Способ испытаний на искробезопасность электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты Советский патент 1992 года по МПК E21F9/00 

Фиг.1

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для оценки искробезопасности передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке в шахтах, опасных по газу и пыли.

Известен способ испытаний на искро- безопасность электрических цепей, основанный на использовании взрывчатых смесей представительных газов.

По этому способу при испытаниях элек- трических цепей измеряют коммутируемый ток в испытываемой цепи с последующим его увеличением в 1,5 раза и определяют вероятность взрыва.

Недостаток этого способа состоит в том, что он не обеспечивает достоверности испытаний искробезопасности электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты. Это обусловлено тем, что увеличение коммутируемого тока в число раз, равное коэффициенту запаса, не приводит к увеличению энергии электрического разряда в число раз, равное квадрату коэффициента запаса, так как длительность разряда в таких цепях определяется време- нем включения динамического элемента искрозащиты. В цепях без динамического элемента искрозащиты увеличение коммутируемого тока приводит к увеличению естественной длительности разряда и увеличению энергии разряда в число раз, равное квадрату коэффициента запаса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ испытаний на искробезопасность электриче- ских цепей с динамическим элементом искрозащиты, основанный на измерении коммутируемого тока в испытываемой цепи с последующим увеличением его в 1,5 раза и определении вероятности взрыва: энер- гию, выделяемую в разряде, увеличивают в число раз, равное квадрату коэффициента запаса, путем увеличения коммутируемого тока в 1,5 раза и увеличения времени включения динамического элемента искрозащи- ты в 1,5 раза.

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает достоверности испытаний на искробезопасность электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты, которые эксплуатируются в разных температурных условиях.

Так, например, применяемые системы диспетчерской громкоговорящей связи, аварийного оповещения и специализации на предприятиях угольной промышленности характеризуются тем, что в ряде случаев их источники питания располагаются на поверхности, а сами системы - в шахтах, т.е.

эксплуатируются в разных температурных условиях.

Эффективность обеспечения искробезопасности источников питания с динамическими элементами искрозащиты, применяемых в таких системах, зависит от температуры окружающей среды, в которой они эксплуатируются.

Так, с понижением температуры ухудшается чувствительность узлов искрозащиты и увеличивается время их переключения. В то же время существующие нормативные документы предписывают проводить испытания в регламентированном пределе температуры (20-30°С).

Использование известного способа, обеспечивающего заданный коэффициент запаса при определенной температуре, не позволяет получить достоверные данные по оценке искробезопасности систем с динамическими элементами искрозащиты, эксплуатируемых при различных температурах окружающей среды.

Основными факторами, определяющими искробезопасность цепи с динамическими элементами искрозащиты, являются величина сигнала, выделяемого при коммутации цепи, чувствительность и быстродействие ключей, обеспечивающих отключение источника питания от коммутируемой цепи.

Работа динамических элементов (транзисторов, тиристоров и др.) существенно зависит от температуры окружающей среды. Так, при выборе, например, транзистора исходят из характера радиоэлектронной схемы, а также требований к ее выходным электрическим параметрам и эксплуатационным режимам. Особое значение имеет при этом диапазон рабочих температур электрооборудования в целом. Так, известно, что кремниевые транзисторы по сравнению с германиевыми лучше работают при повышенной температуре (вплоть до 125°С), но их коэффициент передачи по току существенно уменьшается при низких температурах. Это обстоятельство либо существенно ухудшает чувствительность узлов искрозащиты с динамическими элементами и значительно увеличивает время их переключения, либо приводит к отказу искрозащиты. Отказ искрозащиты вызван тем, что уменьшение коэффициентов усиления этих элементов привод к уменьшению значения управляющего сигнала до величины, при котором его недостаточно для включения искрозащиты, а следовательно, искробезопасность цепи не обеспечивается.

В некоторых случаях для узлов искрозащиты, содержащих кроме полупроводниковых другие элементы с различными температурными коэффициентами (ТКС, ТК, ТК и др.), может быть опасна максимальная температура.

Поэтому электрооборудование с динамическими элементами и элементами с различными температурными коэффициентами необходимо испытывать при предельных температурах, при которых обеспечиваются наименее благоприятные условия для срабатывания искрозащиты.

Цель изобретения - повышение достоверности испытаний на искробезопасность электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты, составные части которых работают в разных температурных условиях, за счет реализации наиболее опасных условий коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу испытаний на искробезопасность электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты, основанному на том, что энергию, выделяемую в разряде, увеличиваются в число раз, равное квадрату коэффициента запаса, путем увеличения в 1,5 раза коммутируемого тока и времени включения динамического элемента икрозащиты, коммутируют электрическую цепь и определяют вероятность взрыва, коммутацию электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты осуществляют в наиболее неблагоприятных температурных условиях с минимально допустимой и максимально допустимой температурой для данной испытуемой цепи с элементами искрозащиты, затем коммутируемый участок цепи помещают в условия с максимально допустимой температурой, а элементы искрозащиты - в условия с минимально допустимой температурой.

На фиг. 1 дан пример расположения частей системы диспетчерской громкоговорящей связи, аварийного оповещения и сигнализации на угольной шахте, опасной по газу и пыли; на фиг. 2 - схема стенда для проведения испытаний на искробезопасность электрических цепей по предлагаемому спесобу.

Система диспетчерской громкоговорящей связи, аварийного оповещения и сигнализации (фиг. 1) состоит из абонентских переговорных аппаратов 1-3 и стационарного источника 4 питания, соединенных телефонными линиями 5,

Стационарный искробезопасный источник 4 питания с динамическими элементами искрозащиты устанавливается в помещении 6 диспетчерской или в помещении АТС, где температура окружающей среды согласно НТД на аппаратуру может достигать в

зимнее время -10°С. Таким образом, источник питания работает в условиях, ухудшающих динамические характеристики искрозащиты (увеличивается время срабатывания искрозащитных элементов, снижается чувствительность узла искрозащиты).

Рабочая температура в горных выработках шахт, где установлены аппараты 1 -3 або- нентские переговорные, 40°С. Т.е.

D электрические цепи аппаратов 1-3 находятся в условиях повышенной температуры, способствующей возникновению и поддержанию горения взрывоопасной рудничной атмосферы.

5 Для испытания электрической цепи на искробезопасность согласно предлагаемому способу, помещают ее часть с динамическими элементами искрозащиты (в данном случае это источник 4 питания) в термокаме0 ру 7 (фиг. 2). В термокамере устанавливают температуру, минимальную по условиям эксплуатации данной системы (ЧО°С). Выдерживают электрооборудование 4 в термокамере 7 в течение времени, необходимого

5 для установления заданного значения температуры во всех точках источника 4. Подключают источник 4 к сети, а выходную цепь 8 источника - к искрообразующему механизму 9, помещенному во взрывную камеру

0 10.

Измеряют величину тока в испытуемой цепи 8, после чего осуществляют однократную коммутацию (замыкают или размыкают) цепи 8 с помощью искрообразующегомеха5 низма 9 и измеряют одним из известных методов (например, с помощью запоминающего осциллографа) время включения динамического элемента искрозащиты, входящего в состав искробезопасного ис0 точника 4. Затем увеличивают в 1,5 раза ток в цепи 8, а также время включения динамического элемента искрозащиты (например, с помощью регулируемой индуктивности, включенной в цепь управления динамиче5 ского элемента искрозащиты). Взрывную камеру 10 заполняют взрывоопасной газовой смесью наиболее взрывоопасной концентрации, возможной в шахтных условиях. Внутри взрывной камеры 10 поддерживают

0 максимальную температуру, соответствующую условиям эксплуатации (например, для абонентских переговорных аппаратов 1-3 40°С). Коммутируют электрическую цепь 8 посредством искрообразующего механизма

5 9 и определяют вероятность взрыва газовой смеси во взрывной камере 10.

Использование предлагаемого способа при проведении испытаний электрических цепей на искробезопасность в госконтрольной испытательной организации МакНИИ

позволило повысить достоверность экспериментальной оценки искробезопасности электрических цепей взрывозащищенного горношахтного электрооборудования по сравнению с испытаниями по известному способу на 40-50%.

Это позволило более строго решить задачу обеспечения условий безопасного применения электрооборудования в условиях шахт, опасных по газу и пыли.

Формула изобретения Способ испытаний на искробезопас- ность электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты, заключающийся в том, что энергию, выделяемую в разряде, увеличивают в число раз, равное квадрату коэффициента запаса, путем увеличения в 1,5 раза коммутируемого тока и времени включения динамического эл емента искрозащиты, коммутируют электрическую цепь и определяют вероятность

взрыва, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, коммутацию электрических цепей с динамическими элементами искрозащиты осуществляют в наиболее неблагоприятных

температурных условиях с минимально допустимой и максимально допустимой температурой для данной испытуемой цепи с элементами искрозащиты, затем коммутируемый участок цепи помещают в условия с

максимально допустимой температурой, а элементы искрозащиты - в условия с минимально допустимой температурой.

Сущность изобретения: устройство, поясняющее способ, содержит три абонентских переговорных аппарата 1, 2 и 3, стационарный источник питания 4, телефонную линию 5, термокамеру, выходную цепь, жарообразующий механизм, взрывную камеру. 2 ил. VI CJ Ч) о 1СЛ ю

/

Фиг. 2

-о