Способ обеспечения искробезопасности переносных приборов

Изобретение относится к способам обеспечения искробезопасности переносных приборов, применяемых в шахтах, опасных по газу или пыли, и во взрывоопасных помещениях предприятий химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности. Техническим результатом является повышение технико-экономических показателей переносных приборов. Способ основан на установлении безопасных параметров источника питания, соединительного шнура и индуктивных и емкостных нагрузок. При этом выход автономного источника питания шунтируют стабилитроном, напряжение стабилизации которого больше э.д.с. источника питания, но меньше минимального напряжения зажигания дуги, измеряют ток короткого замыкания источника питания I_кз, последовательно с источником питания подключают ограничительное сопротивление R_огр, обеспечивающее снижение тока короткого замыкания вдвое до 0,5 I_кз и по характеристикам искробезопасности I_в=F(L, Е) для тока 0,5 I_кз и э.д.с. источника питания Е определяют безопасное значение индуктивности L_б и безопасное значение постоянной времени соединительного шнура τ_бшр=L_б/R_огр, затем к источнику питания подключают индуктивную нагрузку. Определяют ток в цепи I_н и по характеристикам искробезопасности I_в=f(L, Е) для тока I_н и э.д.с. источника питания определяют безопасное значение индуктивности нагрузки L_н и безопасное значение постоянной времени индуктивной нагрузки τ_н=L_н/R_н, кроме того по характеристикам искробезопасности U_в=f(R, С) для суммарного значения омических сопротивлений источника питания и соединительного шнура и для э.д.с. источника питания определяют безопасное значение суммарной емкости нагрузки. 4 ил.

 

Изобретение относится к способам обеспечения искробезопасности переносных приборов, состоящих из автономного источника питания, соединительного шнура, индуктивных и емкостных нагрузок и применяемых в шахтах, опасных по газу или пыли, и во взрывоопасных помещениях предприятий химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности.

Известен способ обеспечения искробезопасности переносных приборов, состоящих из автономного источника питания, индуктивных и емкостных нагрузок, в соответствии с которым ток источника питания снижается до искробезопасного значения с помощью омического токоограничителя, а выбор безопасных параметров переносного прибора осуществляют на основании испытаний во взрывной камере при их сертификации [1]. Недостатками данного способа являются наличие испытательного режима (короткого замыкания источника питания), значительных электрических потерь на токоограничительном элементе, что требует увеличения емкости источника питания и невозможность выбирать рациональные параметры прибора ввиду отсутствия экспериментальных средств оценки. При наличии испытательного режима (короткого замыкания источника питания) к.п.д. использования искробезопасной мощности в нагрузке при линейной нагрузочной характеристике источника питания не превышает 25%, а при прямоугольной нагрузочной характеристике - только в 1,33 раза больше. Низкий к.п.д. использования искробезопасной мощности в нагрузке и электрические потери на токоограничительном элементе для обеспечения регламентируемого непрерывного времени работы прибора требуют увеличения емкости источника питания, что приводит к увеличению габаритов, веса и стоимости переносных приборов. Разработчики переносных приборов из-за отсутствия экспериментальных средств оценки не в состоянии оценить все испытательные режимы, выбирать рациональные параметры при их обеспечении искробезопасности на стадии их разработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ обеспечения искробезопасности переносных приборов, состоящих из автономного источника питания, соединительного шнура, индуктивных и емкостных нагрузок, в соответствии с которым ток источника питания снижается до искробезопасного значения с помощью полупроводникового токоограничителя, а выбор безопасных параметров переносного прибора осуществляют на основании испытаний во взрывной камере при их сертификации [2]. Недостатками данного способа обеспечения искробезопасности переносных приборов являются наличие испытательного режима (короткого замыкания источника питания) и значительные электрические потери на токоограничительных элементах, а также невозможность ввиду отсутствия экспериментальных средств оценки выбирать рациональные параметры переносных приборов при их обеспечении искробезопасности на стадии их разработки.

Обеспечение взрывозащищенности переносных приборов приводит к усложнению их конструкций, увеличению габаритов, веса и их стоимости по сравнению с аналогичными приборами в общепромышленном исполнении. Целью данного изобретения является разработка способа обеспечения искробезопасности переносных приборов, который позволит максимально приблизить конструкции переносных приборов к общепромышленному исполнению. Это обеспечивает повышение их технико-экономических характеристик (снижение габаритов, веса, и стоимости). Исключение испытательного режима (короткого замыкания источника питания) и его токоограничительных элементов обеспечивает снижение емкости источника питания, а выбор рациональных параметров при обеспечении искробезопасности источника питания с соединительным шнуром, индуктивными и емкостными нагрузками также позволяет дополнительно снизить габариты, вес и стоимость переносных приборов. Исключение испытательного режима - короткого замыкания источника питания и его токоограничительных элементов, достигается тем, что выход источника питания шунтируют стабилитроном, напряжение стабилизации которого выбирают больше э.д.с. источника питания, но меньше минимального напряжения зажигания дуги. При напряжении стабилитрона меньше минимального напряжения зажигания дуги исключается физическая возможность образования электрического разряда и этим самым обеспечивается искробезопасность выходной цепи источника питания без необходимости испытывать этот режим и использовать токоограничительные элементы. Благодаря этому существенно повышается к.п.д. использования искробезопасной мощности в нагрузке переносного прибора. При напряжении стабилизации стабилитрона больше э.д.с. источника питания стабилитрон не потребляет энергию источника питания и этим самым также исключаются электрические потери. Возможность оценивать на искробезопасность переносного прибора с помощью характеристик искробезопасности позволяет на стадии его разработки выбирать рациональные параметры и этим самым дополнительно повышает их технико-экономические характеристики (снижение габаритов, веса, и стоимости).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведен пример реализации способа. Представленное на фиг.1 электрооборудование включает в себя источник питания 1, стабилитрон 2, линию связи (соединительный шнур, провода) 3, индуктивную нагрузку 4 и емкостную нагрузку 5. Источник питания 1 характеризуется э.д.с. Е, индуктивностью L_и и внутренним сопротивлением R_и, стабилитрон 2 характеризуется напряжением стабилизации больше э.д.с. химического источника питания, но меньше минимального напряжения зажигания дуги, которое зависит только от материалов контактов и для материала контактов искрообразующего механизма МЭК, используемого для экспериментальной оценки искробезопасности электрических цепей, равно 8 В. Линия связи (соединительный шнур, провода) 3 характеризуется индуктивностью L_шр и омическим сопротивлением R_щр, индуктивная нагрузка 4 - индуктивностью L_н и омическим сопротивлением R_н, a емкостная нагрузка 5 определяется суммарной емкостью всех конденсаторов прибора.

Шунтируя выход источника питания 1 стабилитроном 2 с напряжением стабилизации больше э.д.с. химического источника питания, но меньше минимального напряжения зажигания дуги, исключаем испытательный режим (короткое замыкание источника питания), затем определяем безопасное значение постоянной времени соединительного шнура 3 при наиболее опасном испытательном режиме, когда частью соединительного шнура как нагрузкой согласуется источник питания (при R_огр=R_н), для чего измеряют ток короткого замыкания источника питания I_кз, последовательно с источником питания подключают ограничительное сопротивление R_огр, обеспечивающее снижение тока короткого замыкания вдвое до 0,5 I_кз, и по характеристикам искробезопасности I_в=f(L, E) для тока 0,5 I_кз и э.д.с. источника питания определяют безопасное значение индуктивности L_б и безопасное значение постоянной времени соединительного шнура 3 τ_бшр=L_б/R_огр (фиг.2), затем определяем безопасное значение постоянной времени индуктивной нагрузки 4, для чего к источнику питания 1 подключают индуктивную нагрузку 4, определяют ток в цепи I_н, по характеристикам искробезопасности I_в=f(L, E) для тока I_н и э.д.с. источника питания определяют безопасное значение индуктивности нагрузки L_н и безопасное значение постоянной времени индуктивной нагрузки τ_н=L_б/R_н (фиг.3) Определенное безопасное значение постоянной времени индуктивной нагрузки будет справедливо для омических сопротивлений нагрузки, равных R_н и более. Суммарную безопасную емкость конденсаторов 5 переносного прибора определяют по характеристикам искробезопасности U_в=f(R, С) для суммарного значения омического сопротивления источника питания R_и и омического соединительного шнура R_щр и э.д.с. источника питания Е (фиг.4).

Способ обеспечения искробезопасности переносных приборов, состоящих из автономного источника питания, соединительного шнура и индуктивных и емкостных нагрузок, основанного на установлении безопасных параметров источника питания, соединительного шнура и индуктивных и емкостных нагрузок, отличающийся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей переносных приборов, выход автономного источника питания шунтируют стабилитроном, напряжение стабилизации которого больше э.д.с. источника питания, но меньше минимального напряжения зажигания дуги, измеряют ток короткого замыкания источника питания I_кз, последовательно с источником питания подключают ограничительное сопротивление R_огр, обеспечивающее снижение тока короткого замыкания вдвое до 0,5 I_кз и по характеристикам искробезопасности I_в=F(L, Е) для тока 0,5 I_кз и э.д.с. источника питания Е определяют безопасное значение индуктивности L_б и безопасное значение постоянной времени соединительного шнура τ_бшр=L_б/R_огр, затем к источнику питания подключают индуктивную нагрузку, определяют ток в цепи I_н и по характеристикам искробезопасности I_в=f(L, Е) для тока I_н и э.д.с. источника питания определяют безопасное значение индуктивности нагрузки L_н и безопасное значение постоянной времени индуктивной нагрузки τ_н=L_н/R_н, кроме того, по характеристикам искробезопасности U_в=f(R, С) для суммарного значения омических сопротивлений источника питания и соединительного шнура и для э.д.с. источника питания определяют безопасное значение суммарной емкости нагрузки.