Разработка и совершенствование методов оценки опасности электрического искрения на горных предприятиях со взрывоопасной атмосферой

• Автор: Трембицкий, Андрей Леонидович
• Шифр специальности: 05.26.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 362 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ ВЗРЫВООПАСНОЙ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ

1.1. Взрывоопасность атмосферы горных предприятий и обеспечение взрывозащиты электрооборудования от электрического искрения

1.2. Характеристика основных форм электрических разрядов

1.3. Факторы, влияющие на воспламенение взрывоопасных смесей от электрических разрядов.
1.4. Обзор результатов исследований по воспламенению взрывоопасных смесей электрическими разрядами

1.5. Методы оценки опасности электрического искрения

1.6. Постановка цели и задач исследований.

2. УСТАНОВЩИКЕ МИНИМАЛЬНЫХ ВОСПЛАМЕНЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАЗРЯДА.

2.1. Установка для определения минимальных воспламеняющих параметров электрического разряда
2.2. Влияние межэлектродного расстояния на величину воспламеняющего тока электрического разряда
2.3. Влияние концентрации взрывоопасной смеси на величину минимального воспламеняющего тока электрического разряда.
2.4. Зависимость наиболее легко воспламеняемой концентрации взрывоопасной смеси от пламегасящего действия электродов
2.5. Минимальная мощность электрического разряда при воспламенении взрывоопасной смеси.
2.6. Влияние выделившейся в катодной области разряда энергии на воспламеняющую способность электрического разряда.
2.7. Исследование влияния длительности и тока разряда на величину
воспламеняющей энергии при неподвижных электродах
2.8. Влияние длительности и тока разряда на величину электрического заряда при воспламенении взрывоопасной смеси.
2.9. Время формирования минимального ядра пламени, критическое
время теплового воздействия источника воспламенения
Выводы.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОСПЛАМЕНЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ДУГОВЫХ РАЗРЯДОВ РАЗМЫКАНИЯ.
3.1. Искрообразующий механизм с регулируемой скоростью размыкания контактов
3.2. Исследование влияния скорости размыкания омических и индуктивных цепей на величины воспламеняющих токов и энергий разрядов
3.3. Исследование влияния длительности и тока разряда на величину
воспламеняющей энергии при размыкании цепи.
4. БЕСКАМЕРНАЯ ОЦЕНКА ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ПО РАЗРЯДАМ РАЗМЫКАНИЯ.
4.1. Выбор исходных значений энергий для оценки искробезопасности электрических цепей. Принцип бескамерной оценки искробезопасности электрических цепей по разрядам размыкания
4.2. Определение статических вольтамперных характеристик разряда
4.3. Омическая цепь.
4.4. Индуктивная цепь.
4.5. Электрическая цепь с индуктивностью, зашунгированной диодом
4.6. Цепь со стабилитронной защитой.
4.7. Цепь с искусственным сокращением длительности разряда
4.8. Методика бескамерной оценки искробезопасности электрических
цепей по разрядам размыкания.
Выводы.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ НА
ИСКОБЕЗОПАСНОСТЬ ПОСРЕДСТВОМ ИСКРООБРАЗУЮЩИХ
МЕХАНИЗМОВ.
5.1. Общие требования к испытаниям на искрообразующем механизме
5.2. Искрообразующий механизм 1го типа и условия коммутации на нем. Реализация малых скоростей размыкания
5.3. Исследование движения вольфрамовой проволочки искрообразующего механизма 1го типа под действием силы упругости
5.4. Сопоставление воспламеняющих параметров электрического разряда и условий его образования при размыкании индуктивной цепи на механизме 1го типа и механизме с постоянной скоростью движения контакта.
5.5. Искрообразующие механизмы Иго и Шго типов.
5.6. Возможности учета наиболее опасных условий по скорости размыкания контактов при оценке искробезопасности электрических
цепей.
Выводы
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОСПЛАМЕНЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ ЕМКОСТНЫХ ЦЕПЕЙ В АКТИВИЗИРОВАННЫХ ПРЕДСТАВИТЕЛЬНЫХ ВЗРЫВООПАСНЫХ СМЕСЯХ
6.1. Постановка задачи.
6.2. Экспериментальная установка и методика исследований.
6.3. Результаты экспериментальных исследований и их анализ
Выводы.
7. БЕСКАМЕРНАЯ ОЦЕНКА ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ СЛОЖНЫХ
ЕМКОСТНЫХ ЦЕПЕЙ
7.1. Постановка задачи.
7.2. Принцип замещения сложных емкостных цепей простыми
