- Tytuł:
-
Zależności energetyczne przy zapewnieniu iskrobezpieczeństwa obwodów elektrycznych typu RC za pomocą układów ochronnych o nieliniowej charakterystyce wyjściowej
Energy relations at assurance of spark-proofness of RC type electric circuits with the use of protective systems with non-linear output characteristics - Autorzy:
- Skoropacki, W.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/340238.pdf
- Data publikacji:
- 2006
- Wydawca:
- Główny Instytut Górnictwa
- Tematy:
-
iskrobezpieczeństwo
obwód elektryczny
dyrektywa 94/9/WE
układ nieliniowy
układ ochronny
źródła energii
zasilanie
spark-proof safety
electric circuit
94/9/WE directive
nonlinear system
protective system
power supply - Opis:
-
Według dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 94/9/WE (ATEX 100A), poziom iskrobezpieczeństwa "ia", nie może być uzyskany za pomocą stosowania sterowanych elementów półprzewodnikowych jako szeregowych ograniczników prądu. Stosowanie tych elementów natomiast jest dozwolone w postaci równoległych ograniczników napięcia jako zwierników zacisków wyjściowych źródła zasilania. Układ ochronny obwodu iskrobezpiecznego, zbudowany na tej zasadzie, ma nieliniową charakterystykę wyjściową. Z tej przyczyny aktualne staje się badanie efektywności zapewnienia iskrobezpieczeństwa układów ochronnych o nieliniowej charakterystyce wyjściowej z wykorzystaniem zależności energetycznych w okresie przejściowym. W artykule zostało przedstawione to zagadnienie w zakresie analizy wydzielania energii w kanale wyładowania elektrycznego wskutek komutacji awaryjnej typu zwarcie w obwodzie RC. Do analizy tej energii wykorzystano kilka matematycznych modeli zmiany rezystancji kanału wyładowania - liniowej i nieliniowych. Stwierdzono, że wydajność energetyczna procesu wyładowania, stanowiąca procentowy udział energii elektrycznej pochłanianej w kanale wyładowania w stosunku do pierwotnej energii zgromadzonej w kondensatorze, jest maksymalna dla liniowego modelu zmiany rezystancji kanału wyładowania elektrycznego oraz w początkowym okresie procesu wyładowania i przy minimalnej szybkości zmiany rezystancji kanału wyładowania elektrycznego. Efekt znaczącej redukcji energii pochłanianej w kanale wyładowania osiąga się w przypadku stosowania nieliniowego układu elektronicznego, zwierającego punkt iskrowego rozładowania kondensatora z jak najkrótszym opóźnieniem w stosunku do początku powstania procesu rozładowania, przy czym potencjalna wartość tej redukcji nie przewyższa 50% w przypadku stosowania progowych układów zabezpieczenia nadprądowego. Wykazano, że rezystor szeregowo włączony w obwód rozładowania kondensatora staje się skuteczny, pod względem redukcji energii wydzielanej w kanale wyładowania, dla wartości tego rezystora powyżej 10 Ω, przy czym efekt redukcji nie jest stały dla kondensatorów o różnej pojemności. Z kolei, włączenie dodatkowego rezystora w przypadku zastosowania nieliniowego układu ochronnego zmniejsza w sposób wyraźny wartość energii elektrycznej wydzielanej w kanale wyładowania. Istotne zmniejszenie tej energii osiąga się już przy wartości dodatkowego rezystora wynoszącej kilka omów. To oznacza, że zastosowanie nieliniowych układów ochronnych jest korzystniejsze niż z konwencjonalnych liniowych układów ochronnych, ponieważ w licznych przypadkach obecność takiego rezystora o dużej wartości koliduje z przeznaczeniem kondensatora, na przykład kiedy kondensator jest wykorzystywany jako element filtru wygładzającego.
According to the directive of European Parliament and Council 94/9/WE (ATEX 100A), level "ia" of sparkproofness, it can not be obtained with the use of applying of steered semiconducting elements as serial current limiters. However, applying of these elements is permissible in form of voltage parallel limiters, as short circuiting switches of output terminals of power supply. Protective system of sparkproof circuit, built according to this rule, possess a non-linear output characteristics. Because of this, efficiency tests of sparkproofness assurance using energy relations for a transitory period become a live issue for the protective systems with non-linear output characteristics. In the paper, this question was presented in the scope of analysis of energy releasing in channel of electric discharge resulting from emergency commutation of the short-circuit type in circuit RC. Some mathematical models of channel discharge resistance change, linear and non-linear, were used for analysis of this energy. It was stated that an energetic efficiency of discharge process, constituting proportional part of electric energy absorbed in discharge channel in relation to prime energy accumulated in capacitor, is maximal for a linear model of resistance change of electric discharge channel, as well as in an initial period of discharge process and at minimal rate of resistance change of electric discharge channel. Effect of significant reduction of energy absorbed in the discharge channel is achieved in the case of applying of non-linear electronic system short-circuiting the point of sparkle discharge of capacitor within the shortest possible delay in relation to beginning of rise of the discharging process. At the same time, the potential value of this reduction is not higher than 50%, in the case of threshold systems applying for excess current protection. It was shown, that resistor included in series in a capacitor discharging circuit becomes effective, with regard to reduction of energy releasing in channel of discharge, for values of its resistance above 10 Ω , and the effect of reduction is not constant for capacitors of different capacities. Subsequently, inclusion of an additional resistor diminishes significantly the value of electric energy releasing in the channel of discharge in the case of use of the non-linear protective system. Essential decrease of this energy is achieved already at additional resistance value of few ohms. This means that use of non-linear protective systems is more advantageous than the use of conventional linear protective systems, because in numerous cases the presence of such a resistor of large value interferes with a capacitor destination, for example when the capacitor is used as an element of smoothing filter. - Źródło:
-
Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa; 2006, 4; 63-76
1643-7608 - Pojawia się w:
- Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł