Mathematical modelling of systems assuring spark-proofness with the use of self-excited generators
Modelowanie matematyczne układów zapewniających iskrobezpieczeństwo z wykorzystaniem generatorów samowzbudnych
Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko
Rocznik 7
2008
Issue 3
Full text:
Abstract text:
In the paper, one of the ways of technical realization of systems of spark-proofness assurance with output characteristics of foldback type was discussed, based on using of self-excited generators. These circuits have many advantages, namely:
- possibility of starting of the process of forward separation of protected circuit from the source of power supply, before electric discharge arising in a point of emergency commutation,
- possibility of eliminating of necessity of protective systems triplication (or doubling) in aim of reliability assuring of their functioning,
- possibility of applying of transistors as steered elements in aim of assurance of spark-proofness level "ia", because any damage of transistor (e.g. a short-circuit or an opening between its electrodes) results in oscillations’ break of self-excited generator and breaking of delivery of electric energy to a protected circuit,
- possibility of integrating of galvanise separation system with a protective system of spark-proof electric circuit,
- possibility of spark-proof remote power supply, with the use of one metallic circuit (mother or derivative), of receivers of electric energy distributed in mine workings, with the help of separate channels of power supply with the use of orthogonal carriers of electric energy, in the aim of enlargement of spark-proof electric energy delivered to these receivers.
Analysis of properties of such systems under theoretical and utilitarian regards, in a context of requirements of ATEX directive, demands disposing of their mathematical model. In the paper, on a basis of structural presentation in a form of dynamic object, built as an amplifier with a strong positive feedback, including regulated corrector of amplitude and phase, a generalized structural model of the mentioned protective systems was obtained, as well as its basic mathematical models were obtained in analytic form, namely, an operational transmittance after input function and characteristic equation. It enables realization, with the use of computer aid, of analysis of degree of protected circuit spark-proof sensibility to changes of its electric parameters, estimating of time and frequency characteristics in a process of formation and breaking of periodic oscillations in protective system in dependence of load parameters.
Keywords (source: BazTech):
Polish abstract:
W artykule omówiono jeden ze sposobów realizacji technicznej układów zapewniania iskrobezpieczeństwa z charakterystyką wyjściową typu "z podcięciem" (foldback), oparty na wykorzystaniu generatorów samowzbudnych. Układy te mają wiele zalet, a mianowicie: - możliwość rozpoczynania procesu wyprzedzającej separacji obwodu chronionego od źródła zasilania przed powstaniem wyładowania elektrycznego w punkcie komutacji awaryjnej, - możliwość eliminowania konieczności potrojenia (ew. podwojenia) układów ochronnych w celu zapewnienia niezawodności ich funkcjonowania, - możliwość stosowania tranzystorów jako elementów sterowanych w celu zapewnienia poziomu iskrobezpieczeństwa "ia", ponieważ dowolne uszkodzenie tranzystora (np. zwarcie lub rozwarcie między jego elektrodami) skutkuje zerwaniem drgań samowzbudnego generatora i przerwaniem dostarczania energii elektrycznej do obwodu chronionego, - możliwość zintegrowania układu separacji galwanicznej z układem ochronnym iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, - możliwość iskrobezpiecznego zdalnego zasilania, z wykorzystaniem jednego toru przewodowego (macierzystego lub pochodnego), odbiorników energii elektrycznej rozproszonych w wyrobiskach kopalnianych, za pomocą odrębnych kanałów zasilania z wykorzystaniem ortogonalnych nośników energii elektrycznej, w celu zwiększenia iskrobezpiecznej energii elektrycznej dostarczonej do tych odbiorników. Analiza właściwości takich układów pod względem teoretycznym i utylitarnym w kontekście wymagań dyrektywy Atex wymaga dysponowania ich modelem matematycznym. W artykule na podstawie strukturalnego przedstawienia w postaci dynamicznego obiektu, zbudowanego jako wzmacniacz z silnym dodatnim trzęsieniem zwrotnym, zawierającym regulowany korektor amplitudy i fazy, uzyskano uogólniony model strukturalny wymienionych układów ochronnych oraz otrzymano w formie analitycznej jego podstawowe modele matematyczne, a mianowicie operatorową transmitancję po wymuszeniu i równanie charakterystyczne. Pozwala to na wykonanie, z wykorzystaniem wspomagania komputerowego, analizy stopnia wrażliwości iskrobezpieczeństwa obwodu chronionego na zmiany jego parametrów elektrycznych, estymowanie charakterystyki czasowej i częstotliwościowej w procesie powstawania i zrywania drgań periodycznych w układzie ochronnym w zależności od parametrów obciążenia.
Polish keywords (source: BazTech):
APA
Skoropacki, W. (2008). Modelowanie matematyczne układów zapewniających iskrobezpieczeństwo z wykorzystaniem generatorów samowzbudnych [Mathematical modelling of systems assuring spark-proofness with the use of self-excited generators]. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko, 7(3), 51–65.
MLA
Skoropacki, Witalij. “Modelowanie Matematyczne Układów Zapewniających Iskrobezpieczeństwo z Wykorzystaniem Generatorów Samowzbudnych [Mathematical Modelling of Systems Assuring Spark-Proofness with the Use of Self-Excited Generators].” Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko 7.3 (2008): 51–65.