Способ бескамерной оценки искробезоплсности электрических цепей
ОП ИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
l99259
Союа Соеетскик
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Kë. 21е, 37/04
Заявлено 01 111.1966 (¹ 1059442/24-7) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 13ХН.1967. Бюллетень № 15
Дата опубликования описания З.XI.1967
МГ1К G 01r Комитет па делам иаобретеиий и открытий при Сосете Мииистров
СССР
УДК 621.316.5,064.4.001. .4 (088.8) Б. М. Кириченко
Донецкий научно-исследовательский и проектно-кбнструйо)ский институт автоматизации горных машйн
Автор изобретения
Заявитель
СПОСОБ БЕСКАМЕРНОЙ ОЦЕНКИ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Известные способы бескамер ной оценки искробезопасности электрических цепей путем определения эквивалентной индуктивности сложны и требуют специального оборудования при оценке искробезопасности выходных цепей устройств, выполненных по схеме многополюсников с трансформаторным выходом, то есть цепей, содержащих индуктивности с ферромагнитными сердечниками.
Для упрощения способа при оценке искробезопасности выходных цепей таких устройств предлагается к испытуемой выходной цепи подкл1очать выпрямитель. По углу коммутации выпрямителя, нагруженного индуктивноактивной нагрузкой, определяют эквивалентную индуктивность испытуемой выходной цепи, затем сравнивают полученное значение эквивалентной индуктивности цепи с искробезопаснь;м значением ее ипдуктпвности по существующим расчетным или экспериментальным характеристикам искробезопасности при тех же электрических параметрах — напряжении питания и величине постоянного тока, равной амплитудному значению выпрямленного тока.
На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема измерения угла коммутации выпрямителя; на фиг. 2 — кривая изменения величины фазного тока выпрямителя; на фиг. 3 — осциллограммы, показывающие зависимость угла коммутации от нндуктивности коммутируемой цепи.
Выпрямительные устройства состоят из преобразующей трансформаторной группы Тр и вентилей В. Переменный ток выпрямляется за счет коммутации (распределения) вентилями напряжения вторичной обмотки трансформатора. Явление коммутации заключается в том, что в каждый момент времени работает толь10 ко тот венгиль, на аноде которого мгновенное значение напряжения положительно и превышает велпч1шу анодного напряжения на любом нз других вентилей, связанных с данной секцией трансформаторной группы. В резуль15 тате такой поочередной работы вентилей кривая выпрямленного коммутируемого напряжения представляет собой огибающую смежных фазовых пли линейных напряжений одной пол 51 р11ости.
20 Переход нагрузок с фазы на фазу совершается не мгновенно. Спад тока фазы, заканчивающей работу, и нарастание тока фазы, вступающей в работу, занимает некоторый промежуток времени у, называемый углом
25 коммутации. Время перехода нагрузки с одной фазы на другую определяется величиной индуктивного сопротивления в цепях фазных токов.
Величина электромагнитной энергии Ат, 30 запасенной в индуктивных сопротивлениях
199259
J/2 BE sln— г — — с
+ sin(; +;)e
2 В Е - sin
L= (1 — cos -;)"- — 1 т о фазы, связана с величиной выпрямленного тока г соотношением: с
А,„=- L,„,i di = о где L,„, — эквивалентная индуктивность выпрямителя в контуре выпрямленного тока.
Электромагнитная энергия, запасенная в индуктивности выпрямителя, поддерживает существующее состояние коммутируемой цепи выпрямителя. Поэтому длительность переходного процесса (режима коммутации) характеризуется временем, в течение которого электромагнитная энергия Алс будет полностью израсходована.
Для определения эквивалентной индуктивности L, коммутируемой электрической цепи необходимо составить систему дифференциальных уравнений, описывающую переходные электромагнитные процессы в выпрямителе в режиме коммутации, который характеризуется параллельной работой двух фаз (режим короткого замыкания двух фаз).
Дифференциальное уравнение, описывающее процесс нарастания тока короткого замыкания двух фаз, имеет вид
diA. IÎ r
L — + гй =, P 2 В sin — Е sin î t+
dt 113 2 где r — активное сопротивление фазы;
L — индуктивность фазы;
 — коэффициент, показывающий, во сколько раз амплитуда фазового напряжения меньше амплитуды выпрямленного пульсирующего напряжения;
Š— э.д.с. фазы;
1о — величина выпрямленного тока;
m — число фаз.