7.3. Расчет энергии, выделяющейся из п параллельно соединенных
ЯС звеньев в разряд.
7.4. Расчет энергии, выделяющейся из ЯЬС цепи в разряд.
7.5. Методика бескамерной оценки искробезопасности сложных емкостных цепей.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Возрастающее катодное падение напряжения способно при благоприятном стечении обстоятельств предотвращать начинающийся распад катодного пятна и таким путем увеличивать продолжительность разряда. В случае неблагоприятных условий начинающийся распад катодного
Рис. Чередование подъемов и спадов напряжения показывает, что в дуге периодически повторяется один и тот же цикл ее развития. Дуга проходит при этом через ряд различных состояний. Наиболее устойчивое состояние соответствует нижнему уровню напряжения. Это состояние является начальной стадией разряда, поскольку с него всегда начинается разряд. В пределах катодного пятна реализуются большие плотность тока и температура. Изза сложности измерения их значения не удается определить с большой точностью. Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что плотность тока в зависимости от материала катода в дуговых разрядах при ат
мосферном давлении воздуха изменяется в пределах от 4,5 до Асм . Температура катодного пятна может составлять К 9. При достаточном расстоянии между электродами пространство между прикатодной областью и анодом занимает положительный столб. Он состоит из плазмы и служит проводником, по которому электроны, эмитированные катодом, достигают анода. В дуговых разрядах положительный столб достаточно однороден по структуре. При давлениях, близких и больших атмосферного, и токах разряда в несколько ампер плазма столба находится в состоянии термодинамического равновесия. Температура газа Тя в положительном столбе увеличивается с возрастанием тока и при больших значениях последнего может составлять несколько десятков тысяч градусов. В дуговых разрядах с токами в единицы и десятки ампер Тг, как правило, не превышает 0 К. В определялась температура азотной плазмы в слаботочной дуге при атмосферном давлении и токах 0,0,4 А, В указанном диапазоне токов Т8 изменялась от до К. Зависимость Т8 от тока разряда приведена на рис. Кроме того, в было показано, что при таких токах разряда термодинамическое равновесие плазмы нарушается и температура газа Тг становится ниже электронной температуры Те. Восстановление термодинамического равновесия происходит при токах около 1 А. Рис. Зависимость газовой температуры плазмы от тока разряда
Дуговой разряд обладает падающей вольтамперной характеристикой, т. Это объясняется тем, что с возрастанием плотности тока увеличивается степень ионизации газоразрядного промежутка, и напряженность поля в положительном столбе уменьшается. Вольтамперная характеристика дуги при расстоянии между угольными электродами 0,3 мм представлена на рис. Анод воспринимает электронный ток из плазмы положительного столба. Так как в обычных условиях металлические поверхности не эмитируют частицы с положительным зарядом, то непосредственно вблизи анода объемный заряд электронного тока не компенсируется и возникает некоторое падение напряжения, называемое анодным. Величина анодного падения напряжения составляет несколько вольт. Тлеющий разряд характеризуется значительно большей по сравнению с дуговым величиной катодного падения напряжения. В зависимости от материала катода и газовой среды его величина может изменяться от до 0 В и более. Поэтому для возникновения и поддержания тлеющего разряда необходимы достаточно высокие напряжения. Тлеющие разряды имеют место, как при пониженном, так и при атмосферном давлении. При атмосферном давлении устойчивые тлеющие разряды получаются в сильно неоднородном поле, создаваемом, например, системой электродов в виде острия и плоскости. Токи в тлеющих разрядах невелики и без принятия специальных мер обычно составляют единицы или десятки миллиампер. Световое излучение вдоль оси тлеющего разряда неоднородно, и пространство между катодом и анодом разделяется на ряд областей, которые отчетливо видны при низких давлениях. Основные области тлеющего разряда и характер изменения потенциала вдоль его оси показаны на рис. Область между катодом и точкой а представляет собой астоново темное пространство, аЬ катодный слой, Ъс круксово темное пространство, сс1 область отрицательного тлеющего свечения, с1е фарадеево темное пространство,
Рис. Ъ с с1 е 7е
Рис.