Способ испытаний на искробезопасность химических источников тока

 

Изобретение относится к способам испытаний на искробезопасность химических источников тока взрывозащищенного электрооборудования, используемого в шахтах, опасных по газу или пыли, и во взрывоопасных помещениях предприятий химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности. Техническим результатом является повышение точности и сокращение времени проведения испытаний. Способ включает коммутацию химических источников тока с ЭДС, меньшей минимального напряжения зажигания дуги, во взрывной камере и определение вероятности воспламенения взрывчатой испытательной смеси. К химическому источнику тока подключают добавочное сопротивление с установленной индуктивностью, замыкают созданную электрическую цепь и определяют осциллограмму напряжения на добавочном сопротивлении, и по ней устанавливают максимальный ток короткого замыкания и индуктивность химического источника тока. Определяют магнитную энергию химического источника тока, выбирают химический источник тока с тем же значением ЭДС и большей емкостью, определяют его индуктивность, затем к нему подключают эталонное омическое сопротивление и индуктивность, исходя из обеспечения равенства магнитных энергий в обоих химических источниках тока и тока химического источника большой емкости, не превышающего 2,0 А, затем подключают образованную электрическую цепь химического источника большой емкости к искрообразующему механизму 1-го типа взрывной камеры, заполненной активизированной взрывчатой смесью, коммутируют цепь во взрывной камере и определяют вероятность воспламенения взрывчатой смеси. 2 ил.

Изобретение относится к способам испытаний на искробезопасность химических источников тока с ЭДС, меньших минимального напряжения зажигания дуги, и может быть использовано в шахтах, опасных по газу или пыли, и во взрывоопасных помещениях предприятий химической, газовой и нефтяной промышленности.

Известен способ испытаний на искробезопасность химических источников тока, основанный на коммутации электрической цепи искрообразующим механизмом 1-го типа (МЭК) во взрывной камере, заполненной испытательной взрывчатой смесью, и определении вероятности воспламенения [1,2].

Недостатком данного способа является возможность испытывать на искробезопасность химические источники тока, токи короткого замыкания которых не превышают 2,0 А, что определяется областью применения искрообразующего механизма 1-го типа, предложенного Международным Электротехническим Комитетом (МЭК), в соответствии с действующими стандартами [1,2].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ оценки искробезопасности электрических цепей, основанный на коммутации электрической цепи искрообразующим механизмом III-го типа с разрывом проволоки во взрывной камере, заполненной испытательной взрывчатой смесью, и определении вероятности воспламенения [1].

Недостатком данного способа является невозможность поддерживать постоянство тока перед каждым размыканием цепи из-за разрядки химического источника тока (для обеспечения 16000 искрений необходимо будет столько раз его заряжать). Кроме этого, подключение химического источника тока к цепи взрывной камеры может на порядок и более увеличить общую индуктивность цепи, что существенно снижает точность оценки (индуктивность цепи взрывной камеры составляет 3 мкГн [1,2], а индуктивность химического источника тока - порядка 0,01 мкГн).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности и сокращение времени проведения испытаний за счет перехода к коммутируемым параметрам цепи, при которых: - не происходит существенного снижения тока химического источника при испытаниях, - имеется возможность использовать при испытаниях искрообразующий механизм 1-го типа, - параметры электрической цепи взрывной камеры не оказывают влияния на результаты испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего коммутацию химического источника тока с ЭДС, меньшей минимального напряжения зажигания дуги, во взрывной камере и определении вероятности воспламенения взрывчатой смеси, последовательно к химическому источнику тока подключают добавочное сопротивление R_д с установленной индуктивностью L_д, замыкают созданную электрическую цепь и определяют осциллограмму напряжения на добавочном сопротивлении, и по ней устанавливают максимальный ток короткого замыкания I_и1 и индуктивность L_и1 химического источника тока и определяют его магнитную энергию 0,5 L_и1xI_и12, выбирают химический источник тока с той же ЭДС и большей емкостью, определяют для него индуктивность L_и2, затем к нему подключают эталонное омическое сопротивление _э и индуктивность L_э, обеспечивающие равенство магнитных энергий в обоих химических источниках тока при выполнении условия 0,5L_и1xI_и1 ² = 0,5(L_и2+L_э)I_и2 ², где I_и22,0 A, затем подключают данную электрическую цепь к искрообразующему механизму 1-го типа взрывной камеры, заполненной активизированной взрывчатой смесью, коммутируют цепь во взрывной камере и определяют вероятность воспламенения взрывчатой смеси.

На фиг.1 представлен вариант реализации данного способа, где цифрами обозначены: 1 - химический источник тока с параметрами (Е, L_и1, I_и1=Е/R_и1), который необходимо оценить на искробезопасность, 2 - добавочное сопротивление R_д с установленной собственной индуктивностью L_д, 3 - безразрядный замыкатель цепи, 4 - осциллограф, 5 - химический источник тока большой емкости с параметрами (Е, _и2, R_и2), используемый для оценки на искробезопасность во взрывной камере; 6 - эталонное сопротивление R_э с индуктивностью L_э 7 - взрывная камера с искрообразующим механизмом 1-го типа, заполненная испытательной активизированной взрывчатой смесью.

