Спосіб оцінки режимів роботи іскрозахисних елементів

1 Спосіб оцінки режимів роботи іскрозахисних елементів, який полягає в тому, що визначають ДІЮЧІ значення струму через іскрозахисний елемент, напруги і потужності, що виділяється на ньому, в нормальних і аварійних режимах роботи Винахід належить до електротехніки і може бути використаний при оцінюванні режимів роботи іскрозахисних елементів розробниками та випробувачами електрообладнання, призначеного для експлуатації у вибухонебезпечних і потенційно вибухонебезпечних середовищах на підприємствах вугільної, нафтової, газової та інших галузей промисловості Найближчим по технічній суттєвості до запропонованого є спосіб перевірки іскрозахисних елементів, який полягає в тому, що перевіряють завантаження іскрозахисних елементів, а також елементів, що використовуються як іскрозахисні Елементи повинні бути навантажені не більше ніж на 2/3 допустимих значень струму, напруги або потужності в нормальному й аварійному режимах роботи електрообладнання для умов експлуатації елементів, зазначених у стандартах або технічних умовах на електрообладнання (п 1 5 7 ГОСТ 22782 5-78 Электрооборудование взрывозащищенное с видом взрывозащиты «Искробезопасная электрическая цепь» Технические требования и методы испытаний) При цьому на практиці у випробувальних організаціях, в тому числі випробувальному центрі МакНДІ, визначають за допомогою вимірювальних приладів значення, що встановилися, струмів через іскрозахисні елементи, напруг і потужностей, що електрообладнання, порівнюють отримані значення з гранично допустимими для іскрозахисного елемента, що використовується, іскрозахисний елемент визнають вибраним правильно, якщо вимірювані значення струму, напруги і потужності не перевищують наперед заданої частки від гранично допустимих значень для іскрозахисного елемента, що досліджується, який відрізняється тим, що додатково вимірюють, порівнюють і оцінюють імпульсні та миттєві значення струму, напруги й потужності 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що здійснюють оцифровування оцінюваного сигналу і за допомогою математичних методів визначають ДІЮЧІ, імпульсні та миттєві його значення виділяються на них Отримані значення порівнюють з гранично допустимими для іскрозахисних елементів, що використовуються Іскрозахисні елементи визнають вибраними правильно, якщо вимірювані значення струму, напруги та потужності не перевищують 2/3 гранично допустимих значень для іскрозахисних елементів, що використаються Недоліком відомого способу є те, що значення, які встановилися, є характеристикою тривало допустимих режимів роботи іскрозахисних елементів, а запалення газової суміші й процеси, що визначають іскробезпечність електричних кіл, відбуваються за час, що складає одиниці-десятки мікросекунд (див креслення 11 додатку З ГОСТ 22782 5-78) Тому для оцінки надійності іскрозахисних елементів і надійності забезпечення іскрозахисту важлива також оцінка параметрів роботи іскрозахисних елементів в діапазоні часу одиниць-десятків мікросекунд Крім того, при вимірюванні параметрів, що встановилися, ДІЮЧІ значення за допомогою комбінованих приладів можна отримати тільки для постійного струму й низькочастотного синусоїдального сигналу Для сигналів іншої форми показання приладів можуть давати як завищені, так і істотно занижені значення у порівнянні з діючими, що може призводити або до вибору іскрозахисних елементів з непо СО Ю 1^ (О Ю 56753 трібним запасом, або до роботи їх з перевантаженням і виходу з ладу В основу винаходу поставлено завдання створити такий спосіб оцінки режимів роботи іскрозахисних елементів, в якому за рахунок оцінки додаткових параметрів їх режимів роботи підвищується вірогідність оцінки, що здійснюється Для розв'язання поставленого завдання в способі оцінки режимів роботи іскрозахисних елементів, який полягає в тому, що визначають ДІЮЧІ значення струму через іскрозахисний елемент, напруги і потужності, що виділяється на ньому, в нормальних і аварійних режимах роботи електрообладнання, порівнюють отримані значення з гранично допустимими для іскрозахисного елементу, що використовується, іскрозахисний елемент визнають вибраним правильно, якщо вимірювані значення струму, напруги і потужності не перевищують наперед заданої частки від гранично допустимих значень для іскрозахисного елементу, що досліджується, згідно з винаходом, додатково вимірюють, порівнюють і оцінюють імпульсні та миттєві значення струму, напруги й потужності Як варіант реалізації способу здійснюють оцифровування оцінюваного сигналу і за допомогою математичних методів визначають ДІЮЧІ, імпульсні та миттєві його значення Відзначимо, що 2/3 - це прийнятий у згаданому документі максимально допустимий ступінь завантаження іскрозахисних елементів, який можна прийняти рівним й іншому числовому значенню, що на суть винаходу не впливає Загальний же випадок буде характеризуватися поняттям наперед задана частка від гранично допустимих значень Таким чином, вимірювання, порівняння й оцінка вимірюваних імпульсних і миттєвих значень струму, напруги та потужності іскрозахисного елемента, що перевіряється, і гранично допустимих імпульсних і миттєвих значень струму, напруги і потужності, що визначаються технічними характеристиками цього елемента, і забезпечення при цьому завантаження не більше, ніж наперед задана частка від гранично допустимих значень, дозволить забезпечити потрібний запас за завантаженням елементів, у тому числі й в інтервалі часу, на якому відбувається запалення газової суміші і протікають процеси, що визначають іскробезпечність електричних кіл, чим забезпечується неможливість виходу з ладу іскрозахисних елементів і гарантія виконання ними іскрозахисних функцій, і, як наслідок - підвищується вірогідність здійснюваної оцінки На фіг 1 подано схему іскробезпечного джерела живлення, що використовується для прикладу конкретної реалізації способу, на фіг 2 наведено струм колектора транзистора 4 Джерело складається з джерела синусоїдальної напруги 1, амплітуда напруги якого дорівнює 15В, частота - 20кГц, приєднаного до входу мостового випрямляча 2 на діодах типу КД208А, вихід якого через струмообмежувальний резистор 3 опором 180м приєднано до виходу іскробезпечного джерела живлення Паралельно виходу джерела підключено обмежувач напруги, викона ний на транзисторі 4 типу КТ3107А, резисторі 5 опором 10кОм і стабілітроні 6 типу 2С191Ж Транзистор 4 є іскрозахисним елементом і забезпечує іскробезпечність кола, приєднаного до вихідних зажимів іскробезпечного джерела Спосіб здійснюють таким чином Ступінь завантаження іскрозахисних елементів перевіряють в режимах максимального завантаження цих елементів Так, колекторний струм транзистора 4 максимальний при відключеному від вихідних зажимів навантаженні Виміряне комбінованим приладом значення колекторного струму транзистора 4 за постійним струмом дорівнює 60MA За допомогою запам'ятовуючого осцилографа PCS500 отримано осцилограму струму колектора транзистора 4 по величині падіння напруги на резисторі 3 Прийняте прийнятне в даному випадку припущення про неістотну відміну струмів через резистор 3 і колектор транзистора 4 Після оцифровування осцилограми побудовано залежність струму колектора транзистора 4 від часу, один період якої показано на фіг 2 Амплітуда імпульсу складає 190мА при тривалості імпульсу 12,3мкс і скважності 2 Згідно З ДОВІДКОВИМИ даними гранично допустимі струми колектора транзистора КТ3107А складають - постійний - ЮОмА, - імпульсний, при тривалості не більше Юмкс і скважності не менше 2 - 200мА (див Напівпровідникові прилади Транзистори Довідник/ В А Аронов, А В Баюков, А А Зайцев і ш Під заг ред М М Горюнова -М Енерговидав, 1982) Тривалість імпульсу струму наближається до довідкової 10мкс і значення струму колектора приводять до неї за допомогою виразу jiKxdt і пр =° Юмкс ' де і к - струм колектора транзистора 4, іПр - струм колектора, приведений до тривалості Юмкс, Т - період передування імпульсів, t - час Математичним методом знаходять приведене значення струму, що дорівнює 147мА Розраховані математичним методом за результатами оцифровування осцилограми діюче значення струму колектора транзистора 4 рівно 94мА Згідно З отриманими даними проводять оцінку режиму роботи транзистора 4 як іскрозахисного елемента за ступенем завантаження 3 урахуванням зазначених гранично допустимих значень струму колектора транзистора 4 і допустимого ступеня завантаження не більше 2/3, допустимі значення струму колектора транзистора КТ3107А складають - за постійним струмом - не більше 67мА, - імпульсний струм при тривалості не більше Юмкс і скважності не менше 2 - не більше 133мА З цими значеннями порівнюють отримані значення струму колектора транзистора 4 Так, 56753 Порівняння отриманого в результаті виміру комбінованим приладом значення струму колектора транзистора 4, що дорівнює 60MA, з допустимим 67мА, призводить до хибного висновку про допустиме завантаження і правильний вибір іскрозахисного елемента, що призведе до роботи іскрозахисного елемента в перевантаженому режимі й може бути причиною його виходу з ла розраховане по даним осцилограми діюче значення струму колектора транзистора 4, що дорівнює 94мА, перевищує допустиме значення, що дорівнює 67мА, а розраховане імпульсне значення 147мА перевищує допустимий імпульсний струм 133мА На підставі результатів порівняння роблять висновок про неприпустиме завантаження іскрозахисного елемента і неможливості його використання в якості іскрозахисного ДУ Фіг. і 2,5-10* ИІГ* 3^10* 4 -*0'5 4,5- W5 і, С Фіг. 2 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24