Hur man begränsar energin som finns tillgänglig vid Spark?

Läs den här artikeln för att få reda på hur man begränsar energin som finns tillgänglig vid gnista.

Induktans är kanske den viktigaste parametern i lågspänningskretsar, vilket ger upphov till glödande gnistning. I en krets som innehåller induktiva komponenter krävs energi för att etablera magnetfält och denna energi lagras tills kretsen är bruten. I en luftkärnad induktor kommer denna energi att vara ½ LI 2, där L är värdet av induktorn i henries och jag, strömmen, i ampere.

Med järnkärnade induktorer kan denna enkla formel inte användas, eftersom kärnmaterialets permeabilitet förändras kontinuerligt med flödesbyte. I båda fallen, då kretsen bryts, induceras emellertid en spänning i kretsen i en riktning för att bibehålla strömflödet.

Storleken på denna spänning kommer att bero på förändringshastigheten för magnetflöde som i sin tur följer strömförändringshastigheten. Den energi som frigörs av induktorn kommer delvis att dissipera i kretsmotståndet, men huvudsakligen vid utmatningen mellan avskiljningselektroderna.

Vid brytkretsar lägger den inducerade spänningen till den hos den primära källan för att bära strömmen mellan elektroderna. Denna ökade energi vid gnistan betraktades nästan som huvudproblemet i i själva verket säkra kretsar. Faktum är att Wheeler och Thorton visade hur energin kunde avledas från gnistan genom att tillhandahålla en alternativ väg för inducerad ström.

Här diskuteras olika metoder som använts under årens lopp i gruvor:

1. Kondensatorn skulle begränsa ökningen av inducerad spänning i induktorn genom att reducera strömförändringshastigheten och genom lagring av energi. Denna metod är effektivare vid högre spänningar och låga strömningar men anses nu vara otillfredsställande eftersom mycket bättre skyddsmetoder finns nu tillgängliga.

2. För att vara riktigt effektivt måste motståndet vara av ett relativt lågt värde eller strömavbrottet skulle normalt vara oacceptabelt.

3. Koppar-kort metod innebär att kopparröret monteras på magnetöget innan spolen är monterad. Kopparröret beter sig som den kortslutna sekundära lindningen på en transformator när strömmen i primärlindningen ändras. Effektiviteten av denna metod beror på en hög gemensam induktans mellan spolen och hylsan.

Denna metod används när den levereras från en växelspänning via fjärrdiod, ger pilotkärnskydd. Reläet kommer endast att fungera på DC-komponenten av strömkomponenten, som effektivt är kortsluten av kopparröret. Kopparhylsan ger också en liten fördröjning när du drar in och släpper ut.

4. Icke-linjärt motstånd har använts på telefonlinjer där det konstateras att normal talspänning är så låg att det icke-linjära motståndet har ett högt värde. Vid högre spänningar faller motståndet snabbt för att absorbera överskottsenergi.

5. Genom att ansluta en likriktare över induktorn så att den ger ett högt motstånd mot framström men ett lågt motstånd mot inducerad ström. Detta händer på grund av den förändring i polaritet som uppträder över induktorn, när tillförseln är bruten. Det har blivit nästan en vanlig praxis att använda en bryggriktare för att sprida den induktiva energin i samband med reläer.

Ett relä skyddat på detta sätt kan arbetas från en AC eller DC-tillförselkälla. Faktum är att de fyra likriktarna effektivt producerar två vägar parallellt med spolen och därigenom kortslutning av den inducerade emf. Huvuddelen av denna metod är att reläet inte är polaritetsmedvetet när det används i DC-kretsar.

I vissa fall är ett relä avsiktligt utformat för att vara polaritetsmedvetet genom att passa en likriktare i serie med spolen. I detta fall monteras en andra likriktare i lämplig riktning över spolen, som en säkerhetsanordning.

Men under åren har den typ av likriktare som används för detta ändamål ändrats. Faktum är att vi nu ser från vår erfarenhet att kopparoxid och selenlikriktare har ersatts av halvledardioder av antingen germanium eller kisel. Dessa senare enheter är mycket mer effektiva och effektiva på grund av det faktum att den främre volt-droppen, när den bär full märkström, sällan överstiger 0, 7 volt.

Effekterna av att addera reläer, som skyddas av halvledardioderna till en i själva verket säker strömkälla, skulle ha en liknande effekt att öka matningsspänningen med 0, 7 volt. Detta skulle endast vara marginellt mindre säkert än egenutvecklad försörjning.

Det har noterats att en krets ibland kan innehålla en betydande mängd induktans där, på grund av effekten på kretsoperationen, kan ovannämnda metoder inte användas, i vilket fall kan affärsenergin ½ LI 2 hållas till en säker gräns genom begränsa-det aktuella flödet.

Ett exempel skulle vara var induktansen utgör en del av en vänd krets, i vilket fall kan DC-komponenten vara begränsad av ett seriemotstånd eller helt blockerat genom seriekapacitans.

I resistiva kretsar måste hela energin som är tillgänglig för att producera värme vid gnistan matas från den primära strömkällan antingen från batteri eller transformator. Det som kanske är viktigare är att spänningen som är tillgänglig mellan avskiljningskontakterna är begränsad till spänningen i matningen.

Den energi som är tillgänglig för gnistning kan begränsas genom att ett icke-induktivt motstånd i serie med tillförseln inkluderas. Även om vi talar om resistiva kretsar är det viktigt att komma ihåg att alla kretsar uppvisar en viss induktans, sällan under 5 mikromäringar, och under vissa omständigheter kan detta vara viktigt.

Vid kapacitiva kretsar ges den lagrade energin med formeln ½ CV 2, den viktiga parametern är kretsspänningen i stället för strömmen. Följande tabell anger det maximala värdet av kapacitans som kan användas på kretsar vid olika spänningar utan att det är nödvändigt att begränsa kortslutningsströmmen med hjälp av ett seriemotstånd.

Faktum är att dessa kapacitansvärden kan minskas beroende på vilka säkerhetsfaktorer som används eller beroende på den energi som finns tillgänglig vid en kortslutning från andra källor, såsom själva försörjningen. Kapacitansen hos sammankopplade kablar är normalt inte viktig vid låga spänningar, men det är viktigt med de spänningar som används för att testa isolering av kabel med ett testinstrument.

Sådana instrument omfattas av ett internt säkert certifikat som deklarerar instrumenten säkert, men kombinationen av instrument och krets som testas kan inte vara egentligen säkert.

Säkerheten är dock säkerställd genom att iaktta villkoren för certifiering som skrivs ut på testinstrumentets etikett:

(a) Instrumentet får inte användas där koncentrationen av metan i luften når 1, 25 procent.

b) Anslutningen mellan testinstrumentet och den krets som testas ska utföras på rätt sätt innan spänningen appliceras och anslutningen inte ska brytas tills kabeln är urladdad genom instrumentet.