Làm thế nào để hạn chế năng lượng có sẵn tại Spark?

Đọc bài viết này để tìm hiểu làm thế nào để hạn chế năng lượng có sẵn tại tia lửa.

Độ tự cảm có lẽ là thông số quan trọng nhất trong các mạch điện áp thấp, làm tăng sự phát sáng. Trong một mạch chứa các thành phần cảm ứng, cần có năng lượng để thiết lập từ trường và năng lượng này được lưu trữ cho đến khi mạch bị hỏng. Trong một cuộn cảm có lõi không khí, năng lượng này sẽ là ½ LI ², trong đó L là giá trị của cuộn cảm trong henries và I, dòng điện, trong các ampe.

Với cuộn cảm lõi sắt, công thức đơn giản này không thể được sử dụng vì tính thấm của vật liệu lõi thay đổi liên tục với sự thay đổi của từ thông. Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, khi mạch bị hỏng, một điện áp được cảm ứng trong mạch theo hướng để duy trì dòng điện.

Độ lớn của điện áp này sẽ phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của từ thông, từ đó theo tốc độ thay đổi của dòng điện. Năng lượng được giải phóng bởi cuộn cảm sẽ tiêu tan một phần trong điện trở mạch nhưng chủ yếu ở sự phóng điện giữa các điện cực chia tay.

Trong các mạch ngắt, điện áp cảm ứng sẽ thêm vào nguồn chính để mang dòng điện giữa các điện cực. Năng lượng tăng lên này ở tia lửa gần như được coi là vấn đề chính trong các mạch an toàn nội tại. Trong thực tế, Wheeler và Thorton đã chỉ ra cách năng lượng có thể được chuyển hướng khỏi tia lửa bằng cách cung cấp một đường dẫn khác cho dòng điện cảm ứng.

Ở đây chúng tôi thảo luận về các phương pháp khác nhau được sử dụng trong nhiều năm trong các mỏ:

1. Các tụ điện sẽ hạn chế sự tăng điện áp cảm ứng trong cuộn cảm bằng cách giảm tốc độ thay đổi của dòng điện và bằng cách lưu trữ năng lượng. Phương pháp này hiệu quả hơn ở điện áp cao hơn và dòng điện thấp nhưng hiện được coi là không đạt yêu cầu vì các phương pháp bảo vệ tốt hơn hiện đã có sẵn.

2. Để thực sự hiệu quả, điện trở phải có giá trị khá thấp hoặc sự lãng phí điện năng thường không được chấp nhận.

3. Phương pháp ngắn bằng đồng liên quan đến việc lắp một ống đồng vào ách nam châm trước khi cuộn dây được lắp. Các ống đồng hoạt động giống như cuộn dây thứ cấp ngắn mạch trên máy biến áp khi dòng điện trong cuộn sơ cấp thay đổi. Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào độ tự cảm lẫn nhau cao giữa cuộn dây và tay áo.

Phương pháp này được sử dụng khi được cung cấp từ một điện áp xoay chiều thông qua diode từ xa, cung cấp bảo vệ lõi thí điểm. Rơle sẽ chỉ hoạt động trên thành phần dc của dòng điện, thành phần ac bị ngắn mạch hiệu quả bởi ống bọc đồng. Tay áo bằng đồng cũng cho một chút chậm trễ khi kéo vào và thả ra.

4. Điện trở phi tuyến tính đã được sử dụng trên các đường dây điện thoại nơi người ta thấy rằng điện áp nói bình thường thấp đến mức điện trở phi tuyến tính có giá trị cao. Ở điện áp cao hơn, điện trở giảm nhanh để hấp thụ năng lượng dư thừa.

5. Bằng cách kết nối bộ chỉnh lưu qua cuộn cảm sao cho nó có điện trở cao đối với dòng điện phía trước nhưng điện trở thấp đối với dòng điện cảm ứng. Điều này xảy ra do sự thay đổi về cực tính xảy ra trên cuộn cảm, khi nguồn cung bị hỏng. Nó đã trở thành gần như một thông lệ tiêu chuẩn để sử dụng một bộ chỉnh lưu cầu để tiêu tán năng lượng cảm ứng liên quan đến rơle.

Rơle được bảo vệ theo cách này có thể được làm việc từ nguồn cung cấp ac hoặc dc. Trong thực tế, bốn bộ chỉnh lưu tạo ra hai đường song song với cuộn dây một cách hiệu quả, và do đó đoản mạch emf cảm ứng Lợi ích chính của phương pháp này là rơle không có ý thức phân cực khi được sử dụng trong mạch dc.

Tuy nhiên, trong một số trường hợp, rơle được thiết kế có chủ ý để có ý thức phân cực bằng cách lắp bộ chỉnh lưu nối tiếp với cuộn dây. Trong trường hợp này, bộ chỉnh lưu thứ hai được lắp theo hướng thích hợp trên cuộn dây, như một thiết bị an toàn.

Tuy nhiên, qua nhiều năm, loại chỉnh lưu được sử dụng cho mục đích này đã thay đổi. Trên thực tế, hiện nay chúng tôi thấy từ kinh nghiệm của chúng tôi rằng các bộ chỉnh lưu oxit đồng và selen đã được thay thế bằng các điốt bán dẫn của Germanium hoặc silicon. Các thiết bị sau này được tìm thấy hiệu quả và hiệu quả hơn nhiều, vì thực tế là điện áp rơi phía trước, khi mang dòng điện định mức đầy đủ, hiếm khi vượt quá 0, 7 volt.

Tác động của việc thêm rơle, được bảo vệ bởi các điốt bán dẫn đến nguồn dòng điện an toàn nội tại sẽ có tác dụng tương tự như tăng điện áp cung cấp thêm 0, 7 volt. Điều này sẽ chỉ kém an toàn hơn một chút so với nguồn cung an toàn nội tại của chính nó.

Người ta đã nhận thấy rằng đôi khi một mạch có thể chứa một lượng điện cảm đáng kể trong đó, do ảnh hưởng đến hoạt động của mạch, các phương pháp trên không thể được sử dụng, trong trường hợp đó, năng lượng lưu trữ ½ LI ² có thể được giữ ở giới hạn an toàn giới hạn - dòng chảy hiện tại.

Một ví dụ sẽ là nơi điện cảm tạo thành một phần của mạch điện xoay chiều, trong trường hợp đó, thành phần dc có thể bị giới hạn bởi một điện trở nối tiếp hoặc bị chặn hoàn toàn bởi điện dung nối tiếp.

Trong các mạch điện trở, toàn bộ năng lượng để tạo ra nhiệt tại tia lửa phải được cung cấp từ nguồn chính của dòng điện, từ pin hoặc máy biến áp. Điều có lẽ quan trọng hơn là điện áp có sẵn giữa các tiếp điểm chia tay được giới hạn trong điện áp của nguồn cung cấp.

Năng lượng có sẵn để châm ngòi có thể được giới hạn bằng cách đưa vào điện trở không cảm ứng nối tiếp với nguồn cung cấp. Mặc dù chúng ta nói về các mạch điện trở, điều quan trọng cần nhớ là tất cả các mạch thể hiện một số điện cảm, hiếm khi dưới 5 hen hen, và trong một số trường hợp nhất định, điều này có thể quan trọng.

Trong trường hợp mạch điện dung, năng lượng lưu trữ được tính theo công thức ½ CV ², tham số quan trọng là điện áp mạch chứ không phải dòng điện. Bảng dưới đây chỉ ra giá trị tối đa của điện dung có thể được sử dụng trên các mạch ở các điện áp khác nhau mà không cần phải giới hạn dòng điện ngắn mạch bằng điện trở nối tiếp.

Các thiết bị như vậy được bảo vệ bởi một chứng chỉ an toàn nội tại, tự tuyên bố các thiết bị đó an toàn nhưng sự kết hợp giữa thiết bị và mạch đang được thử nghiệm có thể không an toàn về bản chất.

Tuy nhiên, an toàn được đảm bảo bằng cách tuân thủ các điều kiện chứng nhận được in trên nhãn của dụng cụ thử nghiệm:

(a) Các dụng cụ không được sử dụng khi nồng độ metan trong không khí đạt 1, 25%.

(b) Kết nối giữa dụng cụ thử nghiệm và mạch được thử phải được thực hiện đúng trước khi đặt điện áp và kết nối không được ngắt cho đến khi cáp được xả qua thiết bị.