Способ осуществляется следующим образом. К химическому источнику тока 1, который необходимо оценить на искробезопасность, с ЭДС не более 8 В (минимальное напряжение зажигания дуги для контактов из кадмия и вольфрама искрообразующего механизма 1-го типа равно 8 В. Любая цепь химического источника тока с ЭДС не более 8 В - есть цепь индуктивная, и ее необходимо оценивать по энергетическому критерию. В нашем случае воспламеняющую способность электрических разрядов, возникающих при коммутации данной цепи, определяет его магнитная энергия 0,5 L_и1xI_и1 ²), подключают добавочное сопротивление R_д (2) установленной индуктивностью L_д. Безразрядным замыкателем цепи (3) замыкают созданную электрическую цепь и определяют осциллограмму напряжения на добавочном сопротивлении (2) осциллографом (4). По осциллограмме определяют максимальное значение напряжения U на сопротивлении (2) и время Т роста напряжения до максимального значения. Определяют ток короткого замыкания _и1= U/R_дхЕ/(Е-U) и индуктивность химического источника тока L_и1= Т/3х(Е/I_и1+R_д)-L_д. Затем определяют его магнитную энергию 0,5 L_и1x I_и1 ². После измерения параметров химического источника тока (1) выбирают химический источник тока (5) с тем же ЭДС и большей емкостью, измеряют аналогично предыдущему для него индуктивность L_и2, затем к нему подключают эталонное омическое сопротивление _э и индуктивность L_э, обеспечивающие равенство магнитных энергий в обоих химических источниках тока при выполнении условия 0,5L_и1xI_и1 ²=0,5(L_e2+L_э)I_и2 ² и I_и22,0 A.

Затем подключают данную электрическую цепь к искрообразующему механизму 1-го типа взрывной камеры, заполненной активизированной взрывчатой смесью, коммутируют цепь во взрывной камере и определяют вероятность воспламенения взрывчатой смеси. Если вероятность воспламенения при 16000 искрений равна или меньше 10^-3, то химический источник тока считается искробезопасным.

Научным базисом данного изобретения является то, что с увеличением тока и уменьшением индуктивности цепи воспламеняющая энергия электрического разряда, определяемая как магнитная энергия цепи 0,5LxI², растет (фиг.2).

Поэтому химические источники тока с параметрами, при которых непосредственно испытать их на искробезопасность во взрывной камере невозможно, переводятся в область параметров, при которых: - можно использовать при испытаниях искрообразующий механизм 1-го типа, - параметры взрывной камеры не будут оказывать влияние на результат испытаний,
- использование химического источника тока большой емкости в процессе испытаний и проведение их при малых токах позволяет без перезарядок провести весь цикл испытаний,
- испытания по предложенному способу будут характеризоваться несколько большей жесткостью в сравнении с тем, если бы была возможность провести испытания на искробезопасность химического источника тока при параметрах Е, L_и1, I_и1=E/R_и1.

Предложенное изобретение может быть использовано при разработке и сертификации взрывозащищенного электрооборудования, включающего химические источники тока как с ограничительным сопротивлением, так и без него, для шахт, опасных по газу или пыли, и взрывоопасных помещений предприятий химической, газовой и нефтяной промышленности.

Источники информации, принятые при экспертизе
1. ГОСТ 22782.5-78. Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты "Искробезопасная электрическая цепь". Технические требования и методы испытаний. Введ. 01.01.80. Изд-во стандартов, 1979. - 69 с.

2. EN 50020, 1994. Электрические аппараты для потенциально взрывоопасных зон. Искробезопасность.

Формула изобретения

Способ испытаний на искробезопасность химических источников тока с ЭДС, меньшей минимального напряжения зажигания дуги, включающий коммутацию их во взрывной камере и определение вероятности воспламенения взрывчатой испытательной смеси, отличающийся тем, что к химическому источнику тока подключают добавочное сопротивление с установленной индуктивностью, замыкают созданную электрическую цепь и определяют осциллограмму напряжения на добавочном сопротивлении и по ней устанавливают максимальный ток короткого замыкания и индуктивность химического источника тока, определяют магнитную энергию химического источника тока, выбирают химический источник тока с тем же значением ЭДС и большей емкостью, определяют его индуктивность, затем к нему подключают эталонное омическое сопротивление и индуктивность, исходя из обеспечения равенства магнитных энергий в обоих химических источниках тока и тока химического источника большой емкости, не превышающего 2,0 А, затем подключают образованную электрическую цепь химического источника большой емкости к искрообразующему механизму 1-го типа взрывной камеры, заполненной активизированной взрывчатой смесью, коммутируют цепь во взрывной камере и определяют вероятность воспламенения взрывчатой смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2