Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий
У статті подані результати аналізу й оцінювання іскро-безпеки схем перетворювача сигналів (конвертера MC-213W) апаратури телевізійного моніторингу свердловин і стволів, з урахуванням іскробезпеки активних, реактивних навантажень (з рекомендаціями по установці іскрогасильних шунтів) та ємнісних елеме...
Saved in:
| Published in: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2014
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99549 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий / И.А. Бершадский, В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 287-295. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-99549 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бершадский, И.А. Филатов, В.Ф. 2016-04-30T09:16:57Z 2016-04-30T09:16:57Z 2014 Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий / И.А. Бершадский, В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 287-295. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1996-885X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99549 622.016.25 У статті подані результати аналізу й оцінювання іскро-безпеки схем перетворювача сигналів (конвертера MC-213W) апаратури телевізійного моніторингу свердловин і стволів, з урахуванням іскробезпеки активних, реактивних навантажень (з рекомендаціями по установці іскрогасильних шунтів) та ємнісних елементів. Spark safety of MC-213W signal converter circuit for TV monitoring equipment in bore holes and shafts is analyzed and evaluated taking into account spark safety of resistive, reactive loads (with the guidelines for mounting safe shunts) and capacitor elements. ru Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України Наукові праці УкрНДМІ НАН України Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий Spark-Proof Parameters of the Circuit of Media Converter for Monitoring Vertical Mine Shafts Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий |
| spellingShingle |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий Бершадский, И.А. Филатов, В.Ф. |
| title_short |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий |
| title_full |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий |
| title_fullStr |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий |
| title_full_unstemmed |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий |
| title_sort |
искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий |
| author |
Бершадский, И.А. Филатов, В.Ф. |
| author_facet |
Бершадский, И.А. Филатов, В.Ф. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
| publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Spark-Proof Parameters of the Circuit of Media Converter for Monitoring Vertical Mine Shafts |
| description |
У статті подані результати аналізу й оцінювання іскро-безпеки схем перетворювача сигналів (конвертера MC-213W) апаратури телевізійного моніторингу свердловин і стволів, з урахуванням іскробезпеки активних, реактивних навантажень (з рекомендаціями по установці іскрогасильних шунтів) та ємнісних елементів.
Spark safety of MC-213W signal converter circuit for TV monitoring equipment in bore holes and shafts is analyzed and evaluated taking into account spark safety of resistive, reactive loads (with the guidelines for mounting safe shunts) and capacitor elements.
|
| issn |
1996-885X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/99549 |
| citation_txt |
Искробезопасные параметры схемы медиаконвертера для мониторинга вертикальных стволов горных предприятий / И.А. Бершадский, В.Ф. Филатов // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2014. — № 14. — С. 287-295. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT beršadskiiia iskrobezopasnyeparametryshemymediakonverteradlâmonitoringavertikalʹnyhstvolovgornyhpredpriâtii AT filatovvf iskrobezopasnyeparametryshemymediakonverteradlâmonitoringavertikalʹnyhstvolovgornyhpredpriâtii AT beršadskiiia sparkproofparametersofthecircuitofmediaconverterformonitoringverticalmineshafts AT filatovvf sparkproofparametersofthecircuitofmediaconverterformonitoringverticalmineshafts |
| first_indexed |
2025-11-27T00:30:39Z |
| last_indexed |
2025-11-27T00:30:39Z |
| _version_ |
1850788698846658560 |
| fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
287
УДК 622.016.25
ИСКРОБЕЗОПАСНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СХЕМЫ
МЕДИАКОНВЕРТЕРА ДЛЯ МОНИТОРИНГА
ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Бершадский И. А.
(Донецкий национальный технический университет,
г. Донецк, Украина)
Филатов В. Ф.
(УкрНИМИ НАНУ, г. Донецк, Украина)
У статті подані результати аналізу й оцінювання іскро-
безпеки схем перетворювача сигналів (конвертера MC-213W)
апаратури телевізійного моніторингу свердловин і стволів, з
урахуванням іскробезпеки активних, реактивних навантажень (з
рекомендаціями по установці іскрогасильних шунтів) та
ємнісних елементів.
Spark safety of MC-213W signal converter circuit for TV moni-
toring equipment in bore holes and shafts is analyzed and evaluated
taking into account spark safety of resistive, reactive loads (with the
guidelines for mounting safe shunts) and capacitor elements.
Для решения проблемы визуального мониторинга состояния
технических скважин и не оcнащенных подъемными установками
вертикальных стволов горных предприятий, в институте
УкрНИМИ НАН Украины разработано малогабаритное устрой-
ство для телевизионного обследования с земной поверхности
крепи и оборудования технических скважин диаметром от 0,15 м
и стволов диаметром до 8 м на глубину более 600 м [1, 2].
Устройство состоит из телевизионного зонда, подвешивае-
мого на трос лебедки, и приемо-передающего блока с опорной
конструкцией, выполненной в виде разъемной рамы, установлен-
ной на двух опорах. Разъемная рама оборудована двумя опорны-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
288
ми площадками и отклоняющим шкивом. На одной опорной
площадке рамы размещена барабан-лебедка с волоконно-
оптическим кабелем и аппаратурой приема-передачи видеосигна-
ла, а на другой – лебедка подвески зонда.
Телевизионный зонд (рис. 1) выполнен в виде цилиндриче-
ского стакана, в торцевой части которого закреплена цифровая
видеокамера, а внутри размещены источники питания и преобра-
зователь видеосигнала (медиаконвертор) MC-213W (рис. 2).
1 – несущий трос; 2 – телевизионный зонд; 3 – светильник; 4 – ви-
деокамера; 5 – стойка крепления светильников; 6 – блоки источников пи-
тания видеокамеры и питания преобразователя сигналов; 7 – блок преобра-
зователя сигнала видеокамеры; 8 – волоконно-оптический кабель; 9 – разъ-
ем кабельной сети; 10 – монтажное приспособление.
Рис. 1. Телевизионный зонд
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
289
Рис. 2. Преобразователь сигналов
При обследовании вертикальной горной выработки приемо-
передающий блок размещают на земной поверхности в зоне ее
устья, а телевизионный зонд перемещают по скважине (стволу)
во взрывоопасной атмосферной среде. В связи с этим, к зонду
предъявляются особые требования – его электрооборудование
должно быть взрывобезопасным. Базовым электрическим эле-
ментом в конструкции зонда, на который следует обратить вни-
мание с точки зрения обеспечения взрывобезопасности, является
конвертер.
Техническая характеристика медиаконвертора MC-213W
Питающее напряжение, В 5,0
Ток, А 1,0
Потребляемая мощность, Вт 5,0
Масса, кг 0,42
Габариты, мм 94×71×27
Дальность передачи сигнала, км 20,0
В блоках источника питания видеокамеры и преобразовате-
ля сигналов используются автономные источники питания с хи-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
290
мическими источниками тока – аккумуляторами. Их параметры
характеризуются малым напряжением (например, 5 В для преоб-
разователя сигналов MC-213W), а также большими значениями
токов короткого замыкания (КЗ) и размыкания. Оценка таких
приборов на искробезопасность должна состоять из двух частей.
Первая часть представляет собой оценку химического ис-
точника тока без ограничительного сопротивления в режиме ко-
роткого замыкания. Воспламеняющая способность разрядов в
этом случае определяется по трем основным параметрам:
– э.д.с. источника E;
– ток короткого замыкания IКЗ ;
– индуктивность цепи источника питания L.
Данные параметры должны определяться электроизмери-
тельным методом [3].
Вторая часть предполагает анализ всех схем конвертера с
учетом искробезопасности активных, реактивных нагрузок (с ре-
комендациями по установке искрогасящих шунтов) и емкостных
элементов. Рассмотрим далее именно эту часть указанной задачи.
Напряжение источника питания VCCIN (VCC INPUT) со-
ставляет 5 В, кроме того в схемах имеется часть цепей, питаемых
напряжением 3,3 В через импульсный стабилизатор-
преобразователь 34063. Необходимо учесть, что при э.д.с. источ-
ника питания ниже минимального напряжения зажигания дуги,
равного для пары контактов из кадмия и вольфрама 8 В, цепь
может иметь только индуктивный характер, т.к. электрические
разряды при малой скорости разведения контактов будут невоз-
можны.
Одним из наиболее апробированных является метод оценки
с помощью характеристик искробезопасности Iв = f(L, E) для
расширенного диапазона напряжений и токов цепи [3, 5].
Расчетные схемы блока питания медиаконвертера разделены
на 8 групп в пределах двух модулей Power и Fiber. Группы схем с
номерами 1–4, 6, 7 сводятся к последовательно-параллельным со-
единениям с возможностью их замены эквивалентными парамет-
рами. Для оценки схем 5 и 8 (рис. 3 и 4) с мостиковыми соедине-
ниями необходимо прибегнуть к экспресс-методу «бескамерной
тепловой оценки» [4].
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
291
Основные соотношения максимальных воспламеняющих
активных, индуктивных токов и напряжений на емкостях приве-
дены в таблице 1 и 2.
Таблица 1
Характеристика активно индуктивных искробезопасных цепей
медиаконвертера
№
схе-
мы
Umax Imax
Характер
цепи Iб
Вы-
вод Примечание
1,2
7,5 В
0,45 А а.
Iб ≤100 А б. р.
-
3 0,15 А а.
4 1,5 А а.
5
1,56 мА
а.–и.,
L=100
мкГн
Iб ≤ 3 A б. р.
т1 – закорочены выводы E
- C транзистора Q2: обрыв
цепи VCCIN-R55-Q22EC-
L4-R58-R59-земля
4,12 мА
а.–и.,
L=100
мкГн
Iб ≤ 3 A б. р.
т2 – закорочены выводы 6-
5 микросхемы 34063: об-
рыв цепи VCCIN-R59-
земля
22 мА
а.–и.,
L=100
мкГн
Iб ≤ 3 A б. р.
т3 – закорочены выводы 7-
8 В – C транзистора Q2:
VCCIN-Q55-7-8-R51-BC
Q22-земля
1,5 А
а.–и.,
L=100
мкГн
Iб ≤ 3 A б. р. обрыв цепи с полной
нагрузкой
7 22 мА а. Iб ≤100 А б. р. -
8
508 мА а. т1 – обрыв в конце
137 мА а.
Tр=156 мкс,
Wр=48 мкДж
≤0,28 мДж
б. р. т2 – КЗ в ветви (рис. 4)
Примечание: а, а. –и. – активный и активно-индуктивный ха-
рактер электричекой цепи, б.р. – безопасный режим, т1, т2, … –
точка испытания в схеме, Iб – безопасный ток, Tр, Wр – длительность
и энергия искрового разряда.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
292
Таблица 2
Характеристика активно индуктивных искробезопасных цепей
медиаконвертера
№ схемы Umax, В СΣ, мкФ Безопасные
параметры Вывод
4
7,5
101
Сб=7000 мкФ б. р. 5 570
6 200
7 10
Из их анализа следует, что во всех нормальных режимах по
данным группам схем обеспечивается искробезопасный режим
работы согласно [5].
Режим КЗ опасен для цепей в схемах 4 и 5. В схеме 4 ис-
пользуются ферритовые резисторы MLB-321611-0120p-N1 с со-
противлением по постоянному току RDC =0,04 Ом. Поэтому, в
случае КЗ на выводах VCCIN-земля Iкз ≈5/0,08 = 62,5 А ≤ 100 А.
Это условие соблюдается и при максимальном импедансе рези-
стора MLB-321611-0120p-N1, соответствующего 1,91⋅10-7 Гн.
В схеме 5 (рис. 3) опасен режим КЗ при закорачивании вы-
водов E-C транзистора Q2 2SB1386 и последующего КЗ на выво-
дах VCC33-земля. В этом случае Iкз ≈ VCC33/R55=5/0,22 = 23 А ≥
3А при L4 = 100 мкГн. Поэтому необходимо рассмотреть возмож-
ность шунтирования указанной индуктивности диодом, а также в
дальнейшем определить степень эффективности такого ограни-
чения.
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
293
Ри
с.
3
. С
хе
ма
№
5
м
од
ул
я
Po
w
er
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
294
Ри
с.
4
. Р
ас
че
тн
ая
с
хе
ма
о
пр
ед
ел
ен
ия
о
па
сн
ос
ти
К
З
в
сх
ем
е
8
Plus Minus
Pl
us
M
in
us
R0 0.0
01
Plus Minus
RD
if(
T<
c_
br,
1e
-4,
ST
P(
c_
br)
*1
/E
XP
(I(
LI
)))
SW
1
T,
0,c
_b
r,1
e-4
,1e
7
LI
1
E1
ST
P(
c_
br)
*(1
/ta
u)*
((E
XP
(I(
LI
))*
V(
RD
)^2
)/(
I(R
0)*
(8+
43
.89
*v
s*
(T
-c_
br)
)+
5.1
8*
vs
*(T
-c_
br)
)-1
)
RI0.0
01
RH
if(
T<
c_
cc
,30
,30
*e
xp
(-1
e1
2))
RF
1
8.2
k
Pl
us
M
in
us
V112
*1
.5
Rv
n
0.0
06
RF
2
20
k
RF
4
13
0
RF
5
82
RF
8
13
0
RF
9
82
RF
64
0
RF
66
0 RF
10
13
0
RF
11
82
RF
65
30
RF
67
0
R1
5
13
0
RF
16
82
n
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 14, 2014
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 14, 2014
295
Выводы.
Выполненные анализ и оценка искробезопасности схем ме-
диаконвертера аппаратуры телевизионного обследования состоя-
ния технических скважин позволили установить, что в нормаль-
ном режиме работы все схемы его модулей Power и Fiber искро-
безопасны.
При аварийном КЗ на выводах VCC33-земля схемы 5 необ-
ходимо предусмотреть защитное шунтирование индуктивности L4
= 100 мкГн.
СПИСОК ССЫЛОК
1. Кулибаба С. Б. Мониторинг состояния вертикальных горных
выработок / С. Б. Кулибаба, В. Ф. Филатов, Б. В. Хохлов //
Уголь Украины. –– 2013. –– № 5. –– С. 25––27.
2. Пристрій для огляду стінок свердловини [Текст] : пат. 83132
Україна: МПК Е 21 В 49 / 00 / Кулібаба С. Б., Филатов В. Ф.,
Хохлов Б. В., Гільман В. Я.; заявник та патентовласник Укр-
НДМІ НАН України. –– № u2013 03246; Заявл. 18.03.2013;
Опубл. 27.08.2013, Бюл. № 16.
3. Толченкин Р. Ю. Разработка метода оценки и способов обес-
печения искробезопасности рудничных переносных приборов
и электрооборудования : автореф. дис. на соиск. учен, степени
канд. техн. наук. –– М., 2009. –– 18 с. –– УРАН ИПКОН РАН.
4. Бершадский И. А. Сравнительный анализ способов обеспече-
ния искробезопасности шахтных головных аккумуляторных
светильников / И. А. Бершадский, Г. Л. Федоренко // Наукові
праці Донецького національного технічного університету. ––
Серія гірничо-електромеханічна. –– Донецьк: ДонНТУ, 2011.
–– випуск 21 (189). –– С. 3––13.
5. ГОСТ P 51330.10–99. Электрооборудование взрывозащи-
щенное, Часть 11. Искробезопасная электрическая цепь «i».
–– [Введ. c 01.01.2001]. –– М. : Госстандарт России, 2000. ––
118 с.
|