+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Описание параметра «Характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя»

Тип мгновенного расцепления модульных автоматических выключателей указывается одной или двумя латинскими буквами.  Данные символы определяют кратность номинального тока, при которой сработает электромагнитный расцепитель.

Согласно ГОСТ Р 50345-2010 существуют следующие значения:

  • В (3-5In) — защита электронной аппаратуры, систем освещения с лампами накаливания, ТЭНов;
  • С (5-10In) — защита распределительных сетей, систем освещения с газоразрядными лампами, бытовой техники;
  • D (10-20In) — защита трансформаторов и электродвигателей.

Также существуют типы мгновенного расцепления не предусмотренные стандартом — их устанавливают сами производители автоматических выключателей.

  • А (2-3In) — защита от сверхтока электрических цепей с полупроводниковыми приборами, измерительных цепей с преобразователями, а также электропроводок большой протяженности при необходимости их отключения за время не более 0,2с — являются разработкой фирмы SIEMENS.
  • Z (3,2-4,8In) — защита полупроводников и измерительных цепей трансформаторов
  • L (6,4-9,6In) — защита распределительных сетей
  • K (9,6-14,4In) — защита электродвигателей

В случае наличия обозначения MA следует, что данный автоматический выключатель не имеет теплового расцепителя. И следовательно невозможно задать кратность относительно номинального тока. В таких случаях у автоматических выключателей указывается непосредственно значение тока короткого замыкания при превышении, которого сработает электромагнитный расцепитель

B (3-5In) C (5-10In) D (10-20In)

A (2-3In) – разработка SIEMENS

Характеристики срабатывания автоматов.

Принцип выбора

Автоматические выключатели: характеристики срабатывания и ситуации применения

Автоматический выключатель (автомат)  — коммутационное устройство, проводящее ток в нормальном режиме и блокирующее подачу электроэнергии в случаи аварии: перегрузки или короткого замыкания. 

Для размыкания электрической цепи автоматические выключатели оборудованы специальными устройствами – расцепителями. 

В современных модульных автоматах используется два типа расцепителей: 

1) Тепловой – служит для защиты от перегрузки

Биметаллическая пластина, которая изгибается при нагреве, проходящим через нее током, тем самым размыкая контакт. Чем больше перегрузка, тем быстрее нагревается биметаллическая пластинка и быстрее срабатывает расцепитель.

Нормируемые параметры – следующие:

  • 1,13 (In) –  тепловой расцепитель не срабатывает в течение 1 ч.
  • 1,45 (In) – расцепитель срабатывает в течение < 1 ч.
2) Электромагнитный (отсечка) – предназначен для защиты от короткого замыкания

Соленоид с подвижным сердечником, который втягивается при превышении заданного порога тока, мгновенно размыкая электрическую цепь. Отсечка срабатывает при существенном превышении номинального тока (2÷10 In) в зависимости от характеристики срабатывания. Рассмотрим наиболее распространенные автоматы с характеристиками: (B, C, D, K, Z).

1) Характеристика В (3-5 In)

Электромагнитный расцепитель срабатывает при токе, превышающем номинальный в 5 раз. Время отключения <1с. При токе, превышающим номинальный в 3 раза, в течение 4-5 с. сработает тепловой расцепитель. (Обращаем ваше внимание, что для постоянного тока (DC) граница срабатывания будет немного сдвинута (х1,5). 

Автоматические выключатели «В» применяются в осветительных сетях с небольшими пусковыми токами (или полным их отсутствием). 

2) Характеристика С (5-10 In)

Наиболее распространённые автоматические выключатели. Минимальный ток срабатывания составляет 5 In. При этом значении через 1,5 с сработает тепловой расцепитель, а при 10 кратном превышении номинала, электромагнитный разомкнет цепь меньше, чем за 0,1 с.

Автоматические выключатели «С» подходят для сетей со смешанной нагрузкой (освещение, бытовые электроприборы)

3) Характеристика D (10-20 In)

Характеризуются большой устойчивостью к перегрузке. Тепловой расцепитель разомкнет цепь за 0,4 при превышении порога в 10 In. Срабатывание соленоида произойдет при двадцатикратном превышении номинального тока.

Автоматические выключатели «D» используются для подключения электродвигателей с кратковременными большими токами (пусковые токи)

4) Характеристика K (8-15 In)

Для автоматов этой категории характерна большая разница в показателях для постоянного и переменного токов. Например, электромагнитный расцепитель гарантировано разомкнет цепь за 0,02 с. при достижении значения в 12 In в цепи переменного тока, а для постоянного это значения увеличивается до 18 In.

При превышении номинального тока в 1,5 раза в течение 2 мин. сработает тепловой расцепитель.

Автоматы с характеристикой «K» применяются для подключения преимущественно индуктивной нагрузки.

5) Характеристика Z (2-3 In)

Автоматы этой категории также имеют различия в параметрах срабатывания для переменного и постоянного токов.

Электромагнитный расцепитель разомкнет цепь при трёхкратном превышении номинальных параметров в цепи переменного тока и 4,5 In в цепях постоянного тока. Тепловой расцепитель сработает при токе в 1,2 от номинального в течение часа.

Вследствие небольших значений по превышению номинальных параметров, Автоматы «Z» применяются только для защиты высокочувствительной электронной аппаратуры.

Подытоживая вышесказанное отметим, что для бытового использования подходят автоматы с характеристиками: «В» и «С», при возможном подключении электродвигателей с высокими пусковыми токами имеет смысл использовать автоматы категории «Е» (во избежание ложного срабатывания).

Категория «К» подходит при работе с индуктивными нагрузками, а «Z» для электронного оборудования, чувствительного к небольшим перегрузкам. 

И последнее: если вы сомневаетесь в правильности выбора — обратитесь к профессиональному электрику, не гадайте!

В нашем магазине представлены автоматы всех перечисленных серий, при отсутствии того или иного оборудования его можно легко заказать.

Чтобы узнать подробности и заказать электротехническую продукцию звоните по телефону 
(495) 777-05-30 
Или оставьте сообщение через форму обратной связи в разделе «Контакты». 

Расцепитель автоматического выключателя | Полезные статьи

Электрическую цепь от возникающих при перегрузке и коротком замыкании сверхтоков защищает автоматический выключатель: при возникновении аварийного режима встроенный в него расцепитель реагирует на превышение номинального тока и приводит в действие механизм взвода-расцепления, в результате срабатывания которого отключается питание цепи.

 

За номинальный ток расцепителя автоматического выключателя принимается бесконечно долго протекающий в защищаемой цепи ток, не вызывающий срабатывание расцепителя при температуре 30° С.

Электромагнитный расцепитель автоматического выключателя

Электромагнитный расцепитель – это катушка индуктивности (соленоид) с подвижным сердечником: при многократном мгновенном возрастании проходящего по обмотке катушки тока образуется мощное магнитное поле, под воздействием которого сердечник перемещается внутри катушки и нажимает на рычаг механизма взвода-расцепления, выключая аварийный участок цепи. 

Минимальный ток отключения автоматического выключателя определяет тип мгновенного расцепления, зависящий от чувствительности электромагнитного расцепителя (ток мгновенного расцепления кратен номинальному току):

  • от 3 до 5 In – тип В;
  • от 5 до 10 In – тип С;
  • от 10 до 20 In –тип D;
  • от 2 до 4 In – тип Z;
  • от 10 до 14 In – тип K.

Представленные на графике кривые наглядно показывают пределы токов мгновенного отключения для типа B, C, D и время срабатывания расцепителей, зависящее от величины превышения фактического тока над номинальным. 

Тепловой расцепитель автоматического выключателя

Тепловой расцепитель – это биметаллическая пластина, один конец которой закреплен в токопроводящем кронштейне, к другому концу присоединен гибкий медный проводник. При прохождении тока полосы металла с разным линейным коэффициентом теплового расширения неравномерно нагреваются, вызывая изгибание пластины. При воздействии тока, превышающего номинальный в 1,13–1,45 раз, незакрепленный конец биметаллической пластины изгибается достаточно сильно, чтобы достичь рычага механизма взвода-расцепления и вызвать срабатывание выключателя. 

Нагрев биметаллической пластины происходит не мгновенно – тепловой расцепитель автоматического выключателя срабатывает с некоторой задержкой.

Чаще всего в автоматических выключателях используются два вида расцепителей. Наличие двух видов расцепления обозначается буквенно-числовой маркировкой (В16 или С32), нанесенной на автоматические выключатели, характеристики срабатывания расцепителя разного типа определяют времятоковую характеристику:

  • латинская буква – тип электромагнитного расцепителя по току мгновенного расцепления;
  • цифра – номинальный ток, при превышении которого сработает тепловой.

Электронный расцепитель автоматического выключателя

Принцип действия электронного расцепителя основан на обработке информации от датчиков (в сети переменного тока – измерительные трансформаторы тока, в сети постоянного тока – магнитные усилители) электронной частью (аналоговой или цифровой схемами). Если параметры контролируемой сети отличаются от заданных, на отключающую катушку расцепителя подается сигнал, активирующий срабатывание механизма расцепления. 

Электронный расцепитель позволяет регулировать параметры автоматического выключателя в процессе эксплуатации в соответствии с требованиями защищаемой цепи.

Регулировка автоматических выключателей с тепловым и электромагнитным расцепителями, которые настраиваются на определенную величину тока срабатывания (уставку) на заводе-изготовителе, потребителями не производится.

Расчет характеристик автоматического выключателя


 

Расчет характеристик автоматического выключателя

Во-первых, определим токи уставки теплового и электромагнитного расцепителей. Напомню, что тепловой расцепитель автомата защищает элект­ роустановку от длительной перегрузки по току. Ток уставки теплового расцепителя принимается на 15…20% больше рабочего тока:

I Т.Р .=(1,15…1,2 ) I Р , где I Р — рабочий ток электроустановки, А.

Электромагнитный расцепитель автомата защищает электроустановку от коротких замыканий. Ток уставки электромагнитного расцепителя определяется из следующих соображений: автомат не должен срабатывать от пусковых токов двигателя электроустановки I пуск. дв , срабатывания электромагнитного расцепителя 1Эмр выбирается кратным току срабаты­ вания теплового расцепителя:

I эмр = К • I Т.Р .

где К — 4,5… 10 — коэффициент кратности тока срабатывания электромаг­ нитного расцепителя.

Во-вторых, выбранный автоматический выключатель проверяется по от­ключающей способности.

Автоматы с номинальным током до 100 А должны срабатывать при условии:

I эмр = К • I о.к.з.

где 1о.к.з. — ток однофазного короткого замыкания.

Автоматы с номинальным током более 100 А должны срабатывать при:

I эмр = 1,26 I о. к.з .

В-третьих, выбранный автоматический выключатель проверяется по чувствительности.

Чувствительность автомата, имеющего только тепловой расцепитель, оп­ределяется соотношением:

It. p . = 3 • I о.к.з

Отключающая способность автомата с электромагнитным расцепителем определяется величиной тока трехфазного короткого замыкания:

I эмр откл = 1,26 I т.к.з

 

 

Что такое время-токовые характеристики автоматических выключателей

Что такое время-токовые характеристики автоматических выключателей
 

 

При нормальной работе электросети и всех приборов через автоматический выключатель (далее по тексту — автомат) протекает допустимый электрический ток. Однако, если сила тока по каким-либо причинам превысила номинальные значения, происходит размыкание цепи из-за срабатывания расцепителей автоматического выключателя.

Характеристика срабатывания автоматического выключателя является очень важной характеристикой, которая описывает то, насколько время срабатывания автоматического выключателя зависит от отношения силы тока, протекающего через автомат, к номинальному току автомата.
Данная характеристика сложна тем, что для ее выражения необходимо использование графиков. Автоматы с одним и тем же номиналом будут при разных превышениях тока по-разному отключаться в зависимости от типа кривой токовой характеристики автомата, благодаря чему имеется возможность применять автоматы с разной характеристикой для разных типов нагрузки.
Тем самым, с одной стороны, осуществляется защитная токовая функция, а с другой стороны, обеспечивается минимальное количество ложных срабатываний – в этом и заключается важность данной характеристики.
В энергетических отраслях бывают ситуации, когда кратковременное увеличение тока не связано с появлением аварийного режима и защита не должно реагировать на такие изменения. Это же относится и к автоматам.
При включении какого-нибудь мотора, к примеру, дачного насоса или пылесоса, в линии происходит достаточно большой бросок тока, который в несколько раз превышает нормальный.
По логике работы, автомат, конечно же, должен отключиться. К примеру, мотор потребляет в пусковом режиме 12 А, а в рабочем – 5 А. Автомат стоит на 10 А, и при значении 12 А он должен отключиться. Что в таком случае делать? Если, например поставить автомат номиналом на 16 А, тогда непонятно отключится он или нет если заклинит мотор или замкнет кабель.
Можно было бы решить эту проблему, если его поставить на меньший ток, но тогда он будет срабатывать от любого движения. Вот для этого и было придумано такое понятие для автомата, как его «время-токовая характеристика».
 

Какие существуют время токовые характеристики автоматических выключателей и их отличие между собой

 

Как известно, основными органами срабатывания автоматического выключателя являются тепловой и электромагнитный расцепитель.  Тепловой расцепитель представляет собой пластину из биметалла, изгибающуюся при нагреве протекающим током. Тем самым в действие приводится механизм расцепления, при длительной перегрузке срабатывая, с обратнозависимой выдержкой времени. Нагрев биметаллической пластинки и время срабатывание расцепителя напрямую зависят от уровня перегрузки.
Электромагнитный расцепитель является соленоидом с сердечником, магнитное поле соленоида при определенном токе втягивает сердечник, приводящий в действие механизм расцепления – происходит мгновенное срабатывание при КЗ (Коротком замыкании), благодаря чему пострадавший участок сети не будет дожидаться разогрева теплового расцепителя (биметаллической пластины) в автомате.
Зависимость времени срабатывания автомата от силы тока, протекающего через автомат, как раз и определяется время-токовой характеристикой автоматического выключателя.
Наверное, каждый замечал изображение латинских букв B, C, D на корпусах модульных автоматов. Так вот, они характеризуют кратность уставки электромагнитного расцепителя к номиналу автомата, обозначая его время-токовую характеристику.

 

Эти буквы указывают ток мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя автомата. Проще говоря, характеристика срабатывания автоматического выключателя показывает чувствительность автомата – наименьший ток при котором автомат отключится мгновенно.
Автоматы имеют несколько характеристик, самыми распространенными из которых являются:
·         — B — от 3 до 5хIn;
·         — C — от 5 до 10хIn;
·         — D — от 10 до 20хIn.
Что означают цифры указанные выше?
 
Приведем небольшой пример: допустим, есть два автомата равные по номинальному току, но характеристики срабатывания (латинские буквы на автомате) разные: автоматы В16 и С16.
Диапазоны срабатывания электромагнитного расцепителя для В16 составляет 16*(3. ..5)=48…80А. Для С16 диапазон токов мгновенного срабатывания 16*(5…10)=80…160А.
При токе 100 А автомат В16 отключится практически мгновенно, в то время как С16 отключится не сразу а через несколько секунд от тепловой защиты (после того как нагреется его биметаллическая пластина).
В жилых зданиях и квартирах, где нагрузки чисто активные (без больших пусковых токов), самыми чувствительными и предпочтительными к применению являются автоматы с характеристикой B. На сегодняшний день очень распространена характеристика С, которую также можно использовать для жилых и административных зданий.
Что касается характеристики D, то она как раз годится для питания каких-либо электромоторов, больших двигателей и других устройств, где могут быть при их включении большие пусковые токи. Также через пониженную чувствительность при КЗ автоматы с характеристикой D могут быть рекомендованы для использования как вводные для повышения шансов селективности со стоящими ниже групповыми автоматами при КЗ.

Согласитесь, логично, что время срабатывания зависит от температуры автомата. Автомат отключится быстрее, если его тепловой орган (биметаллическая пластина) разогретый. И наоборот при первом включении когда биметалл автомата холодный время отключения будет больше.
Поэтому на графике верхняя кривая характеризует холодное состояние автомата, нижняя кривая характеризует горячее состояние автомата.
На рисунках пунктирная линия – это верхняя граница время-токовой характеристики для автоматических выключателей с номинальным током In меньше или равно 32 A.
Что показано на графике время-токовой характеристики
На примере 16-и Амперного автомата, имеющего время токовую характеристику C, попробуем рассмотреть характеристики срабатывания автоматических выключателей.

На графике можно увидеть, как протекающий через автоматический выключатель ток влияет на зависимость времени его отключения. Кратность тока протекающего в цепи к номинальному току автомата (I/In) изображает ось Х, а время срабатывания, в секундах – ось У.
Выше говорилось, что в состав автомата входит электромагнитный и тепловой расцепитель. Поэтому график можно разделить на два участка. Крутая часть графика показывает защиту от перегрузки (работа теплового расцепителя), а более пологая часть защиту от КЗ (работа электромагнитного расцепителя).
Как видно на графике, если к автомату С16 подключить нагрузку 23 А то он должен отключится за 60 сек. То есть при возникновении перегрузки на 45 % автомат отключится через 60 сек.

На токи большой величины, которые могут привести к повреждению изоляции электропроводки автомат способен реагировать мгновенно благодаря наличию электромагнитного расцепителя.
При прохождении через автомат С16 тока 5хIn (80 А) он должен сработать через 0.02 сек (это если автомат горячий). В холодном состоянии, при такой нагрузке, он отключится в пределах 11 сек. и 25 сек. (для автоматов до 32 А и выше 32 А соответственно).
Если через автомат будет протекать ток равный 10хIn, то он отключается за 0,03 секунды в холодном состоянии или меньше чем за 0,01 секунду в горячем.
К примеру, при коротком замыкании в цепи, которая защищена автоматом С16, и возникновении тока в 320 Ампер, диапазон времени отключения автомата будет составлять от 0,008 до 0,015 секунды. Это позволит снять питание с аварийной цепи и защитить от возгорания и полного разрушения сам автомат, закоротивший электроприбор и электропроводку.
Автоматы с какими характеристиками предпочтительнее использовать дома
В квартирах по возможности необходимо обязательно применять автоматы категории B, которые являются более чувствительными. Данный автомат отработает от перегрузки так же, как и автомат категории С.

Электротехническая и кабельно-проводниковая продукция — ЭнергоХимСнаб

Каталог продукции

 

Автоматические выключатели предназначены для защиты электрических цепей и потребителей электрической энергии от токов короткого замыкания и токов перегрузки, проведения тока в нормальном режиме, а также для нечастых (до 30 раз в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электроустановках бытового и промышленного назначения с напряжением до 400В переменного тока частоты 50Гц.

Выпускаются в одно-, двух-, трех- и четырехполюсном исполнениях на номинальные токи от 1 до 63 А с типами защитных характеристик В, С или D. Есть исполнения ВМ63 с независимым расцепителем, со свободными и сигнальными контактами.

Максимальная предельная коммутационная способность – 6 кА.

Диапазон рабочих температур — от -60оС до +40оС.

Автоматический выключатель ВА47-29

Назначение

Автоматические выключатели ВА 47-29 — современное поколение аппаратов, предназначенных для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания (сверхтоков), а также для осуществления оперативного управления участками электрических цепей. Выключатели выпускаются с защитными характеристиками B, С, D. Все изделия соответствуют ГОСТ Р 50345-99 и изготавливаются по ТУ 2000 АГИЕ.641.235.003.

Преимущества

·  Пластины из серебряного композита на подвижных и неподвижных контактах

·  Насечки на контактных зажимах, исключающие перегрев и оплавление проводов в местах присоединения

·  Широкий диапазон рабочих температур от –40° до +50°С

·  Работают в любом положении относительно вертикали

·  Варианты исполнения на девятнадцать номинальных токов и три защитные характеристики (В, С и D)

·  Срок службы не менее 15 лет

Описание
Автоматические выключатели ВА 47-29 — это электрические коммутационные аппараты, снабженные двумя системами защиты от сверхтока: электротепловой и электромагнитной, с взаимосогласованными характеристиками. Предусмотрено одно-, двух-, трех- и четырехполюсное исполнение; монтаж автоматических выключателей производят на 35 мм монтажную DIN-рейку.
Принцип действия
При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и воздействует на рычаг свободного расцепления. При коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через катушку электромагнита автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно, возрастает магнитное поле, которое перемещает сердечник, воздействующий на рычаг свободного расцепления. В обоих случаях подвижный контакт отходит от неподвижного, автомат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым электрическая цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания.

Технические характеристики

Значение

Номинальное рабочее напряжение Ue, В

~230/400

Номинальный рабочий ток In, А

0,5; 1,6; 2,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 13; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63

Номинальная частота тока сети, Гц

50

Напряжение постоянного тока на один полюс, не более, В

48

Наибольшая отключающая способность, не менее, кА

4,5

Электрическая износостойкость, циклов включения-выключения (В-О), не менее

6000

Механическая износостойкость, циклов, не менее

20000

Число полюсов

1, 2, 3, 4

Степень защиты по ГОСТ 14254-96

IP 20

Максимальное сечение провода, присоединяемого к зажимам, мм2

25

Характеристика теплового расцепителя

по ГОСТ Р 50345-99

Температура настройки, оС *

30

Характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя

B, C, D   tср<0,1c

Масса одного полюса, не более, кг

0,103

Диапазон рабочих температур, оС

-40 ÷ +50

Наличие драгоценных металлов (серебро), г/полюс

0,3 ÷ 0,5

Автоматические выключатели ВА 47-100 — электрические коммутационные аппараты, снабженные двумя системами защиты от сверхтока: электротепловой и электромагнитной, с взаимосогласованными характеристиками. Предусмотрено одно-, двух-, трех- и четырехполюсное исполнение; монтаж автоматических выключателей производят на 35 мм монтажную DIN-рейку.

Преимущества:

  • Большая отключающая способность — 10 кА.
  • Пластины из серебряного композита на подвижных и неподвижных контактах.
  • Насечки на контактных зажимах, исключающие перегрев и оплавление проводов в местах присоединения.
  • Широкий диапазон рабочих температур от –40° до +50°С.
  • Работают в любом положении относительно вертикали.
  • Варианты исполнения на десять номинальных токов и две защитные характеристики (С и D) .
  • Срок службы не менее 15 лет.

Принцип действия:

 

При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и воздействует на рычаг свободного расцепления. При коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через катушку электромагнита автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно, возрастает магнитное поле, которое перемещает сердечник, воздействующий на рычаг свободного расцепления. В обоих случаях подвижный контакт отходит от неподвижного, автомат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым электрическая цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания.

Габариты и размеры  Технические характеристики 

Технические характеристики

Значение
Номинальное рабочее напряжение Ue, В ~230/400
Номинальный рабочий ток In, А 10; 16; 25; 32; 35; 40; 50; 63; 80; 100
Номинальная частота тока сети, Гц 50
Напряжение постоянного тока на один полюс, не более, В 60
Наибольшая отключающая способность, не менее, кА 10 (при cos j )54,0 =
Электрическая износостойкость, циклов включения-выклчения(В-О), не менее 6000
Механическая износостойкость, циклов, не менее 20000
Число полюсов 1, 2, 3, 4
Степень защиты по ГОСТ 14254-96 IP 20
Максимальное сечение провода, присоединяемого к зажимам, мм2 35
Характеристика теплового расцепителя по ГОСТ Р 50345-99
Температура настройки, оС * 40
Характеристика срабатывания электромагнитного расцепителя C, D   tср<0,1c
Масса одного полюса, не более, кг 0,156
Диапазон рабочих температур, оС -40 ÷ +50
Наличие драгоценных металлов (серебро), г/полюс

0,9 ÷ 1,2

Контакты состояния КС47 и КСВ47

КС47 и КСВ47 служат для получения информации о состоянии автоматических выключателей ВА47-29 и ВА47-100 в системах автоматизации технологических процессов или защиты конкретных объектов.

КС47 выполняет функцию контакта состояния автоматического выключателя: включен – выключен. Переключение контактов КС47 происходит, даже если рукоятка управления выключателя удерживается во взведенном положении.

КСВ47 выполняет функцию сигнализации положения механизма взвода ВА47. После установки модуля в зацепление с механизмом ВА47 при первом взведении рукоятки управления происходит переключение контактов, остающихся в таком положении и при ручном отключении ВА47. Переключение контактов произойдет только при срабатывании выключателя от сверхтоков (перегрузки или короткого замыкания). В верхней части модуля предусмотрена площадка, при нажатии на которую происходит принудительный сброс механизма и переключение контактов.

Описание
Конструкции модулей идентичны, а функциональное назначение различно. Изделия монтируются к выключателям с левой стороны, после предварительного снятия защитной заглушки на корпусе ВА47. Верхний рычаг модуля вводят в зацепление с рукояткой управления выключателя, а нижний с механизмом взвода. Пластмассовые штыри плотно вдавливают в отверстия пусто-телых заклепок, обеспечивая надежную фиксацию модуля к корпусу выключателя. КС47 и КСВ47 содержат по одной группе переключающихся контактов, параметры и коммутационные характеристики которых приведены в таблице

Технические характеристики


Технические характеристики КС47 КСВ47

Соответствует стандартам ГОСТ Р 50030.2-99 ГОСТ Р 50030.2-99
Номинальное напряжение В ~ 230/400
~ 230/400
Ном. ток, А 4 4
Номинальный рабочий ток , А  AC-13 3 3
Номинальный рабочий ток, А   DC-12
1 1
Визуальная индикация срабатывания,
вкл/электр. откл.
нет белый/красный
Износостойкость, циклов В-О, не менее 10 000
10 000
Диапазон сечений присоединяемых
проводов, мм2
0,5…2,5 0,5…2,5
Присоединение к автоматическому
выключателю
слева слева
Ширина модуля, мм 9 9

Расцепитель минимального напряжения РМ47 предназначен для отключения одно-, двух-, трех- или четырехполюсного автоматического выключателя серии ВА 47 при недопустимом снижении напряжения.

Расцепитель минимального/ максимального напряжения РММ47 предназначен для отключения одно-, двух-, трехполюсного автоматического выключателя серии ВА 47 при недопустимом снижении или повышении напряжения.

Расцепитель независимый РН47 предназначен для дистанционного отключения одно-, двух-, трех- или четырехполюсного автоматического выключателя серии ВА 47.


Переходник:
Служит для монтажа выключателей модульной серии в распределительные щиты старого образца.

Технические характеристики:

Параметры Значение
РМ47
Значение
РММ47
Значение
РН47
Соответствуют стандартам ТУ 3428-025-18461115-04 ТУ 3428-023-18461115-04 ГОСТ Р 50030.2-99
Номинальное напряжение, В ~ 230 ~ 230 ~ 230
Напряжение срабатывания, В минимальное
165±5 165±10
Напряжение срабатывания, В максимальное

265±10
Потребляемая мощность, не более, ВА 3
3
3
Износостойкость, циклов В-О, не менее 10000
10000
10000
Диапазон сечений присоединяемых проводов, мм2 ÷25 ÷25 ÷25
Типы совместимых автоматических выключателей
одно-, двух-, трех- или четырехполюсные ВА47-29, ВА47-29М, ВА47-100
одно-, двух-, трехполюсные ВА47-29, ВА47-29М, ВА47-100 одно-, двух-, трехполюсные ВА47-29, ВА47-29М, ВА47-100
Присоединение к автоматическому выключателю справа
справа
справа
Ширина модуля, мм 18
18
18

Автоматические выключатели ВА 47-­63 (ВА47-63) предназначены для оперативного включения и выключения электрооборудования, обладающие защитой от токов коротких замыканий, длительных перегрузок , а также недопустимых снижениях напряжения .  Принцип работы выключателей ВА 47-­63 (ВА47-63): Автоматические выключатели ВА 47-­63 (ВА47-63) работают на основе теплового и электромагнитного расцепителей. Расцепители автоматических выключателей представляют собой блок, встроенный в корпус выключателя и предназначенный для отключения выключателя под действием тока, величина которого превышает ток, на который настроен выключатель.


Действие теплового расцепителя основано на изменении формы биметаллической пластины путем изгиба при протекании по ней тока нагрузки выключателя, превышающего величину номинального тока. Пластина действует на механизм выключения прибора.

Расцепитель состоит из электромагнита, по катушке которого проходит ток выключателя. Электромагнит приводится в действие только при прохождении тока аварийной перегрузки, например, в случае заклинивания механизма, или при наличии тока короткого замыкания, и воздействует на механизм отключения выключателя.  Преимущества выключателей ВА 47-­63 (ВА47-63):
  • Наличие опломборовочных панелей для защиты от несанкционированного доступа к проводникам.
  • Эффективный зажим с допуском ширины дин-рейки, позволяющий без усилий установить автомат на любую дин-рейку с отклонениями по ширине.
  • Автоматической доводки рукоятки управления (эффект подпружинивания).
  • Имеет профильные углубления, что способствует естественной вентиляции для обеспечения охлаждения.
  • Конструкция усилена дополнительным соединением, что предотвращает расхождение корпуса при затягивании клеммного зажима.
  • Наличие индикаторного окошка состояния.
  • Эксклюзивный дизайн, аналогов которого нет на российском рынке.
  • Гарантийные обязательства составляют 5 лет.
  • Срок эксплуатации автоматического выключателя составляет более 20 лет.

Технические характеристики

 
Коммутационная износостойкость циклов 10000
Допустимые сечения проводников, мм 25
Максимальная отключающая способность автоматического выключателя 4,5 кА
Номинальный ток от 0,5 до 100 А
Номинальное напряжение

180-260/380-400 В пер. тока

Модульные автоматические выключатели осуществляют защиту электроустановок от перегрузки и коротких замыканий, гарантируя их безопасную и надежную работу. Новые автоматические выключатели System pro M compact серии S 200 удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к модульным автоматическим выключателям и предназначены для жилых помещений, коммерческих и промышленных объектов. Выпускаются выключатели трех серий – S 200, S 200 M и S 200 P – с тремя различными значениями отключающей способности (до 25 кА), со всеми возможными характеристиками срабатывания (B, C, D, K и Z) и конфигурациями (1P, 1P+N, 2P, 3P, 3P+N и 4P), на номинальный ток до 63 A. Аппараты серии S 200 сертифицированы на соответствие различным международным и национальным стандартам, что позволяет их использование практически во всех странах мира. Серия SH 200L – по сравнению с серией S 200 меньшее значение предельной отключающей способности ( до 4,5 кА) и не предусмотрено использование с вспомогательными элементами (доп. /сигн. контакт, дистанционный расцепитель и др.).

Также существует три серии мощных модульных автоматических выключателей промышленного применения. Серия S 280 в которую входят аппараты с номинальным током 80 А и 100 А (1 полюс равен 1 модулю), с характеристиками срабатывания В и С и зажимами, позволяющими подключить кабель сечением до 35 мм2. В серию входят также аппараты S 280 UC, предназначенные для защиты цепей постоянного тока с высокими напряжениями. Аппараты серии S 290 предназначены для монтажа в электрощитах и приемно – распределительных электрошкафах, рассчитанных на установку модульных устройств с номинальным током до 125 А. Модульная конструкция позволяет устанавливать эти аппараты в ряд со стандартными автоматическими выключателями на 35-мм DIN-рейку (согласно EN 50022). Автоматические выключатели выпускаются в 1-2-3-4-полюсном исполнении (ширина 1 полюса равна 1,5 стандартного модуля), характеристики срабатывания – С и D. Аппараты серии S 800 об- ладают высокой отключающей способностью благодаря использованию функции “двойно- го размыкания”. Благодаря малому времени срабатывания, автоматические выключатели S 800 обеспечивают надежную защиту для стандартных модульных автоматических выключателей, расположенных за ними.

Характеристика

Широкий диапазон модульных устройств на DIN-рейку был разработан для лучшего использования электроэнергии, и которые устанавливаются на стороне нагрузки главного силового выключателя. Все устройства устанавливаются на DIN-рейку и выполняют различные функции. Легко удовлетворяющие всем требованиям модульные приборы занимают на рынке лидирующие позиции.

Современные дома и здания прежде всего должны быть максимально безопасными. Модульные автоматические выключатели являются абсолютно необходимыми устройствами для безопасной и надежной работы электроустановок. Их основная функция — это защита от перегрузок и коротких замыканий. Основные требования к таким устройствам устанавливают национальные и международные стандарты, однако правильная реализация различных характеристик выключателей, обеспечивающая фактическую безопасность, зависит от опыта изготовителя.

Поэтому надежность и разнообразие выключателей производства компании АББ являются результатом совершенства согласования различных параметров, определяющих технические и эксплуатационные характеристики.

Технические показатели

Уставка расцепителей:
электромагнитного — 5,0—10,0 Iн;
теплового — 1,13—1,45 Iн,
где Iн – номинальный ток.
Номинальное напряжение: 230/400 В, 50 Гц.
Отключающая способность: 6,0 кА.
Крепление: на DIN-рейку.
Изготовитель: «АВВ».


 

Описание

Аппараты серии S290 предназначены для монтажа в электрощитах и приемно-распределителных электрошкафах, рассчитанных на установку модульных устройств с номинальным током до 125А. Модульная конструкция позволяет устанавливать эти аппараты в ряд со стандартными автоматическими выключателями на 35-мм DIN-рейку. Автоматические выключатели выпускаются в 1-2-3-4-полюсном исполнении (ширина 1 полюса равна) 1,5 стандартного модуля), характеристики срабатывания — С и D.

Аппараты серии S800 обладают высокой отключающей способностью благодаря использованию функции «двойного размыкания». Благодаря малому времени срабатывания, автоматические выключатели S800 обеспечивают надежную защиту для стандартных модульных автоматических выключателей, расположенных за ними.

Характеристики автоматических выключателей | RuAut

Всем известно, что автоматические выключатели — есть ни что иное, как механический коммутационный аппарат, предназначенный для:

  • включения, проведения и отключения токов в условиях нормального состояния цепи,
  • а так же для включения, проведения в течение определенного промежутка времени и автоматического отключения токов в условиях аномального состояния цепи – так называемых токов короткого замыкания и больших токов, вызванных перегрузкой в сети.

Токи короткого замыкания автоматические выключатели отрабатывают на ура, поскольку современным расцепителям удаётся абсолютно безошибочно определять короткое замыкание и отключать нагрузку в течение долей секунд, не допуская даже намеков на повреждение аппаратуры и проводников.

Но вот с токами перегрузки дело обстоит сложнее. Такие токи ненамного отличаются от номинальных, и даже в течение определенного промежутка времени они могут протекать по электрической цепи абсолютно без последствий. Именно поэтому отсутствует необходимость мгновенного отключения такого тока, ведь ток перегрузки может оказаться краткосрочным. Основная проблема состоит в том, что у каждой сети есть свое предельное значение перегрузки и даже не одно.

Для некоторых видов токов возможно выделить максимальное значение времени до момента отключения цепи. Оно может составлять от нескольких секунд до нескольких десятков минут, но при этом следует исключить возможность ложного срабатывания. Если ток не представляет для сети никакой опасности, то отключения не должно произойти ни через секунду, ни через сутки.

Современные автоматические выключатели обладают тремя видами расцепителей:

  • Механический – ручное включение и выключение,
  • Электромагнитный – отключение при коротком замыкании,
  • Тепловой – защита от перегрузок.

Именно параметрами электромагнитного и теплового расцепителей определяется характеристика автоматического выключателя. Её обозначают буквой латинского алфавита на корпусе перед токовым номиналом аппарата.

Данная характеристика означает:

  • Диапазон, при котором срабатывает защита от перегрузок. Он обуславливается параметрами биметаллической пластины, встроенной в аппарат, такая пластина способна изгибаться и разрывать цепь во время протекания через неё большого электрического тока. Для точной настройки, достаточно регулировочным винтом, поджать эту самую пластину.
  • Диапазон, при котором срабатывает максимально-токовая защита, обусловленная параметрами встроенного в выключатель соленоида.

Характеристики автоматических выключателей:

Характеристика МА: отсутствие теплового расцепителя, поскольку не всегда требуется его наличие. К примеру, защита электродвигателей часто осуществляется с помощью максимально-токовых реле. В данном случае автомат необходим лишь как средство защиты от короткого замыкания.

Характеристика А: тепловой расцепитель срабатывает при токах, превышающих номинальное значение на 30%. На отключение понадобится порядка часа времени. Если ток превысит номинальное значение в два раза, то в дело вступит электромагнитный расцепитель, время срабатывания которого составляет 0,05 секунды. Если при двойном превышении номинального значения тока соленоид по каким-то причинам не сработает, то тепловому расцепителю потребуется порядка 20 – 30 секунд на отключение нагрузки. Когда номинальное значение превышено в три раза электромагнитный расцепитель сработает без каких-либо промедлений, и за сотые доли секунды отключит нагрузку. Подобные выключатели используются в цепях, где не предусмотрено возникновение кратковременных перегрузок во время нормального рабочего режима. Пример – цепь, в которую подключены устройства, содержащие полупроводниковые элементы, выходящие из строя даже при незначительном превышении тока.

Характеристика В: ее отличительная особенность в том, что электромагнитный расцепитель срабатывает при токе, значение которого превышает номинальное в три и более раз. Время, необходимое соленоиду для срабатывания – 0,015 секунды. Тепловому расцепителю при тех же условиях понадобится порядка 4 – 5 секунд для срабатывания. Срабатывание автомата гарантировано при нагрузке, превышающей номинал в 5 раз (переменный ток) и в 7,5 раз (постоянный ток). Выключатели с характеристикой В используются в сетях освещения, и прочих сетях, где повышение тока во время пуска отсутствует, либо невелико.

Характеристика С: наиболее популярная характеристика. Автоматические выключатели с этой характеристикой могут выдержать еще большие перегрузки в сравнении с автоматами характеристик А и В. Минимальное значение тока, при котором срабатывает автомат превышает номинальное значение в 5 раз. При равных условиях тепловому расцепителю понадобится на срабатывание 1,5 секунды. Срабатывание автомата гарантировано при перегрузке, превышающей номинал в 10 раз (переменный ток), а для цепи постоянного тока это значение составит – 15 раз. Выключатели с характеристикой С устанавливаются в сетях, предусматривающих наличие смешанной нагрузки и умеренное повышение тока во время пуска. В бытовых электрощитах устанавливаются автоматы именно этого типа.

Характеристика D: отличительная особенность – очень большая перегрузочная способность. Минимальное значение тока для срабатывания – десятикратное превышение номинала, тепловой расцепитель сработает за 0,4 секунды. Срабатывание гарантировано при нагрузке в 20 номиналов. Назначение автоматических выключателей с характеристикой D – подключение электродвигателей с большими пусковыми токами.

Характеристика К: отличительная особенность – большой разброс между максимальными значениями токов срабатывания автомата для цепей постоянного и переменного тока. Минимальное значение тока, необходимого для срабатывания электромагнитного расцепителя – восьмикратное превышение номинального значения. Срабатывание гарантировано при значениях для цепей постоянного и переменного тока – 18-ти и 12-ти кратное превышение номинала соответственно. Время срабатывания автомата – 0,2 секунды. Тепловому расцепителю для срабатывания достаточно превышения номинала в 1,05 раза. Применение – подключение исключительно индуктивной нагрузки.

Характеристика Z: отличается довольно не высоким уровнем тока, необходимого для гарантированного срабатывания. Минимальное значение для срабатывания автомата – два номинала, гарантированное срабатывание при трех номиналах для переменного тока, и 4,5 номинала для постоянного. Тепловому расцепителю с характеристикой Z, как и для характеристики К, для срабатывания достаточно превышение номинала в 1,05 раза. Применение автоматов с характеристикой Z – подключение электронных устройств.

Электромагнитное излучение

Как было отмечено в предыдущем разделе, первое требование для дистанционного зондирования — наличие источника энергии для освещения цели (если только измеренная энергия не излучается целью). Эта энергия находится в форме электромагнитного излучения.


[Текстовая версия]

Все электромагнитное излучение имеет фундаментальные свойства и ведет себя предсказуемым образом в соответствии с основами теории волн. Электромагнитное излучение состоит из электрического поля (E), величина которого изменяется в направлении, перпендикулярном направлению распространения излучения, и магнитного поля (M), ориентированного под прямым углом к ​​электрическому полю.Оба эти поля движутся со скоростью света (c).


[Текстовая версия]

Две характеристики электромагнитного излучения особенно важны для понимания дистанционного зондирования. Это длина волны и частота.


[Текстовая версия]

Длина волны — это длина одного волнового цикла, которую можно измерить как расстояние между последовательными гребнями волн. Длина волны обычно обозначается греческой буквой лямбда (λ).Длина волны измеряется в метрах (м) или в нескольких метрах, например, нанометров, (нм, 10 -9 метров), микрометров, (мкм, 10 -6 метров) (мкм, 10 -6 ). метров) или сантиметров (см, 10 -2 метров). Частота относится к числу циклов волны, проходящей фиксированную точку за единицу времени. Частота обычно измеряется в герцах (Гц), что эквивалентно одному циклу в секунду, и различным кратным герцам.

Длина волны и частота связаны следующей формулой:


[Текстовая версия]

Следовательно, они обратно связаны друг с другом.Чем короче длина волны, тем выше частота. Чем длиннее длина волны, тем ниже частота. Понимание характеристик электромагнитного излучения с точки зрения их длины волны и частоты имеет решающее значение для понимания информации, которая должна быть извлечена из данных дистанционного зондирования. Далее мы рассмотрим, каким образом мы классифицируем электромагнитное излучение именно для этой цели.

«Я ушел, Бэтти!»

… что дистанционное зондирование в самом широком смысле включает в себя ультразвук, спутниковые карты погоды, радар скорости, градационные фотографии и гидролокатор — как для кораблей, так и для летучих мышей !. Больницы используют технологии визуализации, включая компьютерную томографию, магнитно-резонансную томографию (трехмерное изображение мягких тканей) и рентгеновские лучи для исследования нашего тела. Все это примеры ненавязчивых методов дистанционного зондирования.

… вы можете использовать осциллограф, специальное электронное устройство, которое отображает волны, похожие на волны электромагнитного излучения, которые вы здесь видели, чтобы посмотреть на длину волны и частотные характеристики вашего голоса. Высокие звуки имеют короткие длины волн и высокие частоты.Низкие звуки — наоборот. Ученые говорят, что сама Земля вибрирует с очень низкой частотой, издавая звук намного ниже диапазона человеческого слуха.

… что концепция длины волны и частоты является важным принципом, лежащим в основе того, что называется доплеровским сдвигом, который объясняет, как звуковые и световые волны воспринимаются как сжатые или расширенные, если объект, излучающий их, движется относительно датчика. По мере того, как поезд или гоночный автомобиль приближается к нам, наши уши, как правило, слышат все более низкие звуки или частоты (более короткие длины волн), пока он не достигнет нас: исходная частота объекта, когда он находится в поперечном направлении, а затем еще более низкие частоты, когда он удаляется.Тот же принцип (в применении к свету) используется астрономами, чтобы увидеть, как быстро звезды удаляются от нас (красное смещение).

Викторина

Первое требование для дистанционного зондирования — источник энергии, который может осветить цель. Каков очевидный источник электромагнитной энергии, о котором вы можете подумать? Какое «устройство дистанционного зондирования» вы лично используете для обнаружения этой энергии? Ответ …

Предположим, что скорость света равна 3×10 8 м / с. Если частота электромагнитной волны составляет 500 000 ГГц (ГГц = гигагерц = 10 9 м / с), какова длина волны этого излучения? Выразите свой ответ в микрометрах (мкм). Ответ …

Whiz quiz — Ответ

Ответ 1: Самым очевидным источником электромагнитной энергии и излучения является солнце. Солнце является исходным источником энергии для большей части дистанционного зондирования поверхности Земли. Устройство дистанционного зондирования, которое мы, люди, используем для обнаружения солнечного излучения, — это наши глаза. Да, их можно считать удаленными датчиками — и очень хорошими — поскольку они обнаруживают видимый свет солнца, что позволяет нам видеть. Есть и другие типы света, невидимые для нас…но об этом позже.


[Текстовая версия]

Ответ 2: Используя уравнение для связи между длиной волны и частотой, давайте вычислим длину волны излучения с частотой 500 000 ГГц.

Электромагнитное излучение — обзор

Электромагнитное излучение.

Электромагнитное излучение — это электрическое и магнитное возмущение, перемещающееся в пространстве со скоростью света (2,998 × 108 м / с). Он не содержит ни массы, ни заряда, а перемещается в пакетах лучистой энергии, называемых фотонами или квантами.Примеры электромагнитного излучения включают радиоволны и микроволны, а также инфракрасное, ультрафиолетовое, гамма и рентгеновское излучение. Некоторые источники электромагнитного излучения включают источники в космосе (например, солнце и звезды), радиоактивные элементы и промышленные устройства. ЭМ проявляет двойственную природу волн и частиц.

Электромагнитное излучение распространяется в форме волны с постоянной скоростью. Волновые характеристики электромагнитного излучения находятся в зависимости скорости от длины волны (расстояние по прямой линии одного цикла) и частоты (циклов в секунду или герц, Гц), выраженных в формуле

c = λv

, где c = скорость, λ = длина волны и v = частота.

Поскольку скорость постоянна, любое увеличение частоты приводит к последующему уменьшению длины волны. Следовательно, длина волны и частота обратно пропорциональны. Все формы электромагнитного излучения сгруппированы в соответствии с длиной волны в электромагнитный спектр, показанный на Рисунке 1-3.

Частичная природа электромагнитного излучения проявляется во взаимодействии ионизирующих фотонов с веществом. Количество энергии (E), обнаруженное в фотоне, равно его частоте ( ν ), умноженной на постоянную Планка (h):

E = νh

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте фотона.Энергия фотона измеряется в эВ или кэВ (килоэлектронвольтах). Энергетический диапазон диагностического рентгеновского излучения составляет от 40 до 150 кэВ. Гамма-лучи, рентгеновские лучи и некоторые ультрафиолетовые лучи обладают достаточной энергией (> 10 кэВ), чтобы вызвать ионизацию.

Энергия электромагнитного излучения определяет его полезность для диагностической визуализации. Из-за своей чрезвычайно короткой длины волны гамма-лучи и рентгеновские лучи способны проникать через большие части тела. Гамма-лучи используются при визуализации радионуклидов. Рентгеновские лучи используются для получения изображений на обычной пленке и компьютерной томографии (КТ).Видимый свет применяется для наблюдения и интерпретации изображений. Магнитно-резонансная томография (МРТ) использует радиочастотное электромагнитное излучение в качестве среды передачи (см. Рис. 1-3).

Анализ характеристик перегрузки электромагнитного выброса с масляной пробкой на основе ADAMS

[1] 1] Сатоши Судзуки, Ёсихиро Кавасэ, Тадаси Ямагути и так далее.IEEE СДЕЛКИ ПО МАГНИТУ, ТОМ. 47, NO. 5, МАЙ 2011. С. 1002-1005.

[2] Ёсихиро Кавасэ, Томохиро Ота, Макото Ёсида, Сокичи Ито. Динамический анализ масляного распределителя электромагнитного расцепителя в выключателях низкого напряжения с использованием метода конечных элементов [J]. COMPEL: Международный журнал вычислений и математики в электротехнике и электронной технике, Vol. 19, No. 2, 2000, pp.718-723.

DOI: 10.1109 / cefc.2010.5481665

[3] ОУ Цзиньпин, ДИН Цзяньхуа.Землетрясение и инженерная вибрация , 1999–12 (19), стр.82-89. На китайском.

[4] ДИН Цзяньхуа, OU Jinping. World Information on Earthquake Engineering, 2001–17 (1), стр.30-35. На китайском.

[5] Ван Цзятанг, Цзи Цзиньтан. Сейсмостойкое проектирование и модернизация , 2010, 32 (6), стр.36-41.На китайском.

[6] Чжао Лю, ЧЭН Дэгуи, Ли Синвэнь. Низковольтная аппаратура, 2008, 9, с. 210-215. На китайском.

Как работают электромагниты | HowStuffWorks

Как мы упоминали во введении, основные электромагниты не так уж и сложны; вы можете построить простой самостоятельно, используя материалы, которые, вероятно, валяются у вас дома.На металлический стержень наматывается токопроводящий провод, обычно изолированный медным. Провод нагревается на ощупь, поэтому важна изоляция. Стержень, на который наматывается провод, называется соленоидом , и возникающее магнитное поле излучается вдали от этой точки. Сила магнита напрямую зависит от количества витков проволоки вокруг стержня. Для более сильного магнитного поля провод следует наматывать плотнее.

Хорошо, это еще не все.Чем плотнее проволока наматывается на стержень или сердечник, тем больше витков делает ток вокруг него, увеличивая силу магнитного поля. В дополнение к тому, насколько плотно намотан провод, материал, используемый для сердечника, также может контролировать силу магнита. Например, железо — это ферромагнетик , металл , что означает, что он обладает высокой проницаемостью [источник: Бостонский университет]. Проницаемость — это еще один способ описания того, насколько хорошо материал может выдерживать магнитное поле. Чем более проводящим является определенный материал для магнитного поля, тем выше его проницаемость.

Вся материя, включая железный стержень электромагнита, состоит из атомов. Перед тем, как соленоид наэлектризован, атомы в металлическом ядре располагаются случайным образом, не указывая в каком-либо конкретном направлении. Когда вводится ток, магнитное поле проникает в стержень и выравнивает атомы. Когда эти атомы движутся в одном направлении, магнитное поле растет. Выравнивание атомов, небольшие области намагниченных атомов, называемые доменами , увеличиваются и уменьшаются в зависимости от уровня тока, поэтому, управляя потоком электричества, вы можете контролировать силу магнита.Наступает точка насыщения, когда все домены выровнены, а это означает, что добавление дополнительного тока не приведет к увеличению магнетизма.

Управляя током, вы можете включать и выключать магнит. Когда ток отключается, атомы возвращаются в свое естественное, случайное состояние, и стержень теряет свой магнетизм (технически он сохраняет некоторые магнитные свойства, но не очень и ненадолго).

В обычных постоянных магнитах, таких как те, которые держат изображение семейной собаки у холодильника, атомы всегда выровнены, а сила магнита постоянна.Знаете ли вы, что вы можете уменьшить прилипающую силу постоянного магнита, уронив его? Удар может привести к тому, что атомы выйдут из строя. Их можно снова намагнитить, потерев их магнитом.

Электричество для питания электромагнита должно откуда-то поступать, верно? В следующем разделе мы рассмотрим некоторые способы, которыми эти магниты получают сок.

Экспериментальное исследование характеристик переходного электромагнитного излучения при динамическом разрыве газоносного угля | Журнал геофизики и инженерии

Аннотация

Проводятся обширные исследования эффектов электромагнитного излучения (ЭМИ) во время процессов деформации угля и горных пород и трещин, но мало систематических исследований характеристик ЭМИ газоносного угля в условиях ударного разрушения. Чтобы выяснить, влияет ли на ЭМИ сорбция газа (CO 2 , CH 4 , N 2 ), тип угля и энергия удара, мы провели серию испытаний на ударную нагрузку на обоих образцах брикетированного угля ( BCSs) и образцы сырого угля (RCSs) при различных поровых давлениях (0–1,5 МПа). Мы разработали прибор для испытаний с ударным молотком, позволяющий проводить испытания на ударную нагрузку газоносного угля, и одновременно зарегистрировали сигнал ЭМИ повреждения угля. Результат показал, что (i) диапазон амплитуды сигнала ЭМИ, генерируемого ударным повреждением газоносного угля, составляет приблизительно 10–600 мВ, с эффективной продолжительностью 3–1500 мс и накопленной энергией 0.1–1000 мкДж; (ii) когда поровое давление увеличивается, максимальная амплитуда, длительность и количество импульсов ЭМИ соответственно уменьшаются; (iii) размер угольного порошка и энергия удара влияют на характеристики повреждения и характеристики ЭМИ, где более высокий импульс удара вызывает более серьезные повреждения образцов угля и (iv) влияние присутствия адсорбционного газа на сигнал ЭМИ, вызванное разрушением угольные тела обладают как улучшающим, так и уменьшающим эффектом. Во время раннего предупреждения о выбросах угля и газа с использованием параметров ЭМИ не все параметры формы волны чувствительны к шахтному метану, но следует учитывать значительное влияние метана на изменчивость сигнала.

1. Введение

Выбросы угля и газа — это вредное динамическое явление, встречающееся при добыче угля в подземных шахтах (Tu и др. . 2016). В процессе добычи большое количество угля и газа извергается из угольного пласта в течение очень короткого периода времени, сильно повреждая проезжую часть и сооружения, что приводит к значительным экономическим потерям и человеческим жертвам (Beamish & Crosdale 1998; Guan et al . 2009 г.). На сегодняшний день установлено более 600 взрывных мин в более чем 20 городах и провинциях Китая, и с 1990-х годов более 4000 человек погибли в результате стихийных бедствий (Jin et al .2018). С увеличением глубины и интенсивности добычи, явления выброса стали более серьезными (He & Song 2012). Предотвращение выбросов угля и газа становится необходимой предпосылкой для обеспечения безопасности угольных шахт и улучшения экономики (He и др. .2018). Поскольку традиционные технологии и индикаторы прогнозирования вспышек плохо предсказывают опасность и процесс развития вспышек своевременно и точно, важно разработать новый надежный и точный метод прогнозирования.

В настоящее время существует два основных типа методов, используемых для прогнозирования выбросов угля: традиционные контактные методы и бесконтактные геофизические методы. Традиционными методами скважины делают в опасной зоне угольного пласта. Затем измеряются основные параметры, такие как дебит «пробуренного угольного газа» и максимальный объем «пробуренного угольного щебня», чтобы оценить совокупный риск выбросов (Zhao et al . 2016). Однако эти параметры могут отражать только пространственно-временную степень опасности в месте расположения скважины и вокруг буровых работ.Кроме того, поскольку процесс бурения обычно прерывает добычу, это приводит к потерям времени, экономическим и трудовым потерям. Бесконтактные геофизические методы в основном включают методы акустической эмиссии (AE), микросейсмики (MS) и электромагнитного излучения (EMR) (Qiu et al .2017; Shen et al .2018; 2019a). Эффекты AE, MS и EMR могут отражать напряженное состояние или особенности диссипации энергии угольного пласта и окружающих его пород при развитии выбросов. Эти бесконтактные методы могут сэкономить время и труд, а также обеспечить достаточно точные и непрерывные результаты мониторинга с помощью ряда установленных систем сбора данных.Что касается текущей добычи угольных шахт, то последняя тенденция развития заключается в использовании упомянутых эффектов для всесторонней оценки риска выброса.

Многие эксперименты показали, что процесс сочетания газообразного метана и угля представляет собой сложное механическое действие: вызванное адсорбированным газом набухание и эрозия, повреждение и разрушение, вызванное порами / трещинами, в конечном итоге приведет к изменению каркаса угля и его механических характеристик. свойства (Xie et al .2018; Shen et al .2019a). Было проведено большое количество исследований для определения соответствующих механизмов и влияющих факторов (Wold et al .2008; Skoczylas и др. . 2014; Wen et al. 2016; Вентилятор и др. . 2017; Шен и др. . 2019b), и результаты показали, что аварийные выбросы обычно происходят в пластах мягкого угля, содержащих высокий уровень газообразного метана (Evans et al .1984; Sobczyk 2014; Guo et al .2016). Доказано, что присутствие метана влияет на механические свойства угля и влияет на возникновение и развитие аварийных выбросов (Geng et al .2017). Пэн и др. . (2012) определили, что метан, хранящийся в угольном пласте, был основным источником энергии для выбросов, которые включали выброс и измельчение угля. Поэтому очень важно изучить динамические характеристики газоносного или газосодержащего угля, который является углем в условиях, позволяющих ему адсорбировать определенное количество метана. На ранних этапах изучения газоносного угля большинство исследований было сосредоточено на влиянии метана на механические свойства угля, такие как интенсивность угля и поведение ползучести, а также на соответствующих основополагающих моделях (Wang et al .2017). Ли и др. . (2017) продемонстрировали, что газообразный метан снижает изменения свойств ползучести угля. Несмотря на то, что эффекты ЭМИ в процессе деформации угля и горных пород и процесса разрушения были широко изучены экспериментально, было проведено несколько систематических исследований характеристик ЭМИ газоносного угля в условиях ударного разрушения. He & Liu (1995) доказали, что ЭМИ возникает при деформации газоносного угля и прогрессировании гидроразрыва пласта. Поры, содержащие метан, влияют на генерацию ЭМИ, и они сочли, что совместное действие переходного электрического диполя, движение разделенных зарядов с переменной скоростью вдоль края трещины, а также расширение и релаксация разделенных зарядов способствуют образованию ЭМИ. Из-за отсутствия устройства, с помощью которого можно было бы осуществить ударную нагрузку на газоносный уголь, в нескольких исследованиях изучались динамические характеристики газоносного угля и характеристики его сигнала ЭМИ (He и др. , 2012).

В этом исследовании мы представляем серию устройств собственной разработки для реализации ударной нагрузки на газоносный уголь с учетом влияния энергии удара, скорости удара и порового давления. Также анализируется закон накопления энергии при дроблении газоносного угля при ударных нагрузках с изменением характеристик ЭМИ, таких как интенсивность сигнала, количество импульсов, длительность сигнала и спектральные характеристики.Исследование обеспечивает теоретическую основу для анализа особенностей быстрого разрушения подземных угольных пластов адсорбированным газом метана и применения технологии ЭМИ для реализации точных систем раннего предупреждения о выбросах.

2.

Экспериментальное исследование

2.1. Испытательная установка и приборы

Представлена ​​экспериментальная система ударного нагружения с ударным молотом собственной разработки для проведения испытаний на ударное нагружение. Схема всей экспериментальной системы представлена ​​на рисунке 1.Экспериментальная система в основном включает в себя систему ударного нагружения ударным молотком, систему контроля давления газа, систему контроля температуры, систему испытания скорости удара, систему сбора динамических и статических данных, систему испытания ЭМИ, систему защиты и систему защиты.

Рис. 1.

Схема экспериментальной установки для ударного нагружения газоносного угля.

Рисунок 1.

Схема экспериментальной установки для ударного нагружения газоносного угля.

Система ударных отбойных молотков состоит из газонепроницаемой нижней кабины и устройства ударных отбойных молотков наверху. Кабина с образцом герметизирована специально изготовленным закаленным стеклом. Перед фактическим испытанием проводится серия предварительных экспериментов, и закаленное стекло испытывается на три разные толщины (5, 8 и 10 мм). Установлено, что толщина 5 мм может одновременно удовлетворять требованиям герметичности при давлении газа 2 МПа и обеспечивать минимальные потери энергии удара при сохранении безопасной эксплуатации.Затем обе стороны кабины герметизируются акриловым плексигласом, чтобы гарантировать передачу сигнала ЭМИ из кабины. Устройство для отбойного молотка в основном включает в себя отбойные молотки и четыре вставных ствола для ударных отбойных молотков, каждая длиной 0,5 м без соединительной части. Таким образом, система падающего молота может обеспечивать различную высоту падения и вес молота с максимальной высотой загрузки 2 м и максимальным весом загрузки 9 кг.

Система контроля давления газа состоит из бака высокого давления, эталонного бака, вакуумного насоса, датчика давления, трубопроводов и клапанов.Система может создавать давление газа в герметичной кабине и обеспечивать условия порового давления до 2 МПа. Система контроля температуры в основном включает электрическую нагревательную ленту, датчик температуры и лабораторный кондиционер. Во время испытания температура газонепроницаемой кабины поддерживается с помощью электронагревательной ленты. В то же время вся система подвергается воздействию окружающего воздуха с контролем температуры с помощью кондиционера при фиксированной температуре 20 ° C.

Система сбора динамических и статических данных (DAQ) в основном включает сборщик данных о деформации AFT-CM-32 и систему сбора данных HIOKI 8860–50.Аппарат HIOKI 8860–50 обеспечивает как статические, так и динамические функции сбора данных, и он используется для записи данных о давлении газа и скорости удара. В дополнение к DAQ система измерения скорости удара по-прежнему включает в себя два лазерных датчика скорости. Скорость падения молота в основном используется для оценки энергии удара по образцу. Принцип работы устройства для измерения скорости показан на рисунке 2. Кроме того, во время испытаний использовалась специальная медная сетка для защиты от всех возможных электромагнитных помех.

Рисунок 2.

Устройство и принцип расчета системы измерения скорости удара. а) комбинированный молоток; (б) переключатель лазерного луча; (c) принципиальная схема системы испытания скорости удара и (d) испытательный сигнал и принцип расчета скорости.

Рисунок 2.

Конструкция и принцип расчета системы измерения скорости удара. а) комбинированный молоток; (б) переключатель лазерного луча; (c) принципиальная схема системы испытания скорости удара и (d) испытательный сигнал и принцип расчета скорости.

2.2. Подготовка образцов

Угольные блоки из трех различных угольных шахт были собраны и приготовлены в два типа образцов — образцы сырого угля (RCS) и образцы брикетированного угля (BCS), показанные на рисунке 3. RCS, использованные в эксперименте, были взяты из № 21 217 забой шахты Донгпан и большие угольные блоки были пробурены в цилиндры ∅50 мм × 75 мм (номер с префиксом DYM). Остальные угольные блоки были измельчены в порошки для классификации на четыре различных размера частиц (<0.25, 0,25–0,5, 0,5–1,0 и 1,0–1,25 м) с использованием стандартных сит. Затем в угольные порошки добавляли соответствующее количество каменноугольной смолы и хорошо перемешивали, чтобы получить цилиндрические ДКС (50 мм × 75 мм) с помощью сервопресса при фиксированном формованном давлении (50–400 МПа). Эти образцы были пронумерованы ДХМ в качестве префикса. Остальные BCS были изготовлены из угля из угольной шахты Wolonghu (номер с префиксом WXM). Таким же способом были изготовлены цилиндры ∅50 мм × 100 мм.

Рисунок 3.

Образцы угля, использованные в испытаниях. (а) BCS, образцы ДХМ; (б) BCS, образцы WXM; (c) RCS, образцы DYM.

Рисунок 3.

Образцы угля, использованные в испытаниях. (а) BCS, образцы ДХМ; (б) BCS, образцы WXM; (c) RCS, образцы DYM.

2.3. Условия и порядок испытаний

Цель экспериментов — изучить, насколько параметры газа влияют на прочность и поврежденность угля при ударном нагружении.Таким образом, для анализа их влияния на явление ЭМИ были введены параметры испытания, такие как высота падения, вес молота, поровое давление, тип газа, размер порошка, давление формования и тип образца. Детали экспериментальной установки показаны в Таблице 1.

Таблица 1.

Сводка условий испытаний

5 5
. Факторы испытаний .
Тестовый уровень . Высота сбрасывания (м) . Вес молота (кг) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . Размер порошка (мм) . Давление формования (МПа) . Тип образца .
1 2 9 0 N 2 <0,25 50 RCS
1 6 0,3 CH 4 0,25–0,5,0 100 BCS
3 1 0,7
CO 1,0 200
4 1,1 1,0–1,25 300
— 1 — 1 400
2 9027 9027 9027 9027 9027 4
. Факторы испытаний .
Тестовый уровень . Высота сбрасывания (м) . Вес молота (кг) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . Размер порошка (мм) . Давление формования (МПа) . Тип образца .
1 2 9 0 N 2 <0,25 50 RCS
0,25–0,5,0 100 BCS
3 1 0,7 CO 2 0.5–1,0 200
4 1,1 1,0–1,25 300
5 1,5 400
Таблица 1.

Сводка условий испытаний

9025 —
. Факторы испытаний .
Тестовый уровень . Высота сбрасывания (м) . Вес молота (кг) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . Размер порошка (мм) . Давление формования (МПа) . Тип образца .
1 2 9 0 N 2 <0.25 50 RCS
2 1,5 6 0,3 CH 4 0,25–0,5,0 100 BCS 0,7 CO 2 0,5–1,0 200
4 1,1
5 1.5 400
2 9027 9027 9027 9027 9027 4
. Факторы испытаний .
Тестовый уровень . Высота сбрасывания (м) . Вес молота (кг) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . Размер порошка (мм) . Давление формования (МПа) . Тип образца .
1 2 9 0 N 2 <0,25 50 RCS
0,25–0,5,0 100 BCS
3 1 0,7 CO 2 0.5–1,0 200
4 1,1 1,0–1,25 300
5 1,5 400

Во время теста датчики ЭМИ были расположены вокруг внешней части кабины, а система сбора данных ЭМИ собирает сигналы ЭМИ в реальном времени.Порядок проведения экспериментов был следующим:

  1. Образец помещали в кабину, которая герметизировалась закаленным стеклом. Система сбора данных была запущена для записи данных о давлении газа.

  2. Образец угля и всю систему вакуумировали в течение 8 часов, чтобы убедиться, что внутри кабины не осталось воздуха.

  3. Все трубопроводы и герметичный резервуар непрерывно изотермически нагревались до 293 К (= 20 ° C) с помощью тепловой ленты и системы непрерывного кондиционирования воздуха.Газовый баллон высокого давления использовали для загрузки заданного газа в герметичную камеру до расчетного давления газа до тех пор, пока он не достигнет состояния адсорбционного равновесия (CH 4 и CO 2 ). Гарантированное время адсорбционного равновесия для BCS и RCS составляло не менее 24 и 48 ч соответственно.

  4. Аппарат ZDKT-1 и записывающее устройство HIOKI 8860–50 были запущены примерно за 30 минут, чтобы убедиться, что все оборудование находится в хорошем рабочем состоянии.

  5. Когда были достигнуты заданные рабочие условия, ударный молот был выпущен на заданной высоте для приложения ударной нагрузки к образцу газоносного угля; экспериментальные данные были сохранены, и была проведена подготовка к следующему испытанию.

3. Результаты испытаний и анализ данных

3.1. Ударное дробление образцов угля

Разрушение образцов угля и эффекты дробления при различных скоростях удара показаны на рисунке 4.Скорость удара тесно связана с эффектами дробления. С увеличением скорости степень разрушения образцов значительно возрастает. Когда скорость удара была относительно низкой, менее 2,344 м / с –1 , образцы угля были повреждены лишь незначительно, начиная с продольного раскалывания на низкой скорости и постепенного дробления на куски угля в меньшем масштабе. Когда скорость удара достигла 4,688 м / с -1 , образец угля был окончательно разрушен в порошок. Поскольку скорость удара зависит от высоты падения, чем выше высота падения, тем сильнее повреждались образцы.

Рисунок 4.

Характер разрушения образцов угля при различных скоростях удара.

Рисунок 4.

Характер разрушения образцов угля при различных скоростях удара.

3.2. Снижение шумов и обработка сигналов ЭМИ

Из-за сложности и неопределенности окружающей среды контролируемые сигналы ЭМИ неизбежно будут подвергаться помехам. Поэтому методы преобразования вейвлет-пакетов и ансамблевого разложения по эмпирическим модам использовались для уменьшения шума исходного сигнала перед анализом данных.Сигналы ЭМИ динамического повреждения как ДКС, так и ДКР показаны на рисунке 5.

Рисунок 5.

Типичные сигналы ЭМИ, зарегистрированные при ударном нагружении газоносного угля.

Рис. 5.

Типичные сигналы ЭМИ, зарегистрированные при ударном нагружении газоносного угля.

3.3. Анализ характеристик сигнала ЭМИ

Для анализа различий в сигнале выбираются четыре параметра формы сигнала, характеризующие характеристики сигнала ЭМИ: (i) максимальная амплитуда, A max ; (ii) продолжительность — T dui ; (iii) эффективная энергия сигнала, E eff и (iv) количество импульсов, N pul .Порог, используемый для идентификации фактического события ЭМИ, составляет 10 мВ. Некоторые результаты испытаний показаны в Таблице 2. Поскольку для каждого события ЭМИ имеется два канала, здесь использовалось среднее значение для каждого параметра волны.

Таблица 2. Характеристики формы волны

для переходного сигнала ЭМИ от ударного разрушения ДКС

6 9027 972 5 9027 9 .3 9025 . 9027 9 Параметры для переходного сигнала ЭМИ от ударного разрушения ДКС

ID образца . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Давление формования (МПа) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . A макс (мВ) . T dur (мс) . E eff (мкДж) . N пол .
DXM01 2 9 55.81 0 33,14 232,72 2,16 10
DXM02 2 9 95,86
DXM03 2 9 196,36 0 91,07 26,95 5,86 1 9027 9279 0 151.60 559,77 87,94 7
DXM05 2 9 380,72 380,72
DYM01 2 9 0 236,27 1344,53 477,71 7 CH 4 255,24 285,84 143,35 9
DYM03 2 9 — 11027 9027 9027 — 9027 9027 18,87 3
DYM04 2 9 1,1 CH 4 66,99 143,75 6.00 8
DYM05 2 9 1,5 CH 4 33,14 232,72 2,16 2,16 Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Давление формования (МПа) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . A макс (мВ) . T dur (мс) . E eff (мкДж) . N пол .
DXM01 2 9 55,81 0 33,14 232,72 2.16 10
DXM02 2 9 95,86 0 79,81 180,18 13,06
0 91,07 26,95 5,86 1
DXM04 2 9 276,72 .60 559,77 87,94 7
DXM05 2 9 380,72 0 110,15 9 0 236,27 1344,53 477,71 7
DYM02 2 9 93 CH 4 255,24 285,84 143,35 9
DYM03 2 9 — 11027 9027 9027 — 9027 9027 18,87 3
DYM04 2 9 1,1 CH 4 66,99 143,75 6.00 8
DYM05 2 9 1,5 CH 4 33,14 232,72 2,16
6 9027 972 5 9027 9 .3 9025 . 9027 9 результаты теста повреждение RCS и BCS приведет к высвобождению ЭМИ под воздействием ударных нагрузок. Интенсивность, длительность и энергия сигнала ЭМИ, генерируемого разрушением RCS, выше, чем у BCS, 2.10, 1.70 и 5.В 01 раз выше соответственно. В то же время их количество импульсов эквивалентно. В частности, интенсивность (максимальная амплитуда) переходного ЭМИ, генерируемого BCS, составляет приблизительно 11,59–523,18 мВ при средней интенсивности 71,98 мВ, в то время как для BCS она находится в диапазоне 10,94–458,11 мВ со средней интенсивностью 151,30 мВ. Длительность сигнала BCS составляет 3,71–1185,94 мс при средней продолжительности 243,11 мс, а соответствующая длительность составляет 46,29–1445,1 мс для RCS со средней длительностью 412 мс.40 мс. Полная энергия сигнала ЭМИ для BCS составляет 0,12–749,98 мкДж, в среднем 27,50 мкДж, а для RCS — 1,08–951,19 мкДж, в среднем 137,87 мкДж. Количество импульсов ЭМИ во время повреждения BCS составляет примерно 1–17, в среднем 5,10, а количество импульсов ЭМИ при повреждении RCS составляет 1–12,5,7 в среднем.

4. Анализ влияния на характеристики ЭМИ

4.1. Влияние порового давления и типа газа

Для изучения влияния порового давления и типа газа на динамическое повреждение угля было выполнено воздействие на 15 ДКС при различных поровых давлениях (0, 0.3, 0,7, 1,1, 1,5 МПа) и видов газа (N 2 , CH 4 , CO 2 ). Результат теста показан на рисунке 6. Рисунок 6a показывает, что интенсивность ЭМИ (максимальная амплитуда) изменяется при рассмотрении различных газов. При повышении давления адсорбируемых газов (CO 2 и CH 4 ) сигнал ЭМИ постепенно уменьшается с увеличением порового давления. Сигнал ЭМИ, генерируемый газоносным углем, уменьшается по интенсивности; чем выше давление газа, тем значительнее снижение.Тем не менее, с неадсорбируемым газом (N 2 ), похоже, нет явного влияния на ЭМИ, поскольку интенсивность сигнала явно колеблется с изменением порового давления. Кроме того, разные газы по-разному влияют на мощность ЭМИ в следующем порядке: CO 2 > CH 4 > N 2 . На рис. 6b – 6d показано, что длительность и количество импульсов переходного сигнала ЭМИ имеют четкую тенденцию к снижению с поровым давлением, когда заряженным газом является CO 2 .Однако энергия сигнала не показывает видимых изменений. При использовании CH 4 при изменении давления газа длительность переходного сигнала ЭМИ и количество импульсов значительно различаются. Однако общая тенденция по-прежнему остается нисходящей. При зарядке N 2 изменение давления газа не оказывает значительного влияния на длительность, энергию и количество импульсов ЭМИ.

Рисунок 6.

Влияние давления и типа газа на характеристики переходного ЭМИ при разрыве угля.а — изменение амплитуды ЭМИ; (b) изменение продолжительности EMR; c) изменение энергии ЭМИ; (d) Изменение количества импульсов ЭМИ.

Рисунок 6.

Влияние давления и типа газа на характеристики переходного ЭМИ при разрыве угля. а — изменение амплитуды ЭМИ; (b) изменение продолжительности EMR; c) изменение энергии ЭМИ; (d) Изменение количества импульсов ЭМИ.

На рисунке 7 показано изменение формы волны переходного сигнала ЭМИ для RCS. В общей сложности пять образцов были загружены метаном при разном поровом давлении и подверглись ударам при одинаковых условиях нагружения.Результаты испытаний показывают, что отказ RCS с большей вероятностью приведет к возникновению сигналов EMR, чем BCS. По сравнению с BCS, RCS имеют явную неоднородность и анизотропию; таким образом, основное направление отказа RCS более случайное. Это приводит к большой продолжительности сигнала ЭМИ и сильной изменчивости параметров ЭМИ. Максимальная амплитуда, длительность ЭМИ и количество импульсов повреждения образца угля показали тенденцию к снижению после адсорбции газа, но энергия не уменьшалась. Согласно определению счетчика импульсов, он представляет собой флуктуационные характеристики сигнала ЭМИ.Это вариант номера звонка сигнала, который изображается как форма волны, проходящая через верхний и нижний порог. Он показывает, что, хотя максимальная амплитуда сигнала ЭМИ уменьшается с адсорбцией метана, средняя амплитуда продолжает превышать порог импульса, но колебания относительно небольшие. Другими словами, хотя метан снижает максимальную амплитуду сигнала ЭМИ, он не влияет на общую мощность или энергоемкость сигнала.

Рисунок 7.

Характеристики сигнала ЭМИ от ударного разрушения ЭПР.

Рисунок 7.

Характеристики сигнала ЭМИ от ударного разрушения ЭПР.

4.2. Влияние формовочной крупности угольных порошков

Восемь измельченных ДКС с одинаковым давлением формования, но с разным размером угольного порошка подверглись воздействию во время испытаний. Среди образцов четыре были загружены метаном с давлением 1,5 МПа. Размер частиц порошка, использованных для изготовления образца, показан в таблице 1.На рис. 8 показано, что по мере увеличения размера частиц пылевидного угля сигнал ЭМИ демонстрирует тенденцию к снижению максимальной амплитуды, энергии сигнала и параметров счетчика импульсов. Хотя параметр продолжительности колеблется, общая тенденция все же снижается.

Рис. 8.

Влияние размера частиц на переходные характеристики ЭМИ ДКС. (а) ДКС, поровое давление = 0 МПа и (б) газоносное ДКС, поровое давление = 1,5 МПа, тип газа = метан.

Рис. 8.

Влияние размера частиц на переходные характеристики ЭМИ ДКС. (а) ДКС, поровое давление = 0 МПа и (б) газоносное ДКС, поровое давление = 1,5 МПа, тип газа = метан.

При одинаковом давлении формования (100 МПа) размер частиц, используемых для изготовления БКС, оказывает прямое влияние на прочность угольного массива. Чем меньше частицы измельченного угля, тем больше удельная поверхность мелких частиц. При одинаковом давлении формования частицы могут не только более полно смешиваться с каменноугольной смолой, но также могут больше контактировать и консолидироваться с другими частицами; это приведет к высокой плотности и низкой пористости образцов угля.Согласно теории механики повреждений, при приложении внешней силы часть материала с серьезными внутренними дефектами с большей вероятностью вызовет рост трещин и повреждение. Когда происходит удар, BCS, состоящие из крупных частиц, обычно не обладают достаточной способностью аккумулировать энергию, а сопротивление трения между частицами намного меньше, чем у высокопрочных образцов. Следовательно, когда размер частиц большой, это не способствует преобразованию энергии внешней нагрузки в энергию ЭМИ; Таким образом, увеличение размера угольного порошка приводит к уменьшению максимальной амплитуды, энергии сигнала и количества импульсов.

4.3. Влияние энергии удара

Как показано в Таблице 3, в общей сложности было проведено шесть испытаний при разной энергии удара, меняющейся в зависимости от высоты падения и веса. Согласно рисунку 9, по мере увеличения энергии удара максимальная амплитуда, продолжительность и энергия сигнала ЭМИ увеличиваются линейно. Напротив, количество импульсов сигнала имеет тенденцию к уменьшению; количество импульсов от 4 до 8. Для ДКС с аналогичными механическими свойствами, когда энергия удара увеличивается, общее количество энергии, накопленной в угольном теле, значительно увеличивается.Энергия, полученная угольным телом, преобразуется в энергию ЭМИ при его дроблении. Когда процесс разрушения угольного тела более тяжелый, разорванные фрагменты со свободным зарядом выбрасываются с большей кинетической энергией, поэтому продолжительность и сила сигнала соответственно увеличиваются. Однако принцип счетного метода определяет уменьшение количества импульсов. То есть, хотя количество раз, когда форма сигнала пересекает порог, уменьшается, форма сигнала остается в состоянии высокой амплитуды, которое превышает пороговое значение; таким образом, энергия, длительность и энергия сигнала увеличиваются, но количество импульсов уменьшается.

Рисунок 9.

Влияние энергии удара на характеристики переходного сигнала ЭМИ. а — изменение амплитуды ЭМИ; (b) изменение продолжительности EMR; c) изменение энергии ЭМИ; (d) Изменение количества импульсов ЭМИ.

Рисунок 9.

Влияние энергии удара на характеристики переходного сигнала ЭМИ. а — изменение амплитуды ЭМИ; (b) изменение продолжительности EMR; c) изменение энергии ЭМИ; (d) Изменение количества импульсов ЭМИ.

Таблица 3.

Схемы испытаний и рабочие условия испытаний энергии удара

ID образца . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Давление формования (МПа) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . A макс (мВ) . T dur (мс) . E eff (мкДж) . N пол .
DXM01 2 9 55.81 0 33,14 232,72 2,16 10
DXM02 2 9 95,86
DXM03 2 9 196,36 0 91,07 26,95 5,86 1 9027 9279 0 151.60 559,77 87,94 7
DXM05 2 9 380,72 380,72
DYM01 2 9 0 236,27 1344,53 477,71 7 CH 4 255,24 285,84 143,35 9
DYM03 2 9 — 11027 9027 9027 — 9027 9027 18,87 3
DYM04 2 9 1,1 CH 4 66,99 143,75 6.00 8
DYM05 2 9 1,5 CH 4 33,14 232,72 2,16 2,16 Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Давление формования (МПа) . Поровое давление (МПа) . Тип газа . A макс (мВ) . T dur (мс) . E eff (мкДж) . N пол .
DXM01 2 9 55,81 0 33,14 232,72 2.16 10
DXM02 2 9 95,86 0 79,81 180,18 13,06
0 91,07 26,95 5,86 1
DXM04 2 9 276,72 .60 559,77 87,94 7
DXM05 2 9 380,72 0 110,15 9 0 236,27 1344,53 477,71 7
DYM02 2 9 93 CH 4 255,24 285,84 143,35 9
DYM03 2 9 — 11027 9027 9027 — 9027 9027 18,87 3
DYM04 2 9 1,1 CH 4 66,99 143,75 6.00 8
DYM05 2 9 1,5 CH 4 33,14 232,72 2,16
9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 1 .5
Идентификатор испытания . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Идентификатор теста . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) .
WXM24 2 9 WXM27 1,5 6
WXM25 2 6 9027M25 2 6 9027M25 9 WXM29 1 6
9027 9 .

Схемы испытаний и рабочие условия испытаний энергии удара

Идентификатор теста . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Идентификатор теста . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) .
WXM24 2 9 WXM27 1.5 6
WXM25 2 6 WXM28 1 9
WXM26 1.5 WXM26 1,5 9
9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9
Идентификатор испытания . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Идентификатор теста . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) .
WXM24 2 9 WXM27 1,5 6
WXM25 2 6 9027M25 2 6 9027M25 9 WXM29 1 6
9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 1 .5
Идентификатор теста . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) . Идентификатор теста . Погрузочная высота (м) . Вес нагрузки (кг) .
WXM24 2 9 WXM27 1,5 6
WXM25 2 6 9027M25 2 6 9027M25 9 WXM29 1 6

4.4. Анализ энергии удара и дробящего воздействия

Гранулометрический состав обломков угля после ударной нагрузки использовался для характеристики степени измельчения газоносного угля. Конкретный метод заключается в том, чтобы сначала просеять измельченные куски угля через стандартные сита на семь размеров частиц 0–0,25, 0,25–0,5,0, 0,5–1,0, 1,0–2,0, 2,0–5,0, 5,0–10 и более 10 мм; Результаты сортировки просеянного BCS показаны на рисунке 10.

Рис. 10.

Результаты просеивания блоков ударного дробления ДКС. (а) BCS, WXM01; (б) BCS, WXM07.

Рис. 10.

Результаты просеивания блоков ударного дробления ДКС. (а) BCS, WXM01; (б) BCS, WXM07.

Вес измельченного угольного порошка в каждом диапазоне размеров сведен в Таблице 4. Вес измельченных частиц угля размером 0–5 мм и веса угольных блоков размером более 10 мм анализируется отдельно.В сочетании с результатами испытания на скорость удара определяется значение импульса на единицу площади, воздействующего на образец угля. Величина импульса на единицу площади образца угля, на которую падает падающий груз, представляет величину энергии удара. На рисунке 11а показано, что с увеличением ударного импульса доля массы с размером частиц менее 5 мм соответственно увеличивается, что указывает на то, что чем больше энергия удара, тем выше степень измельчения угля. На рисунке 11b показано, что с увеличением энергии удара массовая доля блоков размером более 10 мм постепенно уменьшается, указывая на то, что при более высокой энергии удара угольное тело с большей вероятностью будет разбито на мелкие блоки и относительно мелкие частицы.

Рис. 11.

Взаимосвязь между энергией удара и разрушающим действием BCS. (а) процентное изменение частиц размером 0-5 мм; (b) процентное изменение блоков> 10 мм.

Рис. 11.

Взаимосвязь между энергией удара и разрушающим действием BCS. (а) процентное изменение частиц размером 0-5 мм; (b) процентное изменение блоков> 10 мм.

Таблица 4.

Результаты грохочения блоков ударного дробления БКС

9027 5,29
. просеивание вес каждого диапазона размеров частиц (г) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм .
WXM01 3,80 4.30 6,70 13,50 9,00 45,40 201,20
WXM02 0,88 1,77 3,09 6,98 5,78 3,80 9,26 15,44 10,14 39,67 224,96
WXM04 1,06 2.66 5,17 12,77 8,74 88,60 197,50
WXM05 1,30 3,70 3,50 7,608 9027 3,50 7.608 9027 9027 3,38 9,23 25,76 7,22 36,63 233,27
WXM07 3,80 4.52 6,79 13,48 8,60 73,92 174,09
WXM08 1,16 1,84 2,71 6,5258 5,32 4,76 8,87 6,16 53,86 199,02
WXM10 4,07 4.17 6,82 12,01 6,61 47,53 206,79
12,01 6279 12,01 Результаты грохочения блоков ударного дробления БКС

. Масса сита для каждого диапазона размеров частиц (г) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм .
WXM01 3.80 4.30 6.70 13.50 9.00 45.40 201.20
9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 50,79 234,36
WXM03 1,03 3.80 9,26 15,44 10,14 39,67 224,96
WXM04 1,06 2,66 5,17 3,70 3,50 7,60 6,30 58,30 216,90
WXM06 0,82 3.38 9,23 25,76 7,22 36,63 233,27
WXM07 3,80 4,52 3,80 4,52 6,79 1,84 2,71 6,58 5,23 49,64 232,14
WXM09 2,71 5.32 4,76 8,87 6,16 53,86 199,02
WXM10 4,07 4,17 6,82
. Масса сита для каждого диапазона размеров частиц (г) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм .
WXM01 3,80 4,30 6,70 13,50 9,00 45.40 201.20
WXM02 0,88 1,77 3,09 6,98 5,12 50,79 234,36 39,67 224,96
WXM04 1,06 2,66 5,17 12,77 8,74 88.60 197,50
WXM05 1,30 3,70 3,50 7,60 6,30 58,30 216,90
9,23 9027 9027 9027 36,63 233,27
WXM07 3,80 4,52 6,79 13,48 8,60 73.92 174.09
WXM08 1,16 1,84 2,71 6,58 5,23 49,64 232,14 49,64 232,14 232,14 9027 9027 9027 9027 9 53,86 199,02
WXM10 4,07 4,17 6,82 12,01 6,61 47.53 206,79
. Масса сита для каждого диапазона размеров частиц (г) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм .
WXM01 3.80 4.30 6.70 13.50 9.00 45.40 201.20
9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 50,79 234,36
WXM03 1,03 3,80 9,26 15,44 10,14 39.67 224.96
WXM04 1.06 2.66 5.17 12.77 8.74 88.60 197.50 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 M 58,30 216,90
WXM06 0,82 3,38 9,23 25,76 7,22 36.63 233,27
WXM07 3,80 4,52 6,79 13,48 8,60 73,92 174.09 49,64 232,14
WXM09 2,71 5,32 4,76 8,87 6,16 53.86 199,02
WXM10 4,07 4,17 6,82 12,01 6,61 47,53 отражения 206,79

характеристики образцов угля. В результате для различных диапазонов размеров частиц применяется кумулятивный показатель площади поверхности для анализа взаимосвязи между энергией удара, поровым давлением и эффектом дробления.Примерный метод расчета площади поверхности частиц следующий: предположим, что общая масса раздробленных блоков составляет м и что все блоки имеют сферическую форму с характерной длиной × ; таким образом, общая площадь поверхности образца в пределах указанного диапазона размеров частиц составляет S = V / v * s = 3 м (ρr) –1 . Результат совокупной площади поверхности в каждом диапазоне представлен в Таблице 5.

Таблица 5.

Результаты расчетов ударных поверхностей блоков ДКС ​​

. Приблизительная совокупная площадь поверхности каждого диапазона размеров частиц (см 2 ) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм . Общая совокупная площадь поверхности .90 253
WXM01 527,98 299,19 105,60 345,39 60,34 274,77 164,01 1777,28
WXM02 97,46 133,56 182,28 254,48 30,55 72,37 345,71 1116,41
WXM03 126,85 156,13 190.28 158,57 44,61 81,48 346,53 1104,45
WXM04 530,04 181,10 147,97 130,30 30,76 103,14 336,57 1459,87
WXM05 144,92 52,02 44,59 52,02 14,73 107,02 368,42 783.72
WXM06 154,15 210,20 140,14 435,59 28,03 112,58 288,85 1369,52
WXM07 163,81 155,41 73,51 79,81 28.35 122,44 341,64 964,96
WXM08 109,33 72,89 63,78 71.98 22,65 104,77 362,56 807,95
WXM09 145,49 76,79 56,58 68,70 23,38 103,66 363,57 838,17
WXM10 174,04 193,38 164,37 158,57 36,88 107,33 329,81 1164,37
. Приблизительная совокупная площадь поверхности каждого диапазона размеров частиц (см 2 ) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм . Общая совокупная площадь поверхности .90 253
WXM01 527,98 299,19 105,60 345,39 60,34 274,77 164,01 1777,28
WXM02 97,46 133,56 182,28 254,48 30,55 72,37 345,71 1116,41
WXM03 126,85 156,13 190.28 158,57 44,61 81,48 346,53 1104,45
WXM04 530,04 181,10 147,97 130,30 30,76 103,14 336,57 1459,87
WXM05 144,92 52,02 44,59 52,02 14,73 107,02 368,42 783.72
WXM06 154,15 210,20 140,14 435,59 28,03 112,58 288,85 1369,52
WXM07 163,81 155,41 73,51 79,81 28.35 122,44 341,64 964,96
WXM08 109,33 72,89 63,78 71.98 22,65 104,77 362,56 807,95
WXM09 145,49 76,79 56,58 68,70 23,38 103,66 363,57 838,17
WXM10 174,04 193,38 164,37 158,57 36,88 107,33 329,81 1164,37
Таблица 5.

Результаты расчета ударных поверхностей блоков ДКС ​​

1369,52
. Приблизительная совокупная площадь поверхности каждого диапазона размеров частиц (см 2 ) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм . Общая совокупная площадь поверхности .
WXM01 527,98 299,19 105,60 345,39 60,34 274,77 164,01 1777,28
WXM02 97,46 133,56 182,28 254,48 30,55 72.37 345,71 1116,41
WXM03 126,85 156,13 190,28 158,57 44,61 81,48 346,53 1104,45
WXM04 530,04 181,10 147,97 130,30 30,76 103,14 336,57 1459,87
WXM05 144.92 52,02 44,59 52,02 14,73 107,02 368,42 783,72
WXM06 154,15
WXM07 163,81 155,41 73,51 79,81 28,35 122.44 341,64 964,96
WXM08 109,33 72,89 63,78 71,98 22,65 104,77 362,56 807,95
WXM09 145,49 76,79 56.58 68,70 23,38 103,66 363,57 838,17
WXM10 174,04 193.38 164,37 158,57 36,88 107,33 329,81 1164,37
. Приблизительная совокупная площадь поверхности каждого диапазона размеров частиц (см 2 ) .
Идентификатор пробы . 0–0,25 мм . 0,25–0,50 мм . 0,5–1,0 мм . 1-2 мм . 2–5 мм . 5–10 мм . > 10 мм . Общая совокупная площадь поверхности .
WXM01 527,98 299,19 105,60 345,39 60,34 274,77

164,01 56 182,28 254,48 30,55 72,37 345,71 1116,41
WXM03 126,85 156,13 190,28 158,57 44,61 81,48 346,53 1104,45
WXM04 530,04 181,10 147,97 130,30 30,76 103,14 336.57 1459,87
WXM05 144,92 52,02 44,59 52,02 14,73 107,02 368,42 783,72
WXM06 154,15 210,20 140,14 435,59 28,03 112,58 288,85 1369,52
WXM07 163,81 155,41 73.51 79,81 28,35 122,44 341,64 964,96
WXM08 109,33 72,89 63,78 71,98 22,65 104,77 362,56 807,95
WXM09 145,49 76,79 56,58 68,70 23,38 103,66 363,57 838,17
WXM10 174.04 193,38 164,37 158,57 36,88 107,33 329,81 1164,37

Взаимосвязь между накопленной энергией и общим давлением газа 12 показана на рисунке. по энергии удара, кумулятивная площадь поверхности частиц угля, соответственно, увеличивается. С увеличением порового давления совокупная площадь поверхности частиц угля также немного увеличивается, указывая на то, что доля мелких частиц увеличивается, а доля крупных блоков уменьшается во время дробления угля.Результаты анализа согласуются с правилами изменения характеристических параметров формы сигнала ЭМИ.

Рис. 12.

Влияние энергии удара и порового давления на площадь поверхности дробления ДКС. (а) влияние энергии удара; (б) влияние порового давления.

Рис. 12.

Влияние энергии удара и порового давления на площадь поверхности дробления ДКС. (а) влияние энергии удара; (б) влияние порового давления.

5. Обсуждение

5.1. Ограничение тестовых устройств и режимов нагружения

Предыдущие исследователи в основном применяли методы ударного молотка, разрезной планки Гопкинсона (SHPB) и штанги Тейлора для проведения экспериментальных исследований динамических характеристик материалов (Li et al . 2016). Тем не менее, эти методы в основном применяются в сценариях без газоносных сред. В этом исследовании саморазработанное устройство ударного действия обеспечило герметичную кабину, позволяющую углю адсорбировать газообразный метан и проводить ударную нагрузку.В верхней части кабины использовалась панель из закаленного стекла и уплотнительное кольцо для герметизации газа. Использование закаленного стекла требует следующих соображений. (i) Учитывая потребление газа и стоимость экспериментов, объем герметичной кабины не должен быть слишком большим; таким образом, необходимо изолировать кабину и ствол курка. (ii) Формирование ствола ударника вставного типа помогает достичь ударного нагружения с разной высотой и массой. (iii) Закаленное стекло должно быть достаточно прочным, чтобы удерживать газ под давлением.(iv) При ударе острых деталей закаленное стекло мгновенно разрушается. В предварительном тестировании была проведена серия тестов для определения подходящей толщины стекла. Были испытаны закаленные стекла пяти различных толщин (12, 10, 8, 5 и 3 мм). Окончательные результаты показывают, что закаленное стекло толщиной 5 мм может обеспечить давление газа не менее 2 МПа, обеспечивая при этом наименьшую потерю энергии удара и соблюдение основных требований безопасности. Чтобы избежать потери энергии удара, мы также разработали систему испытания скорости удара для измерения точной скорости удара по стеклу для обоих типов образцов угля.

Что касается сбора данных ЭМИ, ударный молот был изготовлен из нержавеющей стали 304, чтобы избежать возможных электромагнитных помех, вызванных падением ферромагнитных материалов. Дополнительно в качестве дюбеля использовался нейлоновый стержень PA6-III длиной 150 мм; то есть падающий молот сначала ударяет по нейлоновому стержню, а затем тормозит через закаленное стекло, ударяя по образцу угля. Также было проверено, генерирует ли разбивание закаленного стекла сигнал ЭМИ, но явного явления ЭМИ обнаружено не было.В целом устройства, использованные в этом тесте, относительно просты и имеют некоторые ограничения. Эти ограничения также включают необходимость измерения некоторых жизненно важных механических параметров, что приводит к небольшим неточностям при анализе механической реакции газоносного угля. Таким образом, мы пытаемся использовать метод SHPB для проведения ударной нагрузки на газоносный уголь, так как это будет полезно для анализа динамического отклика газоносного материала с его явлением ЭМИ.

5.2. Анализ синхронизации двух каналов ЭМИ

В эксперименте для сбора сигналов ЭМИ использовались две ферритовые стержневые антенны. Учитывая, что передача ЭМИ обычно является направленной, две антенны были расположены перпендикулярно друг другу. В этом разделе мы обсудим синхронизацию и согласованность данных с двух антенных каналов. Характеристики параметров сигнала ЭМИ, полученные двумя антеннами, показаны на рисунке 13. Согласно данным, сигналы двух каналов имеют очевидную направленность по энергии и максимальной амплитуде, показывая чередующуюся тенденцию в значении.Таким образом, результат показывает, что сигналы имеют различия в направлениях и значениях, и иногда возникают ситуации, когда один канал принимает сигнал EMR, а другой канал не принимает сигнал EMR. Кроме того, сигналы, измеряемые двумя антеннами, имеют высокую однородность по длительности сигнала и количеству импульсов, а различия невелики. В целом, сигналы ЭМИ, полученные от двух магнитных стержневых антенн, имеют взаимно подтвержденные и взаимодополняющие отношения.

Рисунок 13.

Анализ согласованности и синхронизации двух приемных антенн ЭМИ: (а) общая энергия ЭМИ; (b) продолжительность EMR; (c) максимальная амплитуда ЭМИ и (d) количество импульсов ЭМИ.

Рис. 13.

Анализ согласованности и синхронизации двух приемных антенн ЭМИ: (а) общая энергия ЭМИ; (b) продолжительность EMR; (c) максимальная амплитуда ЭМИ и (d) количество импульсов ЭМИ.

Теоретически, когда образец угля раздроблен в результате удара, внутренние точки повреждения образцов угля будут генерировать переходное электромагнитное поле.Затем электромагнитные волны распространятся от угля наружу; при прохождении через антенну с магнитным стержнем эти волны вызывают кратковременное изменение магнитного потока. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, катушка, намотанная на магнитный стержень, будет генерировать индуцированную электродвижущую силу. Предположим, что переходное электромагнитное поле, вызванное повреждением угля, состоит из множества точечных источников поля из множества локальных точек отказа в образце угля. Из-за различий в расположении точек повреждения и серьезности повреждения, внутренние точки отказа каждого образца угля от двух антенн также различаются.Таким образом, путь распространения и характеристики затухания электромагнитных волн отражают изменения параметра ЭМИ как по направлению, так и по значению.

5.3. Влияние газа на дробление угля

Согласно некоторым предыдущим исследованиям (He и др. . 2011, 2012), механизм влияния в основном контролируется двумя аспектами: во-первых, наличие как свободного газа, так и адсорбированного газа ослабляет прочность угля. Свободный газ оказывает эффект прерывистого скольжения на поверхности стенки трещины, что снижает прочность угля на сдвиг и сжатие.Адсорбированный газ приводит к разрушению микропор и деформации набухания в угольной матрице (Zhang et al .2016). Таким образом, с увеличением порового давления прочность угольного образца постепенно снижается. Поскольку высокопрочные образцы обладают большей способностью аккумулировать энергию, переходный отказ и разрушение также более серьезны. Таким образом, скорость расщепления трещины, морфология распространения трещины, общее количество свободного заряда внутри тела и начальная скорость отслаивающегося угольного мусора будут косвенно влиять на характеристики ЭМИ угольного тела.С уменьшением прочности угля эффекты ЭМИ будут уменьшаться.

Во-вторых, во время процесса нагружения угольной массы, особенно при ударных нагрузках, например, вызванных взрывами и ударами, между вершинами внутренних трещин или поверхностями трения образуется электрическое поле высокой интенсивности. В соответствии с методом испытания газ, адсорбированный образцом угля, будет немедленно выпущен при приложении ударной нагрузки. Значительное изменение порового давления может вызвать ионизацию газа.Это создаст свободные электроны и создаст основу для электромагнитного излучения; кроме того, выделение газа из угольной массы фактически происходит в турбулентном состоянии, и поток газа будет создавать колебания давления на поры и стенки трещин. Расширение и закрытие заряженной поверхности стенки пор и трещин будет излучать электромагнитные волны (He & Liu 1995; He et al .2012). Таким образом, участие газа также усиливает эффект ЭМИ.

Другими словами, влияние присутствия адсорбирующего газа на сигнал ЭМИ, вызванное разрушением угольных тел, имеет как эффект усиления, так и эффект уменьшения.Согласно данным испытаний, сигналы ЭМИ показывают разную степень снижения амплитуды, длительности и количества импульсов. Чем выше поровое давление и чем сильнее адсорбционная способность газа, тем сильнее тенденция к снижению ЭМИ. Таким образом, эффект затухания, вызванный снижением прочности угольного массива, играет ведущую роль в разрушении при динамическом ударе.

6. Выводы

В этом исследовании был представлен аппарат собственной разработки для реализации динамической ударной нагрузки на газоносный уголь.В ходе испытания были проанализированы факторы, влияющие на характеристики повреждений и соответствующие характеристики ЭМИ. Основные выводы сводятся к следующему:

  1. Амплитуда сигнала ЭМИ, генерируемого ударным повреждением газоносного угля, составляет примерно 10–600 мВ, длительность 3–1500 мс и накопленная энергия 0,1– 1000 мкДж; максимальная амплитуда, длительность и энергия сигнала RCS в 2,10, 1,70 и 5,01 раза больше, чем у BCS.

  2. По мере того, как адсорбируемый газ заряжает образец угля, параметры ЭМИ, такие как максимальная амплитуда, длительность и количество импульсов, уменьшаются.Эти тенденции будут более очевидными, если скорость адсорбции газа будет более значительной (CO 2 > CH 4 > N 2 ). Участие газа вызывает общее снижение пиковой мощности электромагнитных сигналов. Тем не менее, влияние на среднее значение сигнала ЭМИ не заметно, и газ также снижает флуктуации ЭМИ.

  3. Хотя ДКС имеют хорошую однородность и ориентацию, размер угольного порошка и энергия удара по-прежнему влияют на характеристики повреждения и характеристики ЭМИ.Чем выше импульс удара, тем серьезнее повреждение образцов угля. По мере увеличения размера частиц пылевидного угля сигнал ЭМИ демонстрирует тенденцию к снижению максимальной амплитуды, энергии сигнала и параметров подсчета импульсов.

  4. Влияние присутствия адсорбционного газа на сигнал ЭМИ, вызванное разрушением угольных тел, имеет как эффект усиления, так и эффект уменьшения. Во время анализа раннего предупреждения выбросов угля и газа с использованием параметров ЭМИ не все параметры формы волны чувствительны к шахтному метану, но следует учитывать значительное влияние метана на изменчивость сигнала.

Благодарности

Авторы благодарны за финансовую поддержку Национальному фонду естественных наук Китая (грант № 51804287) и Национальному проекту ключевых исследований и разработок (грант № 2018YFC0808500-02).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

Beamish

B.B.

,

Crosdale

P.J.

,

1998

.

Мгновенные выбросы в подземных угольных шахтах: обзор и связь с типом угля

,

International Journal of Coal Geology

,

35

,

27

55

.

Evans

J.C.

,

Rowlands

C.C.

,

Кросс

Р.М.

,

Ригби

N.

,

1984

.

E.P.R. исследования взрывоопасных углей антрацита

,

Топливо

,

63

,

1471

1472

.

Вентилятор

C.J.

,

Li

S.

,

Luo

M.K.

,

Du

W.Z.

,

Ян

Z.H.

,

2017

.

Динамическая система выброса угля и газа

,

International Journal of Mining Science and Technology

,

27

,

49

55

.

Geng

J.B.

,

Xu

J.

,

Nie

W.

,

Peng

S.J.

,

Zhang

C.L.

,

Ло

X.H.

,

2017

.

Регрессионный анализ основных параметров, влияющих на интенсивность выбросов угля и газа в лаборатории

,

International Journal of Mining Science and Technology

,

27

,

327

332

.

Гуань

P.

,

Wang

H.Y.

,

Чжан

Ю.Х.

,

2009

.

Механизм мгновенных выбросов угля

,

Геология

,

37

,

915

918

.

Guo

H.J.

,

Cheng

Y.P.

,

Ren

T.

,

Wang

L.

,

Yuan

L.

,

Jiang

H.N.

,

Liu

H.Y.

,

2016

.

Характеристики измельчения угля из угольного пласта с сильным выбросом и их влияние на свойства десорбции и диффузии газа

,

Journal of Natural Gas Science and Engineering

,

33

,

867

878

.

He

S.Q.

,

Джин

L.Z.

,

Ou

S.N.

,

Мин

X.H.

,

2018

.

Мягкий уголь для соединения твердого газа и газа, аналогичный материал для испытаний с моделированием выбросов угля и газа

,

Журнал геофизики и инженерии

,

15

,

2033

2046

.

He

X.

,

Liu

M.

,

1995

.

Электромагнитная динамика угля или горных пород, содержащих газ

,

China University of Mining and Technology Press

,

Xuzhou (на китайском языке)

.

He

X.Q.

,

Chen

W.X.

,

Nie

B.S.

,

Mitri

H.

,

2011

.

Теория электромагнитного излучения и ее применение к динамическим явлениям в каменноугольной породе

,

Международный журнал механики горных пород и горных наук

,

48

,

1352

1358

.

He

X.Q.

et al. .,

2012

.

Прогресс исследований электромагнитного излучения в газосодержащих углях и трещинах горных пород и их применениях

,

Safety Science

,

50

,

728

735

.

He

X.Q.

,

Песня

L.

,

2012

.

Состояние и будущие задачи безопасности угледобычи в Китае

,

Safety Science

,

50

,

894

898

.

Jin

K.

et al. .,

2018

.

Экспериментальное исследование механизма образования и переноса выброса угольно-газового потока: последствия для роли десорбции газа на стадии развития выброса

,

International Journal of Coal Geology

,

194

,

45

58

.

Li

C.W.

,

Sun

X.Y.

,

Ван

C.

,

Xu

X.M.

,

Xie

B.J.

,

Li

J.

,

2016

.

Коррелированные характеристики сигналов микросейсмического и электромагнитного излучения на рабочей поверхности глубоких взрывных работ

,

Journal of Geophysics and Engineering

,

13

,

1020

1035

.

Li

X.C.

,

Ян

C.L.

,

Ren

T.

,

Nie

B.S.

,

Zhao

C.H.

,

Лю

S.W.

,

Цзян

Т.

,

2017

.

Ползучесть и основная модель угля, заполненного газом

,

International Journal of Mining Science and Technology

,

27

,

847

851

.

Пэн

S.J.

,

Xu

J.

,

Yang

H.W.

,

Лю

Д.

,

2012

.

Экспериментальное исследование механизма влияния просачивания газа на катастрофу выброса угля и газа

,

Safety Science

,

50

,

816

821

.

Qiu

L.M.

,

Wang

E.Y.

,

Песня

D.Z.

,

Лю

Z.T.

,

Шэнь

R.X.

,

Lv

G.G.

,

Сюй

Z.Y.

,

2017

.

Измерение поля напряжений в туннеле через породу EMR

,

Журнал геофизики и инженерии

,

14

,

949

959

.

Шен

Р.

и др. .,

2018

.

Метод оценки эффекта гидравлической промывки угольного пласта согласно EMR

,

Journal of Natural Gas Science and Engineering

,

54

,

154

162

.

Shen

R.

,

Qiu

L.

,

Zhao

E.

,

Han

X.

,

Li

H.

,

Hou

Z. Чжан

X.

,

2019a

.

Экспериментальное исследование частотных и амплитудных характеристик акустической эмиссии в процессе гидроразрыва угля под действием воды

,

Safety Science

,

117

,

320

329

.

Шен

R.X.

,

Li

H.R.

,

Wang

E.Y.

,

Li

D.X.

,

Hou

Z.H.

,

Zhang

X.

,

Han

X.

,

2019b

.

Механическое поведение и характеристики АЭ и ЭМИ образцов природного и насыщенного угля в процессе непрямого растяжения

,

Журнал геофизики и инженерии

,

16

,

753

763

.

Skoczylas

N.

,

Dutka

B.

,

Sobczyk

J.

,

2014

.

Механические и газовые свойства угольных брикетов с точки зрения взрывоопасности

,

Топливо

,

134

,

45

52

.

Собчик

J.

,

2014

.

Сравнение влияния адсорбированных газов на газовые напряжения, приводящие к выбросу угля и газа

,

Топливо

,

115

,

288

294

.

Вт

кв.

,

Ченг

Ю.П.

,

Guo

P.K.

,

Цзян

J.Y.

,

Ван

Л.

,

Чжан

р.

,

2016

.

Экспериментальное исследование выбросов угля и газа, связанных с газонасыщенными территориями

,

Rock Mechanics and Rock Engineering

,

49

,

3769

3781

.

Ван

г.

,

Li

W.X.

,

Ван

П.Ф.

,

Ян

X.X.

,

Zhang

S.T.

,

2017

.

Характеристики деформации и газового потока углеподобных материалов в условиях трехосного напряжения

,

Международный журнал механики горных пород и горных наук

,

91

,

72

80

.

Вен

Z.J.

,

Ван

X.

,

Тан

Ю.Л.

,

Zhang

H.L.

,

Huang

W.P.

,

Li

Q.H.

,

2016

.

Исследование метода оценки опасности горных ударов в угольной шахте

,

Удар и вибрация

,

2016

,

1

9

.

Wold

M.B.

,

Connell

L.D.

,

Чой

S.K.

,

2008

.

Роль пространственной изменчивости параметров угольного пласта на поведение выброса газа при добыче угля

,

Международный журнал угольной геологии

,

75

,

1

14

.

Xie

J.L.

,

Xu

J.L.

,

Wang

F.

,

2018

.

Распределение напряжений в рабочем забое в угольной шахте глубиной в километр — пример из угольной шахты Таншань — тематическое исследование в угольной шахте Таншань

,

Журнал геофизики и инженерии

,

15

,

2060

2070

.

Чжан

Y.H.

,

Лебедева

M.

,

Sarmadivaleh

M.

,

Barifcani

A.

,

Iglauer

S.

,

2016

.

Изменения микроструктуры угля, вызванные набуханием из-за закачки CO в сверхкритическом состоянии 2 закачка

,

Письма о геофизических исследованиях

,

43

,

9077

9083

.

Чжао

W.

,

Cheng

Y.P.

,

Jiang

H.N.

,

Jin

K.

,

Wang

H.F.

,

Wang

L.

,

2016

.

Роль быстрой газовой десорбции угольных порошков в стадии развития выбросов

,

Journal of Natural Gas Science and Engineering

,

28

,

491

501

.

© Автор (ы) 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Sinopec Geophysical Research Institute.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинал работа правильно процитирована.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Электромагнетизм | Лостпедия | Fandom

Сделанная веером диаграмма, сравнивающая напряженность магнитного поля на острове.

Электромагнетизм в широком смысле относится к свойствам электрических и магнитных полей. Многие из событий, наблюдаемых в шоу, являются результатом электромагнитных явлений, присущих Острову. Электромагнетизм — одна из областей исследования Инициативы ДХАРМА (как указано в Ориентационном фильме «Лебедь»). Источником электромагнетизма на острове является Сердце острова. Энергия излучается в разные области вокруг острова, которые были задействованы различными группами людей, такими как Инициатива ДХАРМА и люди Клаудии.

Эффекты электромагнетизма на острове

На острове обнаружен ряд уникальных аномалий, указывающих на магнитные явления. Причина и точная природа этих аномалий в настоящее время неизвестны. На острове есть как минимум два известных места, в которых есть электромагнитные аномалии: Лебедь и Орхидея. Люди Клаудии знали по крайней мере об одном из этих карманов. Конструкция замороженного колеса и заявления Человека в черном предполагают, что они также знали, как подключиться к нему.

Саид объясняет Джеку отклонение своего компаса от истинного магнитного севера. («Сердца и умы»)

Трудности навигации

Было много случаев навигационных проблем, которые предполагали нарушение пеленгации компаса на острове и вокруг него. Рядом со станцией «Лебедь» Саид сообщил Джеку, что его компас не показывает истинный магнитный север. («Сердца и умы») Десмонд Хьюм также испытывал трудности с навигацией в море, утверждая, что он отплыл прямо от острова, но каким-то образом закончил возвращение на него.Чтобы покинуть Остров, Бен сказал Майклу следовать пеленгу 325 градусов. («Живи вместе, умри в одиночестве»)

Инициатива ДХАРМА, а позже и Другие, использовали гидролокатор, чтобы позволить подводным лодкам перемещаться к Острову, предполагая, что другие средства навигации могут быть ненадежными. («Введите 77»). Позже, когда вертолет летел к острову, Фрэнк Лапидус следил за пеленгом 305 градусов по указанию Даниэля Фарадея, который позаботился о том, чтобы он летел обратно по тому же пеленгу.(«Экономист»)

После того, как Бен повернул колесо под станцией Орхидея, и начались сдвиги времени, Дэниел сказал Джульетте, что, если они захотят уйти, ему придется рассчитать новый азимут, и для этого ему нужно будет знать, во сколько они сейчас. в («Ложь»).

Крушение рейса Oceanic 815. («Повесть о двух городах»)

Крушение рейса Oceanic 815

См. Также: Разрыв в воздухе

По словам производителей, сильное магнитное поле, возникшее во время сбоя системы Десмонда на станции Свон, привело к аварии рейса 815 Oceanic.Они также зашли так далеко, что заявили, что этот всплеск также вызвал сбой или разрушение электронных систем на самом самолете. (Утрачено: ответы)

Большое количество магнетизма может разрушить оборудование авионики, хотя неизвестно, может ли чрезвычайно большое количество электромагнетизма вызвать катастрофический разрыв в воздухе.

При этом сила магнетизма, необходимая для отказа авионики, зависит от высоты самолета во время магнитного события, что в случае крушения рейса Ocean Flight 815 неоднозначно.В «Пилоте, часть 1» Джек предполагает, что самолет находился на высоте 40 000 футов над уровнем моря, когда началась авария. Горизонт, видимый изнутри планера после потери хвоста в этом же эпизоде, явно выше потолка облаков; горизонт, вероятно, выше 10 000 футов над уровнем моря, но не около 40 000 футов. Тем не менее, «Повесть о двух городах» показывает разрушение самолета на значительно меньшей высоте, значительно ниже потолка облаков, вероятно, ниже 5000 футов над уровнем моря.

На высоте около 40 000 футов над землей, достаточная магнитная сила, чтобы вызвать отказ авионики, могла бы быть возможна с помощью высокоразвитых искусственных средств, но это невозможно с геологической точки зрения.Нарушение работы авионики на высоте около 5000 футов над уровнем моря находится в пределах области напряженности поля, достижимой в специальных лабораториях, но все же в десятки тысяч раз сильнее, чем геологические причины. Однако электромагнетизм на Острове обладает уникальными свойствами, и, поскольку подразумевается, что большой разряд может иметь катастрофические последствия, он явно имеет огромные масштабы. Используя эту информацию, мы можем сказать, что Остров обладает чрезвычайно мощными магнитными силами, поскольку никакой известный науке магнетизм не может разорвать самолет, даже если он летел ниже уровня облаков.

Трудности при радиовещании

В «Greatest Hits» Джульетта заявила, что станция Looking Glass отвечает за блокировку исходящих сигналов электросвязи. Саид также заявляет, что трансляция с радиовышки создает помехи для спутникового телефона.

Сложно представить, почему это могло произойти. Предположительно, радиовышка передает длинноволновые радиосигналы, которые находятся далеко за пределами спектральной полосы микроволнового телефона гигагерцового диапазона.Точно так же подводная станция является чрезвычайно плохим местом для передач любого типа, кроме УНЧ и аналогичных низких частот, и, несмотря на это, не будет способна вызывать логические выводы в используемом диапазоне частот.

Таким образом, точная природа того, как блокируются сигналы с острова, неадекватно объяснена. Учитывая, что сигнал с радиовышки неоднократно принимался разблокированным на Острове, остров должен находиться за пределами радиуса блокировки сигнала. Но для выполнения такого рода блокировки требуются объекты, окружающие Остров на разумном расстоянии от Острова.Также неясно, как можно эффективно заблокировать такую ​​большую полосу пропускания широковещательной передачи.

Остров-невидимка

Было высказано предположение, что невидимость острова вызвана его невероятно сильным магнитным полем. Традиционная физика предполагает, что это теоретически возможно, но для этого потребуется такое сильное электромагнитное и гравитационное поле, которое уничтожит все живое на планете. Кроме того, любой полный «плащ» блокировал бы контакт в любом направлении, делая радиомачту бесполезной.Таким образом, остров может быть закрыт препятствиями для навигации, такими как местное магнитное поле.

Другое объяснение открывается, когда Даниэль Фарадей замечает, что «свет здесь рассеивается иначе». Это рассеяние происходит из-за «эффекта Фарадея», при котором магнитное поле вращает поляризованный источник света. Такое влияние на свет оказывает сильное магнитное поле острова. Это могло бы объяснить, почему Остров «невидим» для посторонних: свет, рассеянный через земную атмосферу, (частично) поляризован.Если свет, отраженный Островом, вращается под действием магнитного поля, возможно, что Остров будет трудно рассмотреть, пока вы не окажетесь в пределах диапазона действия магнитного поля. Это также объясняет, почему небо стало «пурпурным» во время разряда (например, из-за эффектов рассеяния света). Точно так же сильное магнитное поле может вращать радиоволны. Этот эффект мог объяснить, как станция «Зеркало» «глушила» радиосигналы с острова.

Возможное научное объяснение невидимости Острова, однако, не объясняет, насколько заведомо трудно найти его; я.е., почему очевидно невозможно покинуть Остров или вернуться на него, кроме как по определенному направлению, и это не объясняет, как Остров «движется».

Приливные аномалии

Приливные аномалии, наблюдаемые в фильме «Как бы то ни было», необычные для приэкваториальной суши, иногда приписывают магнитным эффектам. Это можно объяснить магнитогидродинамическими [1] эффектами; тем не менее, при нормальных обстоятельствах вода не реагирует на магнетизм.

Лечебные эффекты

Мать передает защиту Сердца Острова Джейкобу.(«За морем»)

Доказано, что электромагнетизм обладает целебными свойствами. Как видно, когда мать напоила Джейкоба из воды рядом с источником электромагнитного излучения, он смог жить вечно. Человек в черном объяснил, что замороженное колесо смешало электромагнетизм с водой, что позволило ему сбежать с острова, а также вызвать путешествие во времени. Целебный источник в Храме, скорее всего, содержал воду непосредственно из Источника, как видно из водоводов, расположенных глубоко в самом сердце острова.

Предполагаемые лечебные свойства Острова также были приписаны магнитным эффектам. Магнитотерапия, магнитотерапия или магнитотерапия, как ее чаще называют, — это альтернативная медицина «нового века», которая утверждает, что эффективно лечит определенные медицинские расстройства посредством воздействия магнитных полей. В настоящее время в научной литературе проводятся исследования чудесных исцелений, вызванных магнетизмом, но нет прецедентов. [2]. Однако почему некоторые жители острова пострадают (например, Локк, Роуз), а другие (например, Бен) нет, неизвестно.Возможно, это могло быть связано с тем, что некоторые медицинские расстройства возникли за пределами Острова, в то время как опухоль Бена возникла на острове. Остров может вылечить болезни, только если они были приобретены до вашего прибытия.

Подключение к другим энергетическим ячейкам

Описывая, как Инициатива ДХАРМА первоначально нашла Остров, Элоиза Хокинг объяснила, что под Островом находится «уникальный карман электромагнитной энергии. Эта энергия соединяется с аналогичными карманами по всему миру.«Инициатива ДХАРМА построила станцию, известную как Фонарный столб, на одном из этих участков: кармане, расположенном под церковью в Лос-Анджелесе, Калифорния. Цель станции состояла в том, чтобы определить местоположение Острова, который постоянно движется. Исаак Улуру также упомянул определенные места в мире с большой энергией, точки на Земле, такие как Улуру в Австралии. Он предположил, что эта энергия может быть геологической или магнитной. («SOS») («316»)

Электромагнетизм и инициатива ДХАРМА

Электромагнитный эксперимент ДХАРМЫ, показанный в Ориентационном фильме «Лебедь».

Как упоминалось в «Ориентационном фильме« Лебедь »и неоднократно наблюдалось на временной шкале 1970-х годов, электромагнетизм был предметом исследования Инициативы ДХАРМА. Станция «Лебедь» была предназначена для этой цели до инцидента.

Электромагнетизм в Swan

Как утверждает Стюарт Радзинский, целью «Лебедя» было «манипулировать электромагнетизмом способами, о которых мы даже не мечтали». («Инцидент, часть 1»). Стоянка Лебедь была одним из самых доступных участков острова, где был обнаружен магнетизм.Это был центр по крайней мере трех катастрофических событий, связанных с электромагнетизмом: Инцидент, сбой системы Десмонда и Разряд (см. Ниже). Точно так же станция содержала множество тонких намеков на источник и природу магнетизма на острове.

Инцидент

Основная статья: Инцидент (событие)

Инцидент произошел в июле 1977 года во время строительства «Лебедя». Ученые DHARMA во главе со Стюартом Радзинским установили бур, который пробивал прямо в массивный карман электромагнитной энергии.На четвертый день после прибытия Джека, Кейт, Херли и Саида в 1977 году дрель достигла кармана, высвободив энергию. Результатом стало катастрофическое событие, подобное крупному отказу системы, в котором весь металл был притянут к магнитной аномалии. Пистолеты, сундуки с инструментами, арматура, железные балки, строительные леса, бочки с маслом, бульдозеры, краны и промышленные буровые установки — все это втягивалось в шахту. Джульетта, которую затащили в шахту за цепь, обернутую вокруг нее, взорвала водородную бомбу. Не совсем известно, что произошло после водородного взрыва.(«Инцидент, часть 1»)

Назначение Лебедя

Согласно видео «Ориентация Лебедя», Лебедь «изначально был построен как лаборатория, где ученые могли работать, чтобы понять уникальные электромагнитные колебания, исходящие от этого сектора острова». Однако неуказанный инцидент потребовал реализации определенного протокола. Этот протокол должен был выполняться каждые 108 минут путем ввода ряда чисел в компьютер Лебедя (см. Нажатие на кнопку).

Кельвин Инман заметил в «Живи вместе, умри в одиночестве», что «заряд» постепенно «накапливается» в Лебеде или рядом с ним с сопровождающим его магнитным полем. Процедура «нажатия кнопки» эффективно разряжает накопленную энергию. Благодаря этому механизму сдерживания Лебедь, кажется, осуществляет некоторый контроль над электромагнитным полем. В случае выхода из строя протокола был установлен отказоустойчивый механизм.

Правдоподобные механизмы

С естественной точки зрения, магнитные поля не являются «кумулятивными», хотя напряженность поля может изменяться соответствующим физическим изменением или изменением связанного электрического поля.Поля силы, которые обычно наблюдаются у Лебедя, геологически невозможны, но могут быть созданы искусственно (за исключением сильных полей, наблюдаемых во время сбоев системы).

Ненаблюдаемая теоретическая частица, предсказываемая многими теориями суперструн, известная как магнитный монополь, может удерживать «магнитный заряд» больше нуля. Эти частицы могут образоваться при столкновении субатомных атомов с высокой энергией, которые можно использовать для объяснения периодичности магнитного поля.

Ключ Джека притягивается к магнитному полю Лебедя.(«Человек науки, человек веры»)

Характеристики поля до разряда

Обычно магнитное поле изображалось как относительно мягкое и, по-видимому, не влияло на повседневную деятельность в большинстве частей Лебедя. Единственное место, где это было показано, было в главном коридоре, возле бетонного барьера. Однако не было четких указаний на то, насколько сильным было поле во время некатастрофической операции. Комментарий Десмонда в «Ориентации» о «боли в его пломбах» — якобы из золота, серебра, олова, меди или цинка, номинально парамагнитных или диамагнитных — предполагает, что поле все еще остается фантастически сильным.Точно так же степень притяжения, показанная трижды (см. Фотографии и подписи), довольно высока. Эти наблюдения, вероятно, указывают на диапазон> 1 тесла.

Крест Эко, притянутый к магнитному полю Лебедя. («Три минуты»)

Однако, пытаясь раскопать бетонный барьер в фильме «Все ненавидят Хьюго», Саид отмечает, что титан, который он использовал, имел «очень слабое магнитное притяжение» к стенам. Он предполагает, что бетонное уплотнение имеет толщину от шести до восьми футов.

Электромагнитные силы под Лебедем чрезвычайно мощные. Они были достаточно сильны, чтобы разорвать пассажирский самолет 777 во время сбоя системы и вытащить тяжелое промышленное оборудование по узкой шахте во время инцидента. Известно, что на Земле не существует такой огромной электромагнитной силы.

Пояс Чарли притягивается магнитным полем Лебедя. («Живи вместе, умри в одиночестве»)

Нормальный уровень на станции выше, чем на МРТ.Это заставит любого, у кого есть татуировка (Джек), вырвать металл из кожи. Это очень болезненный процесс и, очевидно, на него никак не повлиял. Он вытащил ключ из его шеи, но не повлиял на его татуировку.

Назначение геодезического купола

Некоторые предположили, что металлический геодезический купол компьютерного зала Swan был клеткой Фарадея, которая защищала бы электронику внутри. Концептуально клетка Фарадея подавляла бы прохождение электрических полей через заданную область пространства; однако это не распространяется на магнитные поля.Чтобы клетка Фарадея функционировала должным образом, металлические противовзрывные двери должны быть закрыты (например, герметизировать комнату), чтобы создать защитный эффект.

Альтернативная теория: Такая форма купола позволяет удерживать купол силой тяжести. Это избавляет от необходимости устанавливать столб посередине комнаты. Плоская крыша потребует поддержки посередине. Это переносит весь вес в стороны, освобождая больше места для оборудования. Кроме того, она более устойчива и обеспечивает большую защиту, чем плоская крыша.

Уравнения на скрытой карте. («Блокировка»)

Обозначения карты взрыва двери

Основная статья: Уравнения карты взрыва двери

Несколько уравнений, вероятно, связанных с электромагнетизмом, были написаны на карте взрыва. Два обозначения потенциально относились к полям с напряженностью «10 4 Тл» и «10 6 Тл» (T — сокращение СИ для тесла), хотя точная интерпретация этих двух надписей несколько неясна.Если они относились к напряженности магнитного поля, они были невообразимо сильными. Интересно, что 10 6 тесла — это легко достаточная напряженность поля, чтобы разбить самолет из-за поперечных сил, но воздействие такого поля на Остров будет включать в себя невидимые действия, такие как левитация и разрушение неметаллических объектов (вероятно, смерть всех жизнь на острове).

Распечатка станции «Жемчуг». («Живи вместе, умри в одиночестве»)

Системный сбой Десмонда

Основная статья: Сбой системы

В «Живи вместе, умри в одиночестве» после смерти Кельвина в «Лебеде» произошел «сбой системы», так как кнопка не была нажата вовремя.Распечатка станции «Перл» также указала на тот же «сбой системы» и подтвердила правильную дату и время, которые соответствовали крушению рейса 815 Oceanic. В это время произошел огромный скачок напряженности магнитного поля, связанный со значительным подземным толчком на острове. . Десмонд успешно ввел числа и нажал Выполнить , что положило конец системному сбою. Операции в The Swan, казалось, вернулись в норму без каких-либо видимых изменений.

События разряда.(«Живи вместе, умри в одиночестве»)

Разряд

Основная статья: Разряд

Разрушение компьютера Локком в «Живи вместе, умри в одиночестве» фактически положило конец возможности протокола ДХАРМЫ, что привело к сбою системы после того, как таймер обратного отсчета достиг нуля. Когда произошел сбой системы, напряженность магнитного поля впоследствии выросла до огромных уровней (легко> 100 тесла), что привело к постепенному разрушению Лебедя, когда ферромагнитные элементы выровнялись внутри поля.

Активация Десмондом отказоустойчивого механизма станции Swan во время этого отказа системы вызвала явление, известное как «разряд». Внутри «Лебедя» это было воспринято как белая вспышка, похожая на двойную ядерную вспышку. Снаружи это характеризовалось как: громкая низкочастотная звуковая волна, землетрясение и ярко-розовый / лиловый спектральный разряд в атмосфере над Островом в течение нескольких секунд. Дверь люка впоследствии была выброшена вместе с рядом других предметов. Разряд был также обнаружен на станции слежения в неизвестном арктическом месте.(«Живи вместе, Умри в одиночестве, часть 1»)

Останки лебедя. («Дальнейшие инструкции»)

Последствия разряда

Локк, Эко и Десмонд, которые все находились внутри Лебедя во время сброса, впоследствии были замечены в «Дальнейших инструкциях», в основном невредимыми и разнесенными по джунглям. При этом были выброшены одежда Десмонда и палка Эко. Позже в эпизоде ​​останки Лебедя видны как глубокий кратер с металлическими обломками (или, возможно, скалами), уплотненными на дне.Локк (а позже и Десмонд) замечают, что станция, по всей видимости, «взорвалась». Десмонд далее отмечает, что «отказоустойчивый ключ, должно быть, привел в действие электромагнитную аномалию» — хотя это краткое объяснение с научной точки зрения бессмысленно. Позже, в «Happily Ever After» Чарльз Уидмор утверждает, что Десмонд — единственный человек в мире, о котором он знает, который пережил электромагнитное событие.

В «Каждый сам за себя» Том заметил Бену, что другие «ослепли» и что «их связь отключена», и он не может «вернуть их обратно», так как «небо стало пурпурным.«Точно так же в« Не в Портленде »Том объясняет, что« с тех пор, как небо стало пурпурным », некоторые нарушения не позволили забрать Бена с острова для лечения его опухоли. Саид ссылается на разряд в« Enter 77 »в аналогичном и Михаил в «Par Avion» называет это «электромагнитным импульсом» и подтверждает, что он вызвал нарушение работы оборудования и возможностей связи Других. Однако в «Зазеркалье, часть 1» подразумевается, что нарушение связи могло быть не связано с Разрядом — вместо этого оно было вызвано заглушением всех сообщений со станции Зеркало.

Судя по комментариям Кельвина, активация отказоустойчивого устройства предположительно устранила необходимость в продолжающихся процедурах «сдерживания». Кроме того, это могло привести к фундаментальным изменениям в магнитных явлениях острова, хотя до сих пор никаких устойчивых эффектов за пределами Лебедя не наблюдалось.

Согласно «Доступ разрешен» на «Утерян: полный третий сезон» (DVD), Инициатива ДХАРМА привела к возникновению электромагнитной аномалии при бурении. Разрыв позволил магнитному полю просочиться наружу, и над этой областью построили «Лебедь», который служил своего рода пробкой в ​​дамбе.Затем DHARMA сформулировал протокол Swan как средство временного закрытия утечки, но с недостатком, заключающимся в том, что поле будет продолжать накапливаться и в конечном итоге нарушит его. Безотказная система навсегда «загерметизировала» утечку.

Правдоподобные механизмы

Наука о разряде в настоящее время неизвестна, и ее очень трудно объяснить. Если рассматривать разряд как пример того, как магнитное поле растет до огромной силы, а затем сжимается до нулевой (или «нормальной») напряженности, то «сжатие» можно понимать как выравнивание ферромагнитных и парамагнитных элементов с полем в этот период времени. .Огромная магнитная сила, необходимая для «взрыва» Лебедя, также сжимает неметаллические вещества (например, влажную грязь), возможно, до очень высоких плотностей. Последующее расширение этого материала после высвобождения поля могло объяснить наблюдаемые выбросы и выемку верхнего слоя почвы вокруг остатков станции Лебедь. Кроме того, за очевидный выброс неметаллического материала могут быть ответственны диамагнитные эффекты. Как выжили Локк, Эко и Десмонд, неизвестно.

Точно так же такое сильное магнитное поле может вызвать значительные электрические вихревые токи в проводящих материалах, если сила потока изменяется достаточно быстро.Это часто называют «электромагнитным импульсом» или «ЭМИ». Твердотельная электроника особенно чувствительна к этим эффектам и может выйти из строя или выйти из строя, если импульс будет достаточно энергичным. Основываясь на наблюдаемой величине разряда, можно предположить, что это могло произойти во многих частях острова. Таким образом можно понять комментарии о сбоях в работе оборудования связи Других лиц.

Электромагнетизм у орхидеи

См. Также: Ориентационный фильм «Орхидеи и орхидеи».

Инициатива ДХАРМА обнаружила на острове множество энергетических очагов. На одном из них была построена еще одна станция — «Орхидея». Однако ученые DHARMA использовали этот карман для проведения экспериментов в путешествиях во времени. Пьер Чанг отметил, что он был доставлен на остров для исследования метрических уравнений Керра, которые, по мнению некоторых физиков, могут позволить путешествовать во времени — свойство, которым, как известно, обладает остров. Кроме того, в видеоролике «Ориентация орхидей» доктор Чанг отмечает, что энергетический карман представляет собой «отрицательно заряженную экзотическую материю», которая производит эффект Казимира, позволяющий проводить «уникальные эксперименты как в пространстве, так и во времени».Он также предупреждает, что электромагнитные свойства острова «очень изменчивы и непредсказуемы», что, возможно, отсылает к Инциденту. В первой «демонстрации» фильма ученые пытаются переместить белого кролика на 100 миллисекунд в четырехмерном пространстве. («Нет места лучше дома, часть 2»)

Для справки, энергия на Лебединой станции считалась примерно в 30 000 раз более мощной, чем у Орхидеи. («Переменная»)

Поворачивая замерзшее колесо

При повороте замороженного колеса под станцией «Орхидея» в «Нет места лучше дома, часть 2» слышен звук, похожий на звук Разряда.Также виден яркий белый свет, напоминающий пурпурное небо в конце второго сезона. Точно неизвестно, как эти события могут быть связаны, но теперь мы понимаем, что оба события были вызваны энергией от источника.

Источник

Мать показывает Иакову и мальчику в черном сердце острова. («За морем»)

Источник электромагнетизма исходит из Сердца Острова. Остров находится в массивном очаге электромагнитной энергии, который излучается из центра, известном как Источник.Он существует здесь в своей самой сильной форме и уходит по спирали в другие места, такие как Лебединые станции и ледяное колесо, хотя и намного слабее по количеству. Электромагнитные свойства, расположенные рядом с «Лебедем», вызвали бы глобальную катастрофу, если бы не была нажата кнопка или не взорвался предохранитель. Сердце острова оказалось еще более опасным, поскольку, когда пробковый камень был удален, весь остров начал рушиться в море. Ситуация могла обостриться еще больше, возможно, достигнув глобальных масштабов, если бы Джек не поставил камень на его надлежащее место.Как объяснила Мать, если свет гаснет в Источнике, он гаснет повсюду.

Интересные факты

. Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *