Wie kann ich die bei Spark verfügbare Energie einschränken?

In diesem Artikel erfahren Sie, wie Sie die bei spark verfügbare Energie begrenzen können.

Die Induktivität ist möglicherweise der wichtigste Parameter in Niederspannungsschaltkreisen, was zu Funkenbildung führt. In einer Schaltung, die induktive Komponenten enthält, ist Energie erforderlich, um Magnetfelder aufzubauen, und diese Energie wird gespeichert, bis die Schaltung unterbrochen ist. In einem Luftkern-Induktor beträgt diese Energie 1/2 LI 2, wobei L der Wert des Induktors in Henries und I der Strom in Ampere ist.

Bei Eisenkerninduktoren kann diese einfache Formel nicht verwendet werden, da sich die Permeabilität des Kernmaterials mit der Flussänderung kontinuierlich ändert. In jedem Fall wird jedoch, wenn die Schaltung unterbrochen wird, eine Spannung in der Schaltung in einer Richtung induziert, um den Stromfluss aufrechtzuerhalten.

Die Größe dieser Spannung hängt von der Änderungsrate des Magnetflusses ab, die wiederum der Änderungsrate des Stroms folgt. Die von der Induktivität freigesetzte Energie wird zum Teil im Schaltungswiderstand, jedoch hauptsächlich bei der Entladung zwischen den Trennelektroden abgebaut.

In Unterbrechungsschaltungen erhöht sich die induzierte Spannung zu der der Primärquelle, um den Strom zwischen den Elektroden zu leiten. Diese erhöhte Energie am Funken wurde fast als das Hauptproblem in eigensicheren Stromkreisen angesehen. In der Tat haben Wheeler und Thorton gezeigt, wie die Energie vom Funken abgelenkt werden kann, indem ein alternativer Pfad für den induzierten Strom bereitgestellt wird.

Hier diskutieren wir verschiedene Methoden, die im Laufe der Jahre in Minen eingesetzt wurden:

1. Der Kondensator würde den Anstieg der induzierten Spannung in der Induktivität begrenzen, indem er die Änderungsrate des Stroms verringert und Energie speichert. Diese Methode ist bei höheren Spannungen und niedrigen Strömen effektiver, wird jedoch jetzt als unbefriedigend angesehen, da jetzt viel bessere Schutzmethoden zur Verfügung stehen.

2. Um wirklich effektiv zu sein, muss der Widerstand einen relativ niedrigen Wert haben, oder die Verschwendung von Energie wäre normalerweise nicht akzeptabel.

3. Die Kupferkurzmethode umfasst das Anbringen eines Kupferrohrs am Magnetjoch, bevor die Spule montiert wird. Das Kupferrohr verhält sich wie die kurzgeschlossene Sekundärwicklung an einem Transformator, wenn sich der Strom in der Primärwicklung ändert. Die Wirksamkeit dieses Verfahrens hängt von einer hohen gegenseitigen Induktivität zwischen der Spule und der Hülse ab.

Diese Methode wird verwendet, wenn sie über eine Ferndiode aus einer Wechselspannung gespeist wird. Das Relais arbeitet nur mit der Gleichstromkomponente des Stroms, wobei die Wechselstromkomponente effektiv durch die Kupferhülse kurzgeschlossen wird. Die Kupferhülse bewirkt auch eine leichte Verzögerung beim Ein- und Aussteigen.

4. Nichtlinearer Widerstand wurde bei Telefonleitungen verwendet, bei denen festgestellt wurde, dass die normale Sprachspannung so niedrig ist, dass der nichtlineare Widerstand einen hohen Wert aufweist. Bei höheren Spannungen fällt der Widerstand schnell ab, um überschüssige Energie zu absorbieren.

5. Durch Anschließen eines Gleichrichters an den Induktor, so dass er einen hohen Durchlassstrom und einen niedrigen Widerstand für den induzierten Strom darstellt. Dies geschieht aufgrund der Änderung der Polarität, die an der Induktivität auftritt, wenn die Versorgung unterbrochen wird. Es ist fast üblich geworden, einen Brückengleichrichter zu verwenden, um die mit Relais verbundene induktive Energie abzuleiten.

Ein auf diese Weise geschütztes Relais kann von einer Wechselstrom- oder Gleichstromquelle betrieben werden. Tatsächlich erzeugen die vier Gleichrichter effektiv zwei Pfade parallel zur Spule, wodurch die induzierte EMK kurzgeschlossen wird. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass das Relais bei Verwendung in Gleichstromkreisen nicht polaritätsbewusst ist.