Решение этого уравнения:
r — — т о 1+- е — — = sin(; — (;+ о)) +
2 где у — угол коммутации; р — угол упреждения, обусловленный активным сопротивлением фазы;
z — полное сопротивление фазы; ср — сдвиг фаз.
После упрощения получим о
cosy — 1
P 2 BE sin—
11Е
Это уравнение является исходным для определения индуктивпости L: о Io
Целесообразно сначала определить величину г полного сопротивления фазы из преды10
65 дущего выражения, а затем эквивалентную индуктивность фазы:
fI2 BE sin — (1 — cos )
L=
fz — r -
IJ,Dà последних выражения позволяют определить эквивалентную индуктивность коммутируемой цепи, Лля определения величины z полного сопротивления фазы необходимо знать угол коммутации у. Так как процесс коммутации заканчивается тем быстрее, чем быстрее нарастает ток двухфазного короткого замыкания с,, то по скорости нарастания этого тока можно судить о величине угла коммутации.
Скорость нарастания тока короткого замыкания можно определить экспериментальным путем. Для этой цели в фазные обмотки выпрямителя вклсочают измерительные сопротивления rp (фиг. 1). Чтобы величина угла коммутации не изменилась за счет включаемых сопротивлений, величина последних выбирается значительно меньшей модуля полного фазного сопротивления (с„((я I ) . Кривая изменения фазного тока с, выпрямителя имеег трапецеидальную форму (фиг. 2), Скорость нарастания этого тока определяется длительIIocTI: переднего фронта (или углом коммутации у). В идеальном случае, когда отношение величин индуктивного х,и активного r сопротивлений равна нулю — — О, нарастание с х (r тока короткого замыкания происходило бы мгновенно и угол коммутации у был бы также равен нулю (у=0), а кривая изменения тока имела бы прямоугольную форму. В реальных условиях это отношение не равно пулю (— О, и длительность переднего фронта имг пульса тока имеет конечную величину, которую можно измерить с помощью осциллографа и градусах или секундах. На осциллограммах (фиг. 3), показывающих зависимость угла коммутации, длительности переднего фронта импульсного тока от индуктивности L, длигельность фронта измерялась в миллисекундах; цена каждой метки 0,2 лсеек.
1 акой метод определения эквивалентной индуктивности можно применять для цепей постоянного и для цепей переменного тока. В последнем случае на выходную цепь испытываемого устройства подключается выпрямитель, нагруженный индуктивно-активной нагрузкой (R„, L) .
После определения эквивалентной индуктивности выходной цепи испытываемого устройства предлагаемым способом сравнивают найденное значение эквивалентной индуктивпости с искробезопасным значением индуктивности той же цепи по расчетным или экспериментальным характеристикам искробезопаспости
499259 к оыалюграру
Фиг. 2
Фе/Z./
I
I
1 I l
1 I
\
Составитель И. Диепровскаи
Техред Л. Я. Бриккер Корректор М. П. Ромашова
Редактор П. Вербова
Заказ 3278j!8 Тираж 535 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и огкрытий при Совсте Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Гипография, пр. Сапунова, 2 при тех же электрических параметрах — напряжении питания Е и геличине постоянного тока, равной амплитудному значению выпрямленного тока.
Описываемый способ позволяет одинаково легко определить эквивалентную индуктивность как трансформаторов, так и сложных четырехполюсников, а в общем случае — многополюсников с трансформаторным выходом.
Кроме того, определение эквивалентной индуктивности по величине угла коммутации .выпрямителя позволяет оценить влияние индуктивных элементов, включенных в первичную цепь трансформатора, на воспламеняющую способность разрядов размыкания.
Предмет изобретения
Способ бескамерной оценки искробезопасности электрических цепей путем определения
6 эквивалентной индуктивности, отличающийся тем, что, с целью упрощения при оценке искробезопасности выходных цепей устройств, выполненных по схеме многополюсников с трансформаторным выходом, к испытуемой выходной цепи подключают нагруженный индунтивно-активной нагрузкой выпрямитель, по углу коммутации которого определяют эквивалентную индуктивность испытуемой выход10 ной цепи, затем сравнивают полученное значение эквивалентной индуктивности цепи с искробезопасным значением ее индуктивности по существующим расчетным или экспериментальным характеристикам искробезопасности
15 при тех же электрических параметрах — напряжении питания и величине постоянного тока, равной амплитудному значению выпрямленного тока.
