Modelowanie fizyczne toru przewodowego przy ocenie iskrobezpieczeństwa obwodów i systemów elektrycznych

• Autorzy: Skoropacki W.

Warianty tytułu

EN

Metallic circuit physical modeling for spark-proof safety assessment of electric circuits

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedną z metod określenia poziomu iskrobezpieczeństwa obwodów i systemów elektrycznych zawierających tory przewodowe (linie długie) jest metoda polegająca na wykorzystaniu iskiernika. W celu właściwego przeprowadzenia badań za pomocą iskiernika należy posługiwać się prawidłowym modelem fizycznym toru przewodowego (macierzystego), w postaci kaskadowego połączenia pasywnych symetrycznych czwórników, typu "T", "Π" i "X", zbudowanych ze skupionych elementów R, L, C, których wartości są równe odpowiednim parametrom toru macierzystego. Czwórniki te najczęściej symulują odcinki toru macierzystego o znanych parametrach jednostkowych Rj, Lj, Cj i Gj. Modelowanie toru przewodowego za pomocą pasywnych czwórników wymaga spełnienia dwóch kryteriów: - sumaryczna wartość elektromagnetycznej energii zgromadzonej w elementach reaktancyjnych czwórników zastępczych powinna być adekwatna do wartości energii zgromadzonej w naturalnym torze przewodowym, - charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe kaskady czwórników zastępczych i toru przewodowego powinny być zbieżne w wymaganym paśmie pulsacji, tak w stanie jałowym, jak i w stanie dopasowania falowego. Określono podstawowe warunki zastępowania toru przewodowego minimalną liczbą pasywnych czwórników, przy zachowaniu adekwatnej zdolności gromadzenia i przekazywania energii elektrycznej do punktu komutacji awaryjnej. Ocena modelu fizycznego została dokonana na podstawie określenia zbieżności charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych kaskady czwórników zastępczych i odcinka toru przewodowego w stanie jałowym i w stanie dopasowania falowego. Ustalono, że zastępowanie jednostkowego odcinka toru przewodowego jednym czwórnikiem nie odwzorowuje parametrów falowych toru macierzystego kabla w stanie jałowym i dopasowania falowego, co jest konieczne w badaniach, za pomocą iskiernika zapalności obwodu elektrycznego z torem przewodowym, ponieważ podczas wyładowania elektrycznego rezystancja kanału wyładowania zmienia się od 0 do ∞ (przy awaryjnym rozwarciu obwodu) lub od ∞ do 0 (przy awaryjnym zwarciu). Zakres pulsacji, dla którego wymagana jest zbieżność charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych toru przewodowego i kaskady czwórników zastępczych powinien być określany dla każdego konkretnego przypadku z uwzględnieniem parametrów źródła zasilania, zabezpieczenia przeciwwybuchowego i środowiska wybuchowego.

EN

One of the methods used for determination of spark-proof safety of electric systems including metallic circuits is based on the use of spark gap. An appropriate physical model of metallic circuit is indispensable for that purpose. Such model is built in the form of a cascade of two-terminal-pair networks of "T", "Π" and "X" type, consisting of lump R, L, C elements and having parameters equal to the respective parameters of the metallic circuit. Usually two-terminal-pair networks emulate sections of metallic circuit whose unitary parameters Rj, Lj, Cj and Gj are known. The two following criteria should be met in order to secure a good emulation of metallic circuit by passive two-terminal-pair networks: - sum of electromagnetic energy accumulated in elements of two-terminal-pair networks should be adequate to the value of energy accumulated in the natural metallic circuit, - attenuation-frequency diagrams of the cascade of two-terminal-pair networks and the diagrams of metallic circuit should converge in the requested range of pulsation both in the idle state and in the state of impedance matching, The essential conditions were determined for metallic circuit modeling by minimal number of two-terminal-pair networks with ability preserved for accumulation of electric energy and its transfer to the emergency commutation point. The assessment of physical model was carried out by determination of convergence of diagrams of a section of the metallic circuit and a cascade of two-terminal-pair networks both the idle state and in the state of impedance matching. It has been determined that the substitution of a single section of the metallic circuit by one two-terminal-pair network in spark gap testing does not represent adequately wave parameters of metallic circuit of the cable both in the idle or impedance matching states. It is so because the resistance of the discharge channel changes from 4 to 0 (in the case of emergency circuit opening) or from 0 to 4 (in the case of emergency shorting). The pulsation range for which convergence is required of attenuation-frequency diagrams of a cascade of two-terminal-pair networks and diagrams of a metallic circuit should be determined in each particular case.

Słowa kluczowe

PL

iskrobezpieczeństwo; obwód elektryczny; system elektryczny; tor przewodowy; iskiernik

EN

spark-proof safety; electric circuit; electric system; metallic circuit; spark gap

• Wydawca: Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
• Rocznik: 2003
• Tom: nr 2
• Strony: 33--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz.

Twórcy

autor

Skoropacki W.

• Główny Instytut Górnictwa, Zakład Akustyki Technicznej, Techniki Laserowej i Radiometrii, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, tel. [phone],