Устройство для испытания взрывозащищенного электрооборудования в режиме дугового короткого замыкания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Я0„„10 3772 з(д) Е 21 F 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I1 н as TOPCNOMV СВИДЕТЮЪСтВУ

4 (21) 3261526/24-07 (22) 16.03.81 (46) 07.08.83. Бюл. N 29 (72) А.А.Каймаков, Ю..А.Орлов и И.И.Иванов (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (53) 621 ° 311.69(088.8) (56) 1. Оборудование электротехническое взрывозащищенное и рудничное.

Методы испытаний ОАА 688. 013-71.

Руководящие технические материалы..

M., 1972, с. 18-24.

2. Авторское свидетельство СССР

N 794418, кл. G 01 М 19/00, 1977(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В РЕЖИМЕ ДУГОВОГО КОРОТКОГО 3АMHKRHHR,.содержащее взрывную камеру с основными и вспомогательными электродами, связанными с основными и вспомогательными источниками питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ,целью повышения эффективности и качества испытаний путем повышения мощности, получения стабильной длительности дугового разряда и снижения затрат на их проведение, оно дополнительно снабжено блоком трансформаторов, двумя выпрямительными блоками, индуктивностью и импульсным трансформатором, а основной источник питания выполнен в виде батареи конденсаторов, выходные зажимы которых через индуктивность присоединены к основным электродам, а входные зажимы через выпрямительный блок подключаются к блоку трансформаторов, два других Я вывода которого через выпрямительный блок подключены к дополнительному источнику питания, выполненному в виде конденсатора, соединенного посл довательно с импульсным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к дополнительным электродам.

1033772 2

Изобретение относится к электротехнике, к области разработки и испытаний рудничного взрывозащитного электрооборудования и может быть ис" пользовано при испытаниях оболочек .б электрооборудования на взрывонепроницаемость B. режиме дугового короткого замыкания.

Известно устройство испытания оболочек рудничного и взрывозащищЕнного 10 электрооборудования на взрыэонепроницаемость при дуговом. коротком замыкании, где короткое замыкание внутри испытуемой оболочки возбуждается путем подачи напряжения от источника ..15 ( питания на предварительно перемкнутые медной проволочкой электроды. После плавления проволочки под действием приложенного напряжения на электродах возбуждается дуговое короткое замыка- 20 ние, отключение которого через заданное время производится коммутационным аппаратом (1)

Недостатками данного устройства являются невозможность получения стабиль5 ной и регулируемой длительности горения,цуги; возбуждение электрической дуги на электродах путем перемыкания их тонкой проволочкой приводит к погрешности при определении истинного 30 времени горения дуги вследствие наложения со";-ственного времени плавления проволочки на общую длительность дуго" вого кор" òêîãî замыкания.

Наиболее близким к изобретению является устройство для испытания рудничного электрооборудования в режиме дугового короткого замыкания, где при включении коммутационного аппарата напряжение от источника питания подается на электроды, расположенные внутри испытуемого объекта, При включении вспомогательного коммутационного аппарата подается сигнал через блок задержки на короткозамыкатель, установленный вблизи испытуемого объекта, при срабатывании которого возбуждается короткое .замыкание вблизи испытуемого объекта. 8 результате этого происходит погасание электри-. ческой дуги внутри испытуемого объекта е

Устройство включает основной ис" точник питания, испытуемый объект с расположенными в нем тремя основными H и двумя вспомогательными электродами, вспомогательный источник йитания и блок задержки. При подаче напряжения ог вспомогательного источника питания на вспомогательных электродах возникает электрическая дуга, возбуждающая в свою очередь к,з. на основных электродах. При включении вспомогательного коммутационного аппарата через короткозамыкатель возбуждается короткое замыкание вблизи испытуемого объекта.

При этом напряжение падает и электрическая дуга на .основных электродах гаснет t 2) .

Однако известное устройство характеризуется невозможностью получения стабильной силы тока, а следовательно, мощности и энергии дугового разряда при времени горения дуги длительностью менее одного полупериода кривой тока, т.е. меньше 0,01 с;применением сложного и громоздкого оборудования.

Цель изобретения повышение эффективности и качества испытаний путем повышения мощности и получения стабильной длительности дугового разряда и снижения затрат на их прове- дение.

Цель достигается тем, что устройство для испытания взрывозащищенного электрооборудования в режиме дугового короткого замыкания, содержащее взрывную камеру с основными и вспомогательными электродами, связанные с основным и вспомогательным источником питания, дополнительно снабжено блоком трансформаторов, двумя выпрямительными блоками, индуктивностью, импульсным трансформатором, при этом основной источник питания выполнен в виде батареи конденсаторов, . выходные зажимы которого через индуктивность присоединены к основным электродам, входные зажимы через выпрямительный блок подключаются к блоку трансформаторов, два других вывода которого через выпрямительный блок подключены к дополнительному источнику питания, выполненному в виде конденсатора, соединенного последовательно с импульсным трансформатором, вторичная обмотка которого подключена к дополнительным электродам.

На чертеже изображена схема устройства для испытания взрывозащищенного электрооборудования в режиме дугового короткого замыканйя.

Устройство содержит источник 1 переменного тока, коммутационный аппарат 2, в качестве которого может ис.пользоваться любой щитовой аппарат, 1033772 з блок 3 трансформаторов, который состоит из регулятора напряжения типа

РНО"250-5, одна из вторйчных обмоток которого соединена с низковольтной обмоткой трансформатора типа НОИ-10, а другая - с низковольтйой обмоткой трансформатора НОИ-б; силовой выпрямительный блок 4 состоит иэ зарядного сопротивления и выпрямителя (зарядное сопротивление 2000 Ом мощностью. 1000 Вт собрано из десяти обычных остеклованных сопротивлений типа H38"100 (2000м), а выпрямитель . на обратное напряжение 24 кВ и. прямой зарядный ток 0,1 А собран иэ ve- 15 тырех диодов. типа Д1006) источник питания, который выполнен в виде ба"

:тареи 5 конденсаторов, состоящей из соединенных параллельно с помощью ошиновки IOO импульсных конденсато- 20 ров типа ИК-10-50У4, суммарной емкостью мкф и суммарной запасенной энергией 250000 Дж, соединенной одним иэ выводов через индуктивность б с помещенными внутри испытуемого объек- 2 та 7 первым основным электродом 8, а другим " с вторым основным. электродом 9; вспомогательный выпрямительный блок l0„ состоящий из зарядного сопротивления.и выпрямителя, пусковой конденсатор 1I, в качестве которого.. можно применять такой же импульсный конденсатор, пусковой аппарат 12, в какачестве которого целесообразно применять тиристор с кнопкой управления; импульсный трансформатор lj и вспомогательный электрод 14. Схема возбуждения соединяется с блоком 3 трансформаторов и получает питание от того же источника 1 переменного тока, что и силовая цепь. Источником питания им4О пульсного дугового разряда на основных электродах является батарея 5 конденсаторов, один из выводов которой заземлен и соединен с первым основным (нулевым) электродом 9, имеющим по- 45 тенциал земли, а другой через индуктивность разрядного контура 6 соединен со вторым основным электродом 8.

Одна.из обкл док пускового конденсатора 11, служащего источником питания о для.высоковольтного искрового разряда на вспомогательных электродах заэемР лена и соединена с заземленным выводом обмотки импульсного трансформатора 13, подключенным к нулевому основному электроду 9, являющемуся одновременно и вспомогательным электродом. Вторая обкладка пускового конденсатора 11

4 через пусковой аппарат 12 соединена с низковольтной обмоткой импульсного трансформатора 13, а высоковольтная обмотка этого трансформатора соединена со вспомогательным электродом 14.

Испытуемый объект 7 с основными электродами 8 и 9 и вспомогательным 14 по" мещен во взрывную камеру 15. В исход -. ном состоянии коммутационный аппарат

2 отключен, пусковой конденсатор 1! и батарея 5 конденсаторов разряжены, напряжение на основных и вспомогательных электродах отсутствует.

Устройство работает следующим образом.

От источника I переменного тока с помощью коммутационного аппарата 2 подается напряжение на блок 3 трансформаторов.

С трансформаторного блока напряже"

we заданной величины подается на силовой выпрямительный блок 10, Производится зарядка батареи 5 конденсаторов до заданной величины напряжения и одновременно заряжается пусковой конденсатор 11. После зарядки конденсаторов коммутационный аппарат 2 отключает источник 1 переменного тока от схемы. Устройство готово к проведению испытаний. При включении ïóñкового аппарата 12 происходит разряд . конденсатора 11 на низковольтную обмотку импульсного трансформатора 13, на высоковольтной обмотке которого индуктируется высокое напряжение. Под действием этого напряжения между вспомогательным электродом 14 и нуле.вым основным электродом 9, играющим одновременно и роль вспомогательного электрода, возникает короткий разряд, возбуждающий дуговое к,э. между ,основными электродами 8 и 9. Батарея.

5 конденсаторов начинает разряжаться через индуктивность б разрядного кон" тура и дуговой импульсный разряд. Напряжение между обкладками конденсаторов и на основных электродах падает и при критическом значении на" пряжения, равном минимальному напряжению, обеспечивающему устойчивое горение дуги в межэлектродном проме" жутке, электрическая дуга на основных электродах самопроизвольно гаснет, ll р и и е р. Допустим, необходимо испытать на взрывонепроницаемость в режиме дугового к.з.оболочку электрооборудования, содержащего батарею накопительных конденсаторов напряжения

723 10337

6 кВ и суммарной емкостью 2000 мкф.

Расчетная индуктивность ошиновки батЗреи 10 мкГн„ а расстояние между шинами 60 мм.

Перед проведением испытаний, устанавливаются заданная суммарная емкость батареи конденсаторов, индуктивность разрядного контура и расстояние между электродами, Расстояние между вспомогательными электродами устанавливаетсяО равным 40 мм. Регулятор. напряжения вы" водится в положение "0". Включается автомат и переменное напряжение 220 В подается на регулятор наПряжения. С помощью регулятора напряжения плавно (с целью снижения потерь электроэнергии в зарядной цепи) через НОИ-10 и силовой выпрямительный блок 4 поднимают напряжение на батарее конденсаторов до заданной величины б, кВ. Одно® временно через другую обмотку регулятора напряжения, трансформатор НОМ-6 и вспомогательный выпрямительный блок заряжается пусковой конденсатор до. напряжения. 1000 В. После зарядки батареи конденсаторов до заданной величины напряжения регулятор напряжения выводится в нулевое положение и установка отключается от источника 1 питания с помощью автомата 2. Включается 30 кнопка пусквого аппарата 12, тиристор открывается и пусковой конденсатор

11 накоротко разряжается на низковольтную обмотку импульсного трансформатора 13. На выводах высоковольтной обмотки импульсного трансформатора получается импульс высокого напряжения амплитудой 20 кВ, подаваемый на вспомогательный 14 и один из основных электродов 9. Иежду этими электродами 40 проскакивает искровой разряд, ионизирующий промежуток между. основными электродами 8 и 9 и возбуждающий на них электрическую дугу, Батарея 5 конденсаторов разряжается на возникающую 45 электрическую дугу до полного затухания импульсного дугового разряда.

После опыта фиксируется результат (наличие передачи взрыва из оболочки 7 во взрывную камеру 15), откачиваются gp продукты взрыва, при необходимости заменяются электроды, приготавливает" ся свежая смесь и опыт повторяется.

Устройство работает циклично, что позволяет сочетать очередной цикл зарядки конденсаторов с подготовкой очередного опыта - удалением продуктов взрыва из оболочки испытуемого объекта и приготовлением свежей взрывной смеси. При этом времени для подготовки очередного опыта (обычно 10-15 мин) вполне достаточно, чтобы использовать для данного устройства маломощное (не более 10 кВт) оборудованиетрансформаторы и зарядные устройства.

В качестве источника питания переменного тока возможно использование практически любой силовой сети, в том числе и напряжением 220 В. В целом устройство получается компактным, а вследствие применения менее мощного и дорогостоящего оборудования и более дешевым. Ориентировочная стоимость такого устройства не превышает

30 тыс. руб., т.е. на порядок меньше по сравнению с известными испытательными установками.

Примененная в устройстве схема возбуждения дугового к.з. от маломощного высоковольтного искрового разряда с использованием основного электрода в качестве вспомогательного отличается высокой надежностью, эффективностью и требует монтажа всего одного вспомогательного электрода, что снижает трудоемкость испытаний.

Характерный для описываемого устройства высокий коэффициент использования запасенной в батарее конденсаторов энергии (до 704) позволяет значительно повысить КПД установки (до 354 при зарядке конденсаторов через активное сопротивление и до 503 при зарядке конденсатаров через индуктивность). Получаемое при этом существенное снижение непроизводитель" ных потерь электроэнергии, наряду с меньшей стоимостью самого устройства обуславливает более высокую экономичность испытаний.

1033772

Составитель T.Ùåãîëüêîâà

Редактор С.Патрущева Техред T.Èàòî÷êà Корректор В.Гирянк

Заказ 5590/38 Тираж 444 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам иаобретений и открытий

113035, Иоскаа, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4