NO853013L

NO853013L - Fremgangsmaate og apparat for maaling av kontinuitet og resistans av en elektrisk ledning.

Info

Publication number: NO853013L
Application number: NO853013A
Authority: NO
Inventors: Jerzy Borkowicz
Original assignee: Canadian Ind
Priority date: 1984-08-13
Filing date: 1985-07-30
Publication date: 1986-02-14
Also published as: US4636715A; EP0174075A1; JPS6170471A; EP0174075B1; ZW11585A1; ZA855518B; ATE45817T1; CA1213940A; DE3572541D1

Description

Denne oppfinnelsen angår et apparat og en fremgngsmåte for

å måle kontinuitet og resistans av elektriske ledninger som brukes i sprenging med elektriske fenghetter og sprengstoff i gruve-og lignende operasjoner, og angår mer spesielt forbedringer av det galvanometer som brukes til å måle kontinuitet og resistans av disse kretser og fremgangsmåten for å bruke det.

I sprengingskretser hvor et stort antall individuelle elektriske fenghetter blir antent ved hjelp av et elektronisk av-fyringssignal, kan opptil flere hundre meter eller tilogmed en kilometer elektriske ledninger bli brukt i kretsen. I spreng-ingsstedets miljø, f.eks. i en underjordisk gruve, er det kri-tisk viktig å teste kontinuiteten og resistansen av de elektriske kretsene før sprengingen begynner for å sikre at alle fenghetter er forbundet for antenning og at ingen kortslutninger finnes i ledningsnettet. Testing av elektriske ledningskretser blir generelt oppnådd ved å påtrykke en spenning på kretsen,

med en slik lav amplityde at det ikke er noen fare for å antenne de tilkoblede fenghetter. Det instrument som er valgt for slik testing er vanligvis kalt et sprengings-galvanometer ved hvilket en konstant strøm av lav intensitet, generert av en celle, blir ført gjennom kretsen. Strømmen aktiverer en dreibar indikator-nål mot en skala, hvilken skala er innrettet til å vise kretsens resistans i ohm.

Det er ofte galvaniske strømmer forårsaket av nærvær av nitratsalter e.l. i metallmalmen på sprengingsstedet. Disse strømmer forårsaker at spenninger utvikles over avfyringskretsen noe som kan forårsake feil i ohm-meter-avlesningen. Spenningene er lave og ikke farlige, men de påvirker målingene som tas med ohm-meteret. Spenningene varierer langsomt i forhold til tiden. De har vanligvis en takt på mellom 2 og 5 perioder pr. sekund.

De er hovedsakelig likepsenninger.

Personer som holder på med sprengingsarbeid er vel kjent

med at det også finnes tilfeldige strømmer på grunn av radio-o.l. transmisjon, lokale elektriske maskiner og elektriske storm-er. Man opererer ikke sprengingskretser i nærvær av disse tilfeldige strømmer på grunn av farer. Under sprengingsoperasjoner blir radiotransmisjon og elektriske maskiner slått av, og elektriske storm-tilstander blir unngått.

Den eneste typen av jordstrøm som ikke kan fjernes under sprenging er strømmer som forårsakes av galvanisk aksjon, og hensikten med denne oppfinnelsen er å frembringe et krets-testapparat og en målingsmetode som kan måle resistansen av en elektrisk sprengingskrets samtidig som den minimaliserer effekten av spenninger på grunn av galvaniske strømmer.

Oppfinnelsen angår et apparat for å måle kontinuiteten og resistansen av et elektrisk sprengings-ledningsnettverk av den typen hvor en konstant strøm blir sendt gjennom nettverket og en referanse-motstand, og spenningene over referansemotstanden og nettverket blir målt og sammenlignet for å utlede resistansen av sprengingskretsen. Apparatet omfatter en omformer for å føle de målte spenninger og å omforme deres verdier for direkte visning av sprengingsnettverkets resistans, en forbedret anordning for å kompensere for effekten av spenninger på grunn av galvaniske strømmer i forbindelse med sprengingsnettverket, omfattende: en referansemotstand; en kondensator for lagring av spenninger forårsaket av galvaniske strømmer i forbindelse med sprengingsnettverket; en inngangsterminal for forsyning av en testspenning-terminaler for å forbinde det elektriske sprengings-ledningsnettverk; en svitsjeanordning som opererer mellom to stillinger,

hvor den første stillingen er en hvor den nevnte kondensator kan forbindes bare med sprengingsnettverket for å innta en spenning som er proporsjonal med spenningen over sprengingsnettverket på grunn av galvaniske strømmer nær sprengingsnettverket, og den annen er en hvor den nevnte inngangsterminal kan forbindes med sprengingsnettverket gjennom den nevnte referansemotstand, og hvor referansemotstanden, sprengingsnettverket og kondensatoren kan forbindes med den nevnte omformer; en synkroniseringsanordning for syklisk å bevege den nevnte svitsjanordning mellom den første og den andre stilling med en frekvens ved hvilken spenningen som påtrykkes lagrings-kondensatoren er i hovedsak konstant; tidskonstanten av kondensatoren er innrettet slik at kondensatoren blir fullt ladet når svitsjanordningen er i den første stilling. Oppfinnelsen kan bli bedre forstått etter gjen-nomgåelse av den følgende detaljbeskrivelse, lest i forbindelse med tegningene.

Oppfinnelsen overveier også en fremgangsmåte for å måle kontinuiteten og resistansen av et elektrisk sprengings-ledningsnettverk hvor en konstant strøm blir syklisk ført gjennom nettverket og en referansemotstand; og hvor spenningene over referansemotstanden og nettverket blir målt og sammenlignet for å utlede resistansen av sprengingskretsen; hvor de målte spenninger blir følt med en omformer, og hvor deres verdier blir omformet for direkte visning av nettverkets resistans,

og omfatter forbedringer for kompensasjon av effekten av spenninger på grunn av galvaniske strømmer i forbindelse med sprengingen, omfattende disse trinn: forbinding av en ladnings-kondensator til sprengingsnettverket for å innta en ladning som er proporsjonal med spenningen over sprengingsnettverket bare på grunn av galvaniske strømmer gjennom nettverket; samtidig som en referansestrøm blir ført gjennom referansemotstanden og sprengingsnettverket, og mens referansestrømmen går gjennom referansemotstanden og sprengingsnettverket, sammenligning av spenningen over referansemotstanden med spenningen over et sprengingsnettverk og lagringskondensatoren for å utlede en avlesning av resistansen av sprengningsnettverket. Trinnene med å forbinde lagrings-kondensatoren med sprengingsnettverket og å sammenligne spenningen over referansemotstanden med spenningen over sprengingsnettverket og lagringskondensatoren blir utført innenfor en tidssyklus hvor spenningen over sprengingsnettverket på grunn av galvaniske strømmer er i hovedsak konstant.

På tegningene er figur 1 en skjematisk illustrasjon av apparatet ifølge oppfinnelsen, og figur 2 er en grafisk frem-stilling som viser spenningsformer ved de indikerte stedene i apparatet i en operasjonssyklus av sonkroniserings-styrekretsen.

Det henvises nå til tegningene. Tallet 10 er en analog/ digital-omformer som er istand til å omforme en spenningsmåling som påtrykkes dens inngangsterminaler 12 og 14 og en spenningsmåling som påtrykkes dens utgangsterminaler 16 og 18 til en representativ avlesning i ohm for kretsen forbundet med terminalene 16 og 18 og å vise utgangen på en skjerm 50.

Den generelle fremgangsmåte for å måle resistansen av en sprengningskrets er å føre en likestrøm ved lav spenning gjennom kretsen. Strømmen som går gjennom kretsen blir holdt konstant slik at spenningsmålingene som tas over krets-elementet reflek- terer dettes resistansverdi. Spenninger blir påtrykt ved terminalene 12 og 14 og terminalene 16 og 18 med den hensikt å utlede resistansen av sprengningskretsen, og skal forklares senere.

På figur 1 representerer tallet 20 resistansen av den elektriske ledningskrets (sprengingsnettverket) som brukes i en dynamitt-sprengingsoperasjon i en gruve e.l. Tallet 22 representerer en spenning over ledningskretsen på grunn av strømmer i doren, forårsaket av galvanisk aksjon. Denne spenningen vil ha en uheldig effekt på nøyaktigheten av målingene av resistans i den elektriske ledningskretsen ved normale målingsmetoder hvor en indikasjon av resistansen blir tatt fra spenningen over den under forhold med konstant strøm på grunn av påtrykking av en konstant ytre testspenning. Det normale instrument tar hen-syn til spenningen over den elektriske ledningskrets på grunn av den påtrykte testspenning, men ikke spenninger som forårsakes av galvaniske strømmer i malmforekomster e.l. Disse bringer feil inn i avlesningene.

Tallet 24 er en standard- eller referansemotstand. Tallene 26, 28, 30 og 32 er strømbegrensnings-motstander. Tallet 34 er en ladnings-kondensator med kapasitet til å lagre de elektriske ladninger i forbindelse med spenningen 22 over sprengingsnettverket 20. Tallene 36 og 38 er svitsj-anordninger som kan operere mellom to stillinger som følge av synkroniserings-styrekretsen 40, hvor den første stilling er en hvor lagrings-kondensatoren 34 er forbundet med sprengingsnettverket 20 slik at det inntar en ladning som er proporsjonal med den galvaniske spenning 22 i forbindelse med sprengingsnettverket, og den andre posisjon er en hvor testspennings-inngangsterminalene 42 er forbundet med sprengningsnettverket gjennom referansemotstanden 24 og i hvilket referansemotstanden, sprengingsnettverket og kondensatoren kan forbindes med omformeren 10 gjennom terminalene 12 og 14 og terminalene 16 og 18. En likestrømskilde med lav spenning, vanligvis omkring 2,8 volt, er forbundet med terminalen 42, og er tatt fra en 9 volt celle 44 som blir brukt til kraftforsyning for omformeren 10 og den tilhørende styrings-krets 40 og skjermenhet 20.

Synkroniserings-styrekretsen opererer svitsjene 36 og 38 mellom deres to stillinger med en takt på omkring 3 perioder

pr. sekund.

Omformeren som tar spenningsmålinger ved inngangsterminalene 12 og 14 og terminalene 16 og 18 og som utleder en verdi for resistansen av avfyringskretsen 20 er vel kjent, og ikke beskrevet i detalj her. Denne oppfinnelsen angår en forbedring som korrigerer slike avlesninger for den galvaniske spenning 22 forbundet med den elektriske ledningskrets 20.

Den galvaniske spenning 22 er i hovedsak en likespenning. For korrekt virkemåte av instrumentet må spenningen være konstant på minst én periode av synkroniserings-styrekretsens ope-rasjon, og i praksis er den det. Som nevnt ovenfor har galvaniske strømmer en tendens til å variere med en takt på mellom 2 og 5 perioder pr. sekund. Operasjonsfrekvensen for synkroniserings-styrekretsen bør således være i området fra 2 til 5 perioder pr. sekund for de forhold man oftest møter. Tre perioder pr. sekund har vært funnet tilfredsstillende. Eliminering av effekten av den uønskede spenning 22 i målingen av responsen i avfyringskretsen 20 blir oppnådd i en to-trinns operasjonssyklus av synkroniserings-styrekretsen 40. Figur 2 er en grafisk frem-stilling som viser stillingen av spissene 36 og 38 når de reag-erer på operasjonen av styringskretsen over en komplett operasjonssyklus av styringskretsen, og typiske spenninger over kondensatoren, inngangsterminalene 16 og 18, inngangsterminalene 12 og 14 og avfyringskretsen 20.

Under den første halvsyklus av en operasjonssyklus av styringskretsen, er svitsjen 36 åpen slik at det ikke er noen spenning påtrykt terminalen 42 av avfyringskretsen 20, og svitsjen 38 er lukket slik at kondensatoren 34 er forbundet direkte over avfyringskretsen 20. Der er en galvanisk spenning 22 på grunn av jordstrømmer, indikert ved linjen 46 på figur 2, med en verdi av +V22. I praksis er denne spenningen lav, i området 2 volt. Denne spenningen lager kondensatoren 34 mens spenning på en maksimums verdi av -V22 som indikert ved linjen 48 på

figur 2. Kondensatoren 34 må ha en tidskonstant som er kortere enn en halvsyklus, slik at den kan bli fullt ladet innenfor en halvsyklus. Når en stabil tilstand er nådd, bor det ingen strøm i resten av første halvsyklus. Figur 2 representerer spennings-formene.

I den annen halvsyklus er svitsjen 36 lukket og svitsjen

38 åpen. Under disse forhold flyter strømmen 1^gjennom referansemotstanden 24, og resistansen av den elektriske ledningskrets 22 genererer en spenning på I-^R^^ over ref eransemotstand-en og en spenning I-^R^q over den elektriske ledningskrets. Spenningen over terminalene 12 og 14 er I^R24'0<3 ^en er konstant så lenge som strømmen er konstant. Spenningen over inngangsterminalene 16 og 18 er I]_R2Q Pluss spenningen på grunn av uønskede strømmer V' ^ minus spenningen på kondensatoren 34 som er lagret fra den første syklus, minus V22'Det er åpenbart at spenningene + V 22 0<^ -V2 2°PPnever hverandre, og at netto-spenningen over terminalene 16 og 18 under den annen syklus er resultatet av spenningsfallet over avfyringskretsen 20, I^R20som er konstant så lenge I forblir konstant, og avhenger ikke på noen måte av spenningen 22 på grunn av galvaniske strømmer.

Referansespenningene ved terminalene 12 og 14 og de målte spenningene ved terminalene 16 og 18 som sendes til omformeren 10 er således uavhengige av enhver spenning forårsaket av galvaniske strømmer og forbundet med avfyringskretsen. De reflekter-er med stor nøyaktighet verdien av avfyringskretsens resistans. Omformeren sammenligner effektivt resistansen av preferanse-motstanden 24 med den målte resistans av avfyringskretsen 20

ved operasonsfrekvensen for synkroniserings-styrekretsen 40 for å gi en ohmsk resistansverdi for sprengingskretsen på skjermen 20. Virkemåten av omformeren er vel kjent, og skal ikke be-skrives i mer detalj. Bortsett fra operasjonen av kompenserings-anordningen som er beskrevet her, er operasjonen av ohm-meteret standard og vel kjent.

Utførelser av oppfinnelsen, utover den som er beskrevet, vil være åpenbare for fagfolk på området. Den viktige ting ved oppfinnelsen er den sekvensielle lagring av effekten av tilfeldige spenninger forbundet med avfyringskretsen på en kondensator, og bruken av denne lagrede ladning for å oppheve den spenningen som er tilfeldig og som er forbundet med avfyringskretsen under tilstander hvor den er sammenlignet med referansemotstanden som en indikasjon av resistansen av avfyringskretsen.

Claims

1. Apparat for måling av kontinuiteten og resistansen i en elektrisk sprengings-ledningskrets av den typen hvor en konstant strøm sendes gjennom nettverket og en referansemotstand; og hvor spenningen over referansemotstanden og nettverket blir målt og sammenlignet for å utlede resistansen av sprengingskretsen; hvor apparatet omfatter en omformer for å føle de målte spenninger og å omforme deres verdier for å vise resistansen av sprengingsnettverket direkte,karakterisert veden anordning for å kompensere for effekten av spenninger forårsaket av galvaniske strømmer forbundet med sprengingsnettverket, omfattende : en referansemotstand; en lagrings-kondensator for spenninger forårsaket av galvaniske strømmer forbundet med sprengingsnettverket; en inngangsterminal for forsyning av en testspenning; terminaler for forbindelse med det elektriske sprengings-ledningsnettverk; en bryteranordning som kan operere mellom to stillinger, hvor den første stilling er en hvor den nevnte lagringskondensator kan forbindes bare med sprengningsnettverket for å innta en ladning som er proporsjonal med spenningen over spenningsnettverket på grunn av galvaniske strømmer i nærheten av spreng-nettverket, og hvor den andre stilling er en i hvilken inngangsterminalene kan forbindes med sprengingsnettverket gjennom den nevnte referansemotstand, og i hvilken den nevnte referanse-motstand, sprengingsnettverket og lagrings-kondensatoren kan forbindes med omformeren; en synkroniseringsanordning for syklisk bevegelse av den nevnte bryteranordning mellom den første og den andre stilling med en frekvens ved hvilken spenningen som påtrykkes lagrings-kondensatoren er i hovedsak konstant; og hvor tidskonstanten for den nevnte lagringskondensator er innrettet slik at kondensatoren blir fullt ladet når bryteranordningen er i den første stilling.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedat den nevnte synkroniseringsanordning beveger bryteranordningen syklisk med en frekvens på fra 2 til 5 perioder pr. sekund.

3. Fremgangsmåte for å måle kontinuiteten og et elektrisk sprengings-ledningsnettverk hvor en konstant strøm blir syklisk sendt gjennom nettverket og en referansemotstand; og hvor spenningen over referansemotstanden og nettverket blir målt og sammenlignet for å utlede resistansen av sprengingskretsen; hvor de målte spenninger blir følt med en omformer, og hvor deres verdier blir omformet for å vise resistansen av sprengingsnettverket direkte,karakterisert vedkompensering for effekten av sprenninger på grunn av galvaniske strømmer forbundet med sprengingen, omfattende de følgende trinn: kobling av en ladningskondensator til sprengingsnettverket for å innta en ladning som er proporsjonal med spenningen over sprengningsnettverket på grunn av galvaniske strømmer gjennom nettverket; og samtidig sending av en referansestrøm gjennom referansemotstanden og sprengingsnettverket, og mens den nevnte refe-ransestrøm blir sendt gjennom referansemotstanden og sprengingsnettverket, sammenligning av spenningen over referansemotstanden med spenningen over sprengingsnettverket og ladningskondensator-en for å utlede en avlesning av resistansen av sprengingsnettverket; og hvor trinnene å forbinde lagringskondensatoren med sprengingsnettverket og å sammenligne spenningen over referansemotstanden med spenningen over sprengingsnettverket og lagringskondensatoren blir utført innenfor en tidssyklus hvor spenningen over spenningsnettverket på grunn av galvaniske strømmer er i hovedsak konstant.

4. Fremgangsmåte for måling av kontinuiteten og resistansen av et elektrisk sprengings-ledningsnettverk hvor en konstant strøm blir syklisk sendt gjennom nettverket og en referanse-motstand; og hvor spenningene over referansemotstanden og nettverket blir målt og sammenlignet for å utlede resistansen av sprengingskretsene; hvor de målte spenninger blir følt med en omformer, og hvor deres verdier blir omformet for å vise resistans av sprengingsnettverket direkte,karakterisert vedkompensering for effekten av spenninger på grunn av galvaniske strømmer forbundet med sprengingen,karakterisert vedtrinnene ifølge krav nr. 3 hvor en tidssyklus for trinnene med å forbinde lagrings-kondensatoren med sprengingsnettverket og å sammenligne spenningen over referansemotstanden med spenningen over sprengingsnettverket og lagringskondensatoren er mellom 1/3 sekund og 1/5 sekund.