Іскробезпечний навантажувальний пристрій для шахтного високочастотного зв’язку

Іскробезпечний навантажувальний пристрій для шахтового високочастотного зв'язку, що Винахід відноситься до гірничої промисловості, до техніки високочастотного зв'язку в гірничих виробках вугільних шахт із передачею радіосигналу в діапазоні 0,05-2,00МГц по заземленій броні кабелів Відомо, ЩО найбільш ефективна робота будьякої лінії, у тому числі й однопровідної (другий провід - земля), забезпечується в режимі «хвилі, що біжить», коли опір активних навантажувальних резисторів такої лінії дорівнює хвильовому опору цієї лінії Для однопровідних ЛІНІЙ, у якості яких використовується броня шахтових кабелів, хвильовий опір складає 20-140Ом [Ільш А О Розгалужені силові мережі як канали зв'язку для телемеханіки - М Держ Енергетичне видавництво, 1961, 104с] ВІДПОВІДНО ДО ВИМОГ Правил безпеки (ПБ) бро ню усіх шахтових кабелів слід заземлювати При цьому загальний опір місцевого заземлителя для постійного струму і струму промислової частоти не повинен Перевищувати 20м [ДНАОП 1 1 301 01 00, Правила безпеки у вугільних шахтах, Київ, Держохоронпраці, - 2000, 496с, п 5 10 8] Таким чином, вимоги ПБ забороняють застосування в колі заземлення броні шахтових кабелів активних резисторів завбільшки 20-140Ом Це унеможливлює ефективне використання броні шахтових кабелів як однопровідних лінії в системах шахтового високочастотного технологічного й аварійного радіозв'язку видається під відповідальність власника патенту ВИСОКОЧАСТОТНОГО містить розташовані на замкненому магнітному осерді резонансний контур і обмотку зв'язку, яку увімкнено першим виводом до броні шахтового кабелю, а другим - до землі, а обмотку контуру до настроювального резонансного конденсатора, який відрізняється тим, що його обладнано розміщеною на осерді додатковою обмоткою, КІЛЬКІСТЬ витків якої відповідає КІЛЬКОСТІ ВИТКІВ об мотки зв'язку, причому додаткову обмотку зашунтовано чотирма зустрічно-паралельно увімкненими діодами, по два у кожному напрямку Відомий пристрій, що містить паралельний контур, який під час резонансу є активним опором [Бессонов Л О Теоретичні основи електротехніки Електричні кола -М Вища школа, 1978, 528с, стор 87] Однак такий контур не можна включати безпосередньо в мережу заземлення броні, тому як він може мати в низькочастотному діапазоні робочої частоти індуктивність у кілька десятків мГн, що недопустимо з вимогами іскробезпечності для таких кіл [В П Колосюк, С В Бабков, В О Казаков, В Г Ривенко Дослідження умов іскробезпечного застосування високочастотних дроселів і трансформаторів у колі заземлення Сб наукових пр / МакНДІ, «Способи і засоби створення безпечних і здорових умов праці у вугільних шахтах», 1998, с 334-344], а також вхідний опір, що дорівнює декільком кОм, що не погоджується з хвильовим опором лінії зв'язку по броні Відомий пристрій, який являє собою відрегульований на робочу частоту резонансний контур, індуктивне пов'язаний через обмотку зв'язку з джерелом вхідного сигналу У цьому пристрої в первинну мережу обмотки зв'язку вноситься додатковий опір чисто активний - на резонансній частоті, і комплексний - на інших частотах Величина такого активного опору залежно від параметрів контуру і співвідношення витків обмоток пристрою може складати 20-200Ом Максимальна величина опору досягається при розміщенні обмо (О ю 57464 ток пристрою на замкненому магнітопроводі зі співвідношенням витків 1/8-1/10 [Сміренш Б О Довідник ПО радіотехніці - М Держ Енергетичне видавництво, - 1950, 784 с, стор 113-116] Однак безпосереднє вмикання обмотки зв'язку такого пристрою в коло заземлення броні шахтового кабелю може порушувати іскробезпечність цього кола Відомо, ЩО на індуктивності при комутаційних процесах виникає ЕРС самоіндукції, енергії якої може вистачити для вибуху метано-повітряної суміші в гірничій виробці Для усунення цієї вади індуктивності шунтують нелінійними напівпровідниковими елементами [Єрипн О Т Запалення вибухових сумішей від електричного розряду і забезпечення іскробезпечності електричних кіл М , Наука, 1980, 144с] Причому, такі прилади повинні дублюватися [ДСТ 2278 -Електроустаткування вибухозахищене з видом вибухозахисту "Іскробезпечне електричне коло" Технічні вимоги і методи випробувань] Відомий також пристрій, що містить увімкнений у коло заземлення броні шахтового кабелю зв'язку високочастотний дросель із шунтуючими зустрічне - паралельно увімкнутими діодами [Бабков С В , Казаков В А , Муранов Б О До питання застосування високочастотних дроселів у колі заземлення броні та екранів шахтних кабелів зв'язку// Способи і засоби створення безпечних і здорових умов праці у вугільних шахтах/ Сб Наук пр МакНДІ, -1998 - с 200-208] Основний недолік відомого технічного рішення, визначеного як прототип, полягає в тому, що дросель не є чисто активним навантаженням із достатнім опором, необхіднім для узгодження з хвильовим опором лінії зв'язку по броні кабелю Крім того, матеріал і переріз провідника, використовуваного в колі місцевого заземлювача, суворо регламентується [ДНАОП 1 1 30-5 31 96 Інструкція з будови, огляду і виміру опору шахтових заземлювачів Збірник інструкцій до правил безпеки у вугільних шахтах, т 2, Киів-1996р] Для пристроїв шахтного зв'язку це має бути мідний провід S=25MM 2 Увімкнення ДІОДІВ ДО такого провідника вимагає великих розмірів контактних площадок, що призводить до збільшення розмірів і маси усього навантажувального пристрою У основу винаходу поставлено завдання створити такий іскробезпечний навантажувальний пристрій для однопровідного кола по заземленій по кінцях кабелю броні, у якому за рахунок виключення шкідливого впливу ЕРС самоіндукції забезпечується іскробезпечність пристрою, що дозволить ефективно використовувати його в системах шахтового високочастотного зв'язку Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що іскробезпечний навантажувальний пристрій для шахтового високочастотного зв'язку, що містить розташовані на замкненому магнітному осерді резонансний контур і обмотку зв'язку, яку увімкнено першим виводом до броні шахтового кабелю, а другим - до землі, а обмотка контуру до настроювального резонансного конденсатора, згідно з винаходом, обладнаний розміщеною на осерді додатковою обмоткою, КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ якої відповідає КІЛЬКОСТІ витків обмотки зв'язку, причо му додаткову обмотку зашунтовано чотирма зустрічно-паралельно увімкненими діодами, по два у кожному напрямку На фіг зображено структурну схему увімкнення навантажувального пристрою Запропонований пристрій містить намотані на замкненому магнітопроводі 1 обмотку зв'язку 2(І_і), контурну обмотку 3(І_2) з резонансним конденсатором 4(Сі,) і додаткову обмотку 5(І_з), зашунтовану зустрічно-паралельно включеними (попарно) діодами 6(VD1-VD4 ) Обмотка 2 намотується проводом 7, що заземлює броню кабелю 8 Обмотки 2 і 5 мають рівну КІЛЬКІСТЬ ВИТКІВ Обмотка 3 має КІЛЬКІСТЬ витків, приблизно на порядок більше, ніж обмотка 2 При такому виконанні вся енергія ЕРС самоіндукції, що виникає в обмотках при комутаційних процесах, гаситься на діодах, а напруга, що и наводить в обмотці 2, не досягне небезпечних значень Запропонований пристрій працює таким чином До обох КІНЦІВ броні кабелю 8 зв'язку підключають по одному навантажувальному пристрою При цьому ЛІНІЯ зв'язку по броні виявляється навантаженою на робочій частоті активним опором 140Ом, ВІДПОВІДНИМ хвильовому опору цієї лінії, і декількох сотих часток Ома - на частоті 50Гц Радіосигнал, наведений в такій лінії від індуктивних радіостанцій, наприклад, "ВЕСНА-НШ" (ТУ У 12 00174088 14-98 Радіостанція носима "ВЕСНА-НШ" Технічні умови), поширюється в режимі "хвилі, ЩО біжить" При цьому забезпечується гарантована дальність зв'язку з подібними радіостанціями, якщо довжина лінії не більше 0,7км В аварійних ситуаціях напруга мережі, що живить електрообладнання, ІНОДІ попадає на його корпуси При контактах цього обладнання з бронею кабелю 8 зв'язку по останній буде протікати електричний струм, а у МІСТІ контакту можливо появлення іскри Наведена цім струмом ЕРС самоіндукції від індуктивності навантажувального пристрою гаситься на діодах 6(VD1-VD4) Це перешкоджає умовам іскроутворення і, як наслідок, вибуху метано-повітряної суміші в гірничій виробці Конструктивно запропонований навантажувальний пристрій виконано у вигляді замкнутого магнітного осердя (тора) з феромагнітного матеріалу М2000НМ А8805, на якому намотано обмотки 3 і 5 (1_2=20 витків, а І_з=2 витки проводу ПЕВ-2 0 0,47мм), обмотку 5 підключено до увімкнених зустрічне - паралельно ДІОДІВ 6 (типу КД209Б) Тор з обмотками і діодами залито епоксидним компаундом у єдиний нерозбірнии вузол за ГОСТ 22782 5-78 Обмотка 2 складається з двох витків проводу 7, який заземлює броню кабелю 8 і намотаний на тор 1 Один кінець такого проводу приєднано до броні кабелю 8, а другий - до заземлювального штиря місцевого заземлювача 9 (або металокріплення) Запропонований навантажувальний пристрій забезпечує - роботу високочастотної лінії зв'язку по заземленій броні шахтового кабелю в режимі» хвилі, що біжить» у діапазоні 0,05-2,00МГц, - ВІДПОВІДНІСТЬ вимогам ПБ до величині опору місцевого заземлювача, 5 57464 - іскробезпечне використання в колі заземлензв'язку по броні шахтових кабелів і ефективність ня броні шахтового кабелю Упровадження запророботи систем шахтового радіозв'язку з передапонованого навантажувального пристрою дозвочею радіосигналів по цим ЛІНІЯМ ляє підвищити випромінювальну Комп'ютерна верстка М Мацело здатність ЛІНІЙ Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна