Патент на изобретение №2388002

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

(57) Реферат:

Устройство для измерения индуктивности химических источников тока содержит безразрядный прерыватель, магазин измерительных конденсаторов, стабилитрон, переключатель и импульсный вольтметр. Безразрядный прерыватель выполнен в виде выключателя, зашунтированного стабилитроном, один вывод выключателя подключен к общему выводу магазина измерительных конденсаторов и первому выводу импульсного вольтметра, а второй вывод выключателя подключен ко второму выводу импульсного вольтметра и к выводу переключателя, второй вывод которого подключен к отводящим выводам магазина измерительных конденсаторов. Изобретение обеспечивает упрощение процесса измерения и повышение точности. 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения индуктивности химических источников тока, состоящим из безразрядного прерывателя, магазина измерительных конденсаторов, стабилитрона и импульсного вольтметра, служащим для оценки искробезопасности автономных источников питания переносных приборов и электрооборудования, применяемых в шахтах, опасных по газу или пыли, и во взрывоопасных помещениях предприятий химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности.

Известно устройство для бескамерной оценки электрических цепей на искробезопасность, содержащее вакуумный прерыватель, стабилитрон, диод, измерительный конденсатор с параллельно включенным ламповым вольтметром [1]. Данное устройство моделирует электрический разряд с помощью стабилитрона и конденсатора. Недостатками данного устройства являются несоответствие моделируемого электрического разряда реальному разряду и невозможность выделить из него индуктивную составляющую электрического разряда и по ней определить индуктивность химического источника тока. Кроме этого, при больших коммутируемых токах устройству сложно обеспечить с помощью вакуумного прерывателя безразрядное размыкание электрической цепи.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для электроизмерительной оценки искробезопасности индуктивных электрических цепей [2], в котором безразрядный прерыватель выполнен в виде последовательно соединенных транзистора n-p-n типа и тиристора, причем анод тиристора подключен к магазину измерительных конденсаторов модели разрядного промежутка, а катод – к коллектору транзистора, эмиттер которого соединен с катодом стабилитрона модели разрядного промежутка, при этом управляющий электрод тиристора и база транзистора через разделительные резисторы подсоединены к генератору прямоугольных импульсов чередующейся полярности. Суть данного устройства состояла в переходе от измерения импульсов к периодическим измерениям с помощью безразрядного прерывателя, управляемого генератором прямоугольных импульсов чередующейся полярности. Для данного устройства характерны те же недостатки, что и для предыдущего устройства. Кроме этого, выполненный безразрядный прерыватель не позволяет накоротко замыкать электрическую цепь перед ее размыканием, что сказывается на точности оценки.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения и повышение точности. Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для измерения индуктивности химических источников тока, состоящее из безразрядного прерывателя, магазина измерительных конденсаторов, стабилитрона и импульсного вольтметра, основано не на моделировании электрического разряда, а на установленной универсальной зависимости CU²_cmax/LI²=f(U_cmax/Е), которая характерна для всех параметров индуктивных цепей, находящихся в колебательном режиме их размыкания. Благодаря установленной зависимости достаточно после замыкания накоротко химического источника тока разомкнуть цепь, измерить значение напряжения на емкости U_cmax, затем определить отношение U_cmax/Е и CU²_cmax/LI². По установленной при измерении емкости конденсатора С, измеренному напряжению на емкости U_cmax и току короткого замыкания I определить индуктивность химического источника питания L. Для обеспечения безразрядного размыкания электрической цепи обычным выключателем достаточно зашунтировать его стабилитроном, напряжение стабилизации которого меньше минимального напряжения зажигания дуги, но больше э.д.с. химического источника тока. При измерениях емкость конденсатора выбирают такой, при которой напряжение на нем при размыкании электрической цепи будет больше э.д.с. химического источника тока, но меньше напряжения стабилизации стабилитрона.

Ограничительными моментами при проведении измерений является невозможность проводить измерения при U_cmax/Е меньше значения, равного 1,24, так как это значение соответствует критическому режиму размыкания электрической цепи, а при меньших значениях U_cmax/Е – апериодическому режиму размыкания электрической цепи. При больших значениях U_cmax/Е ограничением является напряжение стабилизации стабилитрона. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирают меньше напряжения зажигания дуги, чтобы обеспечить безразрядное замыкание и размыкание цепи химического источника тока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана зависимость CU²_cmax/LI²=f(U_cmax/Е), на фиг.2 приведена принципиальная схема устройства. Устройство состоит из испытуемого химического источника тока 1 с э.д.с. Е 2, внутренним омическим сопротивлением R 3, индуктивностью L 4 и с током короткого замыкания I, безразрядного прерывателя 5, состоящего из выключателя 6 со стабилитронным шунтом 7, магазина измерительных конденсаторов 8 с переключателем 9 и импульсного вольтметра 10.

Устройство работает следующим образом. Для измерения индуктивности химического источника тока испытуемый химический источник тока 1 подключают к описываемому устройству, предварительно замерив ток I и напряжение Е его (режимы короткого замыкания и холостого хода). После выключателем 6 замыкают электрическую цепь испытуемого химического источника тока, затем выключателем 6 производят размыкание электрической цепи химического источника тока и импульсным вольтметром 10 измеряют напряжение на измерительном конденсаторе 8. Если замеренное напряжение на измерительном конденсаторе равно напряжению стабилизации стабилитрона, увеличивают емкость конденсатора с помощью переключателя 9 до величины, при которой замеренное импульсным вольтметром напряжение U_cmax будет меньше напряжения стабилизации стабилитрона. Индуктивность химического источника тока определится из выражения

L=CU²_cmax/mI²

где С – установленное значение емкости измерительного конденсатора;

U_cmax – замеренное напряжение на измерительном конденсаторе;

I – ток короткого замыкания химического источника тока;

Е – напряжение холостого хода химического источника тока;

m=CU²_cmax/LI², определенное из графика (фиг.1) по отношению U_cmax/Е.

Источники информации

1. АС 547527 (СССР). Устройство для бескамерной оценки электрических цепей на искробезопасность; Авт. изобр. М.А.Васнев, А.Т.Ерыгин и В.И.Серов. – Заявл. 11.11.73 (21) 1969895/07; опубл. в БИ, 1977, 7, МКИ E21F 5/00. 2. АС 636413 (СССР). Устройство для электроизмерительной оценки искробезопасности индуктивных электрических цепей; Авт. изобр. А.Т.Ерыгин, В.Д.Ицхакин и А.Г.Коган. – Заявл. 14.02.77 (21) 2455237/22-03; опубл. в БИ, 1978, 45, МКИ E21F 9/00.

Формула изобретения

Устройство для измерения индуктивности химических источников тока, содержащее безразрядный прерыватель, магазин измерительных конденсаторов, стабилитрон и импульсный вольтметр, отличающееся тем, что безразрядный прерыватель выполнен в виде выключателя, зашунтированного стабилитроном, один вывод выключателя подключен к общему выводу магазина измерительных конденсаторов и первому выводу импульсного вольтметра, а второй вывод выключателя подключен ко второму выводу импульсного вольтметра и к выводу переключателя, второй вывод которого подключен к отводящим выводам магазина измерительных конденсаторов.

РИСУНКИ