УДК 621.446
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОЙ
СИСТЕМЫ ИМПУЛЬСНОГО ПИТАНИЯ ДЛЯ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ
Тукмачева
Е.А, студент; Бершадский И.А., доц.,
Ph.D.
(Донецкий национальный
технический университет, г. Донецк, Украина)
В
статье [1] рассматривалась
особенность систем импульсного питания постоянного тока, состоящая в
том, что
ток в линии протекает от источника к нагрузке только в течение импульса
напряжения источника, а в течение паузы ток в линии отсутствует, т.к.
линия и
источник заперты диодными заградителями под действием обратного
напряжения, а
запасенная в индуктивной нагрузке энергия
разряжается благодаря шунтирующему диоду в
собственной цепи.
Целью настоящей работы является
определение
предельной энергии дугового разряда в системе импульсного питания
индуктивной
нагрузки, зашунтированной диодом, в сравнении
с питанием постоянным током.
Для моделирования использовалась
модель дуги, которая
была разработана в статье [2] (рис.1).
Индуктивная
нагрузка снабжена искрозащитным элементом с запирающим (заградительным)
и
шунтирующим диодами. Среднее
напряжение
в системе импульсного питания с однофазным выпрямлением переменного
напряжения
выражается зависимостью
,
(1)
где 
-
амплитудное линейное напряжение;
- действующее напряжение вторичной
обмотки трансформатора.
Результаты
расчетов по программе Simulink приведены в
табл. 1, 2.
Таблица 1
–
Расчет параметров разряда при импульсном питании (напряжение питания 12 В, ток - 1А)
|
m |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
I′,
A |
1,02 |
1 |
1,01 |
1,02 |
1,03 |
1,05 |
1 |
1,09 |
1,02 |
1,04 |
|
T′,
мкc |
343 |
306 |
266 |
226 |
157 |
108 |
37,4 |
18,2 |
15,1 |
15,5 |
|
Wд′,мДж |
1,71 |
1,38 |
1,088 |
0,834 |
0,478 |
0,29 |
0,109 |
0,0402 |
0,0178 |
0,0134 |
|
Pcp,
Bт |
4,98 |
4,51 |
4,08 |
3,68 |
3,03 |
2,67 |
2,92 |
2,2 |
1,18 |
0,86 |
|
R,
Oм |
35 |
33 |
30 |
27 |
23 |
20 |
18 |
15 |
15 |
14 |
Эти данные показывают, что с
увеличением отношения m, т.е. индуктивности цепи,
максимальное значение тока импульса (I′) снижается. Это вполне логично,
т.к. при увеличении
индуктивности увеличивается полное сопротивление цепи
Z.
Таблица 2
–
Расчет параметров разряда при постоянном питании (напряжение питания 12 В, ток - 1А)
|
m |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1 |
1,5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
I,
A |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
T,
мкc |
40,3 |
40,31 |
40,3 |
40,28 |
40,25 |
40,22 |
40,14 |
40,07 |
40 |
39,93 |
|
Wд,мДж |
0,1316 |
0,1316 |
0,1315 |
0,1314 |
0,1312 |
0,1309 |
0,1305 |
0,13 |
0,1295 |
0,129 |
|
Pcp,
Bт |
3,26 |
3,26 |
3,26 |
3,26 |
3,258 |
3,255 |
3,25 |
3,244 |
3,238 |
3,232 |
|
R,
Oм |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
Отношение энергий при двух
вариантах питания
индуктивной нагрузки:
.
(2)
Сравнение полученных результатов
показывает, что для
импульсного питания минимальные воспламеняющие токи выше, чем в системе
питания
постоянным током. Это также свидетельствует о возможности повышения
искробезопасности при импульсном питании по сравнению с питанием
нагрузки
постоянным током.
ВЫВОДЫ
Показано, что в системе импульсного питания энергия дугового разряда в искре снижается с увеличением отношения индуктивного сопротивления цепи к ее активному сопротивлению, а в системе постоянного тока практически не изменяется. При значении отношения n больше 3,5 для цепи с напряжением 12 В и током 1А при прочих равных условиях энергия дугового разряда при искрении в системе импульсного питания ниже, чем в системе питания постоянным током.
Перечень ссылок
однофазным выпрямлением тока // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. науч.тр. / МакНИИ. –
Макеевка-Донбасс, 2009. – С. 71 –84.
2. Ковалёв А.П., Бершадский И.А., Иохальсон З.М. Моделирование параметров разряда и расчетная оценка искробезопасности при размыкании
электрической цепи, с.62-69, №11,
Рисунок
1 – Схема определения опасности искрения при импульсном
питании индуктивной
нагрузки
1– амперметр,
2 – оградительный диод, 3 – модель дуги, 4
– нагрузка, 5 – шунтирующий диод, 6
– источник питания, 7 – измерительный блок