Zapewnienie iskrobezpieczeństwa systemów zdalnego zasilania przez zastosowanie układów ochronnych z nieliniową charakterystyką wyjściową

Iskrobezpieczeństwo obwodu elektrycznego może być zapewnione następującymi sposobami: -  przez ograniczenie prądu i napięcia w punkcie komutacji awaryjnej, powstałym w dowolnym miejscu w obwodzie chronionym, -  przez ograniczenie szybkości zmiany napięcia w punkcie komutacji awaryjnej, -  za pomocą separacji energetycznej źródła zapłonu. Najprostszym sposobem realizacji pierwszego sposobu jest zastosowanie szeregowego rezystora ograniczającego. Wadą tego sposobu jest brak stabilizacji napięcia na wejściu iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego oraz niska wartość iskrobezpiecznej mocy odbieranej od źródła zasilania z ograniczającym rezystorem wyjściowym. Separacja energetyczna źródła zapłonu (np. źródła zasilania) jest najbardziej efektywnym sposobem zapewnienia iskrobezpieczeństwa przy powstaniu komutacji awaryjnej w obwodzie elektrycznym. Sposób ten polega na ograniczeniu trwania wyładowania elektrycznego. Charakterystyka wyjściowa układu ochronnego jest przy tym nieliniowa. Równocześnie przy jednakowej mocy maksymalnej, którą źródło może oddać obciążeniu, trwanie wyładowania i wydzielona energia będą mniejsze niż przy stosowaniu układu ochronnego z charakterystyką liniową, tzn. z ograniczającym rezystorem wyjściowym. Jednym ze sposobów realizacji nieliniowej charakterystyki wyjściowej układu ochronnego jest energetyczna separacja obwodu chronionego (odłączenie źródła zasilania). Energetyczna separacja (odłączenie) źródła zasilania przy komutacji awaryjnej jest najmniej skomplikowanym i najbardziej efektywnym sposobem zapewnienia iskrobezpieczeństwa obwodów elektrycznych przez ograniczenie trwania rozładowania. Odłączenie źródła zasilania może być zrealizowane w następujący sposób: -  przez ciągłą kontrolę parametrów obwodu elektrycznego i odłączenie źródła zasilania w przypadku, kiedy te parametry przekroczą wartości dopuszczalne, -  przez kontrolę stanu pracy obwodu elektrycznego i odłączenie źródła zasilania, przy przekroczeniu dopuszczalnej wartości prądu lub napięcia, -  przez kontrolę szybkości zmian prądu i napięcia w obwodzie elektrycznym i odłączenie źródła zasilania przy przekroczeniu wartości pochodnej od prądu lub napięcia ustalonego prądu. Odłączenie źródła zasilania najczęściej jest stosowane przy przekroczeniu wartości progowej prądu w obwodzie. Ta metoda umożliwia kilkakrotne zwiększenie mocy iskrobezpiecznej obciążenia w stosunku do źródła zasilania z liniową charakterystyką wyjściową. Realizacja techniczna takiego układu ochronnego polega na stosowaniu kluczy zwierających z wykorzystaniem tyrystorów. Badania zapalności obwodów elektrycznych z wymienionymi układami ochronnymi nie mogą być prowadzone z wykorzystaniem typowego iskiemika. Estymacji wartości energii można dokonać na podstawie: obliczeń analitycznych, symulacji komputerowej, np. z wykorzystaniem programu PSPICE, pomiarów oscyloskopowych. Metoda oscyloskopowa w tym przypadku jest najbardziej perspektywiczną alternatywą. Stosowanie układu ochronnego z nieliniową charakterystyką dokonującego odłączenia źródła zasilania przez zwarcia zacisków wyjściowych źródła zasilania, w chwili powstania komutacji awaryjnej, wymaga opracowania i realizacji technicznej algorytmów współpracy między tym układem a źródłem zasilania oraz odbiornikiem energii elektrycznej. Wymagana jest także realizacja "miękkiego" startu włączenia i odbioru energii elektrycznej.

Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka