 12 конденсаторов включен ключ 9. При размыкании ключа 9 по изображению на экране осцилографа 14 можно установить, является ли испытуемая цепь 18 омической или реактивной, и определить, если реактивность носит емкостной характер, величину эквивалентной емкости цепи 18 по постоянной времени, измеренной осциллографом 14. Затем по энергии разряда определяется искробезопасность испытуемой цепи 18. 4 ил.

к

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для злектроизм0- эительной оценки искробезопасности цепей ззрывозащищенного и рудничного электрооборудования, работающего во взрывоопасных помещениях и шахтах, и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 636413.

Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности испытания безындуктивных Электрических цепей.

На фиг. 1 представлена блок-схема уст- юйства; на фиг. 2-4 - осциллограммы чапряжения и тока при испытании различных цепей.

Устройство содержит безразрядный прерыватель 1, состоящий из тиристора 2, тран- Зистора 3, стабилитрона 4, разделительных резисторов 5 и 6, разделительного диода 7 jj генератора 8 прямоугольных импульсов Цередующейся полярности, ключ 9, модель tO разрядного промежутка, состоящую из стабилитрона 11, магазина конденсаторов 12 и переключателя 13, электронный осциллограф 14, пиковый вольтметр 15 с кнопкой 16 И токовый шунт 17. На фиг. указана и испытываемая цепь 18.

Сопротивление шунта 17 определяется из соотношения

/,o,i,

io

пде Uxx - установившееся напряжение на разомкнутых зажимах испытываемой цепи;

/о - установившееся значение тока в испытываемой цепи при закороченных ее зажимах, например при замкнутом безразрядном прерывателе (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 9 в том положении, которое изображено на фиг. 1.

В момент появления положительного (относительно эмиттера транзистора 4) импульса на выходе генератора 8 одновременно Отпирается тиристор 2 и транзистор 3. Испытываемая цепь 18 оказывается закороченной на время Т до установления в ней начального тока.

При этом ,(1)

где TI -длительность положительного импульса генератора 8; TI - постоянная времени испытываемой

цепи.

При изменении полярности сигнала на выходе генератора 8 транзистор 3 запирается. В результате шунтирующего действия конденсатора 12 модели 10 разрядного промежутка напряжение между анодом тиристора 2 и эмиттером транзистора 3 в первый момент относительно невелико 8-15 В, со0

противление стабилитрона 4 при таком напряжении составляет сотни кОм, и тиристор 2 переходит в непроводящий режим (для выполнения этого условия напряжение стабилизации стабилитрона 4 должно быть 15- 20 В). Дальнейший рост напряжения на разрядном промежутке приводит к тому, что основная часть этого напряжения прикладывается к тиристору 2, а на транзисторе 3 напряжение равно напряжению стабилизации стабилитрона 4.

Следовательно, транзистор 3 служит для обеспечения резкого падения тока в цепи тиристора 3 (до уровня существенно меньшего тока удержания) в начальный момент,

когда напряжение на модели разрядного промежутка от косительно мало, а тиристор 2 и стабилитрон 4 - для защиты этого транзистора от напряжений, возникающих на модели 10 разрядного промежутка.

При появлении отрицательного (относительно эмиттера транзистора 3) импульса на выходе генератора 8 к испытываемой цепи 18 подключается модель 10 разрядного промежутка. Время подключения определяется длительностью этого импульса 7Y

5 Величину Га выбирают из условия

,(2)

где iy. - время формирования минимального

ядра пламени газовой смеси, для

работы в которой предназначена

испытываемая цепь.

0 Сопротивления 5 и 6 и диод 7 служат для разделения управляющих электродов тиристора 2 и транзистора 3.

Оценка на искробезопасность с помощью предложенного устройства осуществляется следующим образом.

5

Замыкают ключ 9.

Из условий (1) и (2) устанавливают величины Т и 7Y Затем переключателем 13 изменяют емкость измерительного конден-;

0 сатора 10 до тех пор, пока будет выполнено условие:

,(3)

где t - длительность разряда испытываемой цепи при подключении к ней модели разрядного промежутка.

5 Практически условие (3) можно считать выполненным при уменьшении начального тока в испытываемой цепи 18 на порядок. Строгая периодичность и повторяемость процесса обеспечивает возможность контроля величины t на экране осциллографа 14.

0 При выполнении условия (3) с осциллографа снимают показания максимального напряжения UM (фиг. 2) на модели 10 разрядного промежутка, либо кнопкой 16 подключают пиковый вольтметр 15 и снимают с него показание (/, и сравнивают его с U,

5 где Uхх - установившееся напряжение на разомкнутых зажимах испытываемой цепи. Если окажется, что UMxUXZt то цепь считают безындуктивной.

После этого размыкают ключ 9 (фиг. 1). Если при этом на экране осциллографа 14 будет устойчивое изображение, представленное на фиг. 3, т. е. в испытываемой цепи нет превышения тока над его установившимся значением /о, цепь считают безреактивной и ее искробезопасность оценивают по характеристикам искробезопасности для простых омических цепей (ГОСТ 22782.5-78). Если на экране осциллографа 14 будет устойчивое изображение, представленное на фиг. 4, т. е. в момент замыкания безразрядного прерывателя 1 в испытываемой цепи 18 наблюдается превышение тока над значением /о, а затем ток по экспоненциальному закону уменьшается до /о, то на экране осциллографа 14 определяют время т спада тока в цепи от

I;

максималь4ак ДО УРОВНЯ -4,а с, ГДе 4акс

ное значение тока в испытываемой цепи 18 в момент ее замыкания. Затем из соотношения

Сэкв -Јопределяют эквивалентную емкость Сэкв испытываемой цепи 18 и сравнивают величину этой емкости с искробезопасным значением, определенным по характеристикам искробезопасности для / С-цепей (ГОСТ 22782.5- 78), при этом если измеренная емкость не превышает заданную, то цепь считают искро- безопасной.

Если окажется, что (фиг. 2), то определяют величину полезной (в смысле

электрическогр зажигания) энергии Wn, которую может выделить испытываемая цепь с последующим сравнением этой величины с допустимой Wg при заданной вероятности воспламенения Р, т. е. искробезопасность испытываемой цепи определяется из условия:

C(Utr

-vt)

wg,

(4)

где UK - катодное падение напряжения на электродах моделируемого коммутирующего устройства; С - емкость измерительного конден- . сатора, при которой для данной испытываемой цепи выполняется условие (3).

Использование устройства существенно повышает достоверность и снижает трудоемкость электроизмерительной оценки искробезопасности электрических цепей.

Формула изобретения

Устройство для электроизмерительной оценки искробезопасности электрических цепей по авт. св. № 636413, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения возможности испытания безындуктивных электрических цепей, оно снабжено ключом, включенным между анодом тиристора безразрядного прерывателя и магазином измерительных конденсаторов модели разрядного промежутка.

Фиг. 2

t/

to

Q

Фиг.з

JMUKC,

ФигЛ