Способ обеспечения искробезопасности электрических цепей

 

Изобретение относится к горной электротехнике и может быть использовано в энергоемкой аппаратуре, работающей во взрывоопасных средах. Цель изобретения - увеличение потребляемой искробезопасной мощности при переменной величине нагрузки. При коммутации искробезопасной цепи /ИБЦ/ из спектра возникающих частот выделяют высшие гармоники и формируют высокочастотный сигнал, пропорциональный выделенным гармоникам. Затем формируют сигнал, пропорциональный соотношению между дополнительным сопротивлением /ДС/ источника R<SB POS="POST">H</SB> и сопротивлением R<SB POS="POST">H</SB> нагрузки /СН/. По полученным сигналам формируют сигнал отключения ИБЦ. Определяют соотношение между R<SB POS="POST">H</SB> и R<SB POS="POST">H</SB> по величине падения напряжения на СН и напряжение U<SB POS="POST">0</SB> зажигания. По полученным данным определяют величину ΔU изменения напряжения на источнике при коммутации ИБЦ по формуле: ΔU = U<SB POS="POST">0</SB>:[1+(R<SB POS="POST">H</SB>:R<SB POS="POST">H</SB>)]. При превышении ΔU над сигналом отключения уменьшают ДС. Таким образом, при малых СН за счет выведения ДС увеличивается искробезопасная мощность в нагрузке. При больших СН за счет введения ДС сохраняется работоспособность быстродействующих выключателей, обеспечивающих искусственное сокращение длительности разряда, и достигается искробезопасность цепей нагрузки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) SU (11) А1 (50 4 Е 21 F 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ возникающих частот вьщеляют высшие гармоники и формируют высокочастотный сигнал, пропорциональный вьщеленным гармоникам. Затем формируют сигнал, пропорциональный соотношению между дополнительным сопротивлением (ДС) источника R„ и сопротивлением

Н н нагрузки (СН). По полученным сигналам формируют сигнал отключения

ИБЦ. Определяют соотношение между R и Rz по величине падения напряжения на СН и напряжение Uä зажигания. По полученным данным определяют величину ЬН изменения напряжения на источнике при коммутации ИБП по формуле

При превышаении 6U над сигналом отключения уменьшают ДС. T. обр., при малых СН за счет выведения ДС увеличивается искробезопасная мощность в нагрузке. При больших СН за счет введения ДС сохраняется работоспособность быстродействующих выключателей, обеспечивающих искусственное сокращение длительности разряда, и достигается искробеэопасность цепей нагрузки. 1 ил. предприятий горной, нефтяной и газовой промышленности.

Цель изобретения — повышение искробезопасной мощности при переменной

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4373119/23-03 (22) 29. 12.87 .(46) 23.09.89. Бюл. № 35 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) П.В.Лаппо, В.Я.Песок, Э.Г.Коган и Н.Т.Демченко . (53) 621.3.064.24(088.8) (56) Озерной М.И, Электрооборудование и электроснабжение подземных разработок угольных шахт. M.: Недра, 1975, с. 68-69, Авторское свидетельство СССР

¹ 298126, кл. Н 03 К 17/06, 1966.

Авторское свидетельство СССР

¹ 473016, кл. Е 21 F 5/00, 1974. (54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕ1 (57) Изобретение относится к горной электротехнике и м.б. использовано в энергоемкой аппаратуре, работающей во взрывоопасных средах. Цель изобретения — увеличение потребляемой искробезопасной мощности при переменной величине нагрузки. При коммутации ис-. кробезопасной цели (ИБЦ) из спектра

Изобретение относится к горной электротехнике и может быть использовано в энергоемкой аппаратуре, работающей во взрывоопасных средах е J (1 + (Р R )j

3 1509549 величине нагрузки и увеличение коэЬфициента ее использования.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего способ.

Способ реализуется эа счет того, что величина выделенного сигнала, подаваемого на быстродействующий вьпслючатель„ прямо пропорциональна соот- tð ношению сопротивлений R„/Rö, где К „— сопротивление источника; R „ — сопротивление нагрузки. Зто объясняется тем, что напряжение U зажигания дуги, возникающее на контактах при 15 коммутации цепи нагрузки, вызывает изменение тока нагрузки на величину hI. Падение напряжения на нагрузке изменяется на величину, равную

KIRH, а суммарное падение напряже- 20 ния на источнике, дополнительных сопротивлениях и ограничительном сопротивлении составляет величину hU (R„+R +R,„), 25 где Rg — добавочное сопротивление, ЙХК н +60 где I„ — ток в нагрузке;

Пн, - напряжение источника;

U ст1 ст

U ,CT3 огр

Кн— отсюда hU = U, — hI Кн (1)

ЬТ

Rí+ и+ R + ,(г) подставляя в выражение (1) выражение (2) получают

По 35

1+R/(Rq+ R+ R„)

При изменении сопротивления нагрузки от 0 до максимального значения возможны две зоны работы. 40

В первой зоне сопротивление нагрузки изменяется от 0 до величины, .при которой сигнал управляющий быстродействующими выключателями h,U > где U,„ — входное напряжение быстродействующего выключателя, обеспечивающее его нормальную работу. В этой зоне искробеэопасноть выходной цепи обеспечивается за счет искусственного сокращения длительности разряда быстродействующим выключателем.

Вторая зона характеризуется тем, что в связи с увеличением сопротивления нагрузки, возникающее при коммутации AU недостаточно для срабатывания быстродействующего выключателя. Для обеспечения искрабезопасности выходной цепи в этой зоне последовательно с источником вводятся дополнительные сопротивления, исходя из соотношения ЬV = U,что

ex обеспечивает нормальную работу быстродействуюц1его выключателя, при каждой коммутации нагрузки.

Таким образом при малых сопротивлениях нагрузки (первая эона) за счет выведения дополнительных сопротивлений увеличивается искробезопасная мощность в нагрузке. В то же время при больших сопротивлениях нагрузки за счет введения дополнительных сопротивлений сохраняется работоспособность быстродействующих выключателей, обеспечиваюц|их искусственное сокращение длительности разряда, и достигается искробезопасность цепей нагрузки.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит источник 1 пере- менного тока, одна шина которого через ограничительное сопротивление 2 подключена к нагрузке 3, второй вывод которой через последовательно соединенные дополнительные резисторы 4-б, зашунтированные стабилитронами 7-9 подключается к второй шине источника 1 питания, и устройство 10 искрозащиты, подключенное параллельно нагрузке 3.

Устройство работает следующим образом.

Падение напряжения на дополнительных резисторах 4-6 прямо пропорционально току в нагрузке. При малых сопротивлениях нагрузки падения напряжения на дополнительных резисторах 5-4 и 6 ограничиваются напряжениями стабилизации стабилитронов

7,8 и 9.

Ток в нагрузке 3 определяется по формуле (3) н

) н напряжение стабилизации стабилитрона 9; напряжение стабилизации стабилитрона 8; напряжение стабилизации стабилитрона 7; ограничительный резистор, сопротивление нагрузки 3 °

5 1509549

При увеличении сопротивления на- где R — величина добавочного резис)1 грузки 3 падение напряжения на резис- тора 5. торах 6,5,4 уменьшается.. В четвертой зоне закрыты все стаЗакрывается стабилитрон 9 с наи- 5 билитроны, меньшим напряжением стабилизации. U„, Ток через него прекращается и в схен мУ, таким обРазом, ввоДитсЯ Дополни-,где  — величина добавочного резистельный резистор 6.

При дальнейшем Увеличении сопро- 10 Таким образом при малых сопротив1 1 тИвлениЯ нагрузки и Уменьшении тока,лениях нагрузки за счет открывания последовательно закРываютсЯ стабили- стабилитронов 7-9 и шунтирования ими троны 8 и 7, вводЯ дополнительные Ре- дополнительных резисторов 4-6 уменьзисторы 5 и 4. НапРЯжениЯ стабилиза- шается суммарное добавочное сопротивции стабилитрона 9,8 и 7 выбираютсЯ 5 ление, обеспечивая увеличение по срав15 нению с известным тока и соответственно мощности в нагрузке, что обесст и )» печивает достижение поставленной целй. где I — ток нагрузки при сопротив- 20 н лениях нагрузки, отличающихся друг от друга на величину шага дискретизации

R „,„, определяемого из

R4nc«p = имак. И

25 где R — максимально возможное нмакс сопротивление нагрузки, п — число добавочных резисторов;

R — величина добавочных резис- 30

3 торов 6,4,5.

Таким образом, при работе устройства можно выделить четыре зоны по величине сопротивления нагрузки.

В первой зоне сопротивление нагруэ-3

5 ки от 0 до R «p. В этой зоне все стабилитроны открыты и ток нагрузки определяется соотношением (3).

Во второй зоне закрыт стабили1 трон 9, К7,„ск «R > (2RAscvp ток нагрузки определяется как

14 — IHRII — ucL - Uct — Х„К, 45 н

4 где R — величина добавочного резис31 тора 6., 50

В третьей зоне закрыты стабилитро- ны 9 и 8, 2К4искр кн с Зкдискр 7

Пист — I Rpi — I„R$2 UcT9 IHRorp н Re .

Формула изобретения

Способ обеспечения искробезопасности электрических цепей, основанный на выделении высших гармоник из спектра частот, возникающих при коммутации, формировании высокочастотного сигнала, пропорционального выделенным гармоникам, формировании сигнала, пропорционального соотношению между дополнительным сопротивлением источника и сопротивлением нагрузки, и по полученным сигналам формируют сигнал отключения искробеэопасной электрической цепи, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения потребляемой искробезопасной мощности при переменной величине нагрузки, определяют соотношение между сопротивлением источника . и нагрузки по величине падения напряжения на сопротивлении нагрузки, определяют напряжение зажигания дуги и по полученным данным определяют величину изменения напряжения на источнике при коммутации цепи по формуле

Uo

5U = — — — — )

R„

1 +—

Rs где U, — напряжение зажигания дуги;

Rz — сопротивление нагрузки;

Ки — сопротивление источника; и при превышении этого сигнала над сигналом отключения уменьшают дополнительные сопротивления.

1509549

Тираж 410

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород., ул. Гагарина, 101

Редактор Л.Зайцева

Заказ 5780/29

Составитель Л.Виноградов

Техред М, Ходанич Корректор Н.Борисова