In einigen Fällen ist ein Relais jedoch bewusst polaritätsbewusst ausgelegt, indem ein Gleichrichter in Reihe mit der Spule geschaltet wird. In diesem Fall wird ein zweiter Gleichrichter als Sicherheitsvorrichtung in geeigneter Richtung über die Spule angebracht.

Im Laufe der Jahre hat sich jedoch der für diesen Zweck verwendete Gleichrichtertyp geändert. Tatsächlich sehen wir nun aus unserer Erfahrung, dass Kupferoxid- und Selen-Gleichrichter durch Halbleiterdioden aus Germanium oder Silizium ersetzt wurden. Diese letzteren Vorrichtungen werden als viel effizienter und effektiver befunden, da der Durchlassspannungsabfall beim Tragen des vollen Nennstroms selten 0, 7 Volt übersteigt.

Die Auswirkungen des Hinzufügens von durch Halbleiterdioden geschützten Relais zu einer eigensicheren Stromquelle hätten einen ähnlichen Effekt wie das Erhöhen der Versorgungsspannung um 0, 7 Volt. Dies wäre nur unwesentlich weniger sicher als die eigensichere Versorgung.

Es wurde festgestellt, dass eine Schaltung manchmal einen erheblichen Betrag an Induktivität enthalten kann, wobei aufgrund der Auswirkungen auf den Schaltungsbetrieb die obigen Verfahren nicht verwendet werden können, und in diesem Fall kann die Speicherenergie ½ LI 2 bis auf eine sichere Grenze gehalten werden Begrenzung des Stromflusses.

Ein Beispiel wäre, wenn die Induktivität einen Teil eines gedrehten Schaltkreises bildet. In diesem Fall kann die Gleichstromkomponente durch einen Reihenwiderstand begrenzt oder insgesamt durch die Reihenkapazität gesperrt werden.

In Widerstandsschaltungen muss die gesamte zur Erzeugung von Wärme am Funken zur Verfügung stehende Energie von der primären Stromquelle entweder von der Batterie oder vom Transformator geliefert werden. Wichtiger ist vielleicht, dass die verfügbare Spannung zwischen den Trennkontakten auf die Versorgungsspannung begrenzt ist.

Die für die Funkenbildung verfügbare Energie kann begrenzt werden, indem ein nicht-induktiver Widerstand in Reihe mit der Versorgung geschaltet wird. Obwohl wir von resistiven Schaltungen sprechen, ist es wichtig zu wissen, dass alle Schaltungen eine gewisse Induktivität aufweisen, selten unter 5 Mikro-Henries, und dies kann unter bestimmten Umständen wichtig sein.

Bei kapazitiven Schaltungen wird die gespeicherte Energie durch die Formel ½ CV 2 angegeben, wobei der wichtige Parameter die Schaltspannung und nicht der Strom ist. Die folgende Tabelle gibt den maximalen Kapazitätswert an, der bei Stromkreisen mit unterschiedlichen Spannungen verwendet werden kann, ohne dass der Kurzschlussstrom mittels eines Vorwiderstandes begrenzt werden muss.

Tatsächlich können diese Kapazitätswerte in Abhängigkeit von den verwendeten Sicherheitsfaktoren oder von der bei einem Kurzschluss verfügbaren Energie aus anderen Quellen, wie beispielsweise der Versorgung selbst, verringert werden. Die Kapazität der Verbindungskabel ist normalerweise bei niedrigen Spannungen nicht wichtig, aber bei den Spannungen, die zur Prüfung der Kabelisolierung mit einem Prüfgerät verwendet werden, ist dies wichtig.

Für solche Geräte gilt ein eigensicheres Zertifikat, das die Geräte für sich alleine als sicher erklärt, die zu testende Kombination von Gerät und Stromkreis ist jedoch möglicherweise nicht eigensicher.

Die Sicherheit wird jedoch durch die Einhaltung der Zertifizierungsbedingungen gewährleistet, die auf dem Etikett des Prüfgeräts angegeben sind:

(a) Die Instrumente dürfen nicht verwendet werden, wenn die Methankonzentration in der Luft 1, 25% beträgt.

(b) Die Verbindung zwischen dem Prüfgerät und dem zu prüfenden Stromkreis sollte vor dem Anlegen der Spannung ordnungsgemäß hergestellt werden und die Verbindung darf nicht unterbrochen werden, bis das Kabel durch das Gerät entladen wird.