Устройство для возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке

 

УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ВОЗБУадЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ , содержащее агрегат переменного тока, блок управления, связанный с трансформатором, выпрямителем и тиристорным инвертором, причем выход трансформатора соединен с входом выпрямителя, отличаюцееся .тем, что, с целью повьвоения производительности электроразведо ных: работ , в него введены индуктивно-емкостный преобразователь и электронный ключ, причем индуктивно-емкостный преобразователь включен между агрегатом переменного тока и трансФорматором , а электронный ключ вклю- i чен параллельно выходу выпрямителя и входу тиристорного инвертора. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

3д11 Q 01 Ч 3/06

@сасоур,-;,, Д >> TEN gag. МН9-" р.,-.: Р "

« 33@ t»,-„» ...

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 3279212/18-25 (22) 16.03.81 (46) 23.03.83 . Бюл. 9 11 (72) A.Â.Kóëèêoâ, Н.A.Áóëàíîâ, Е.A.Øåìÿêèí, Н.Н.Квашнин, С.P.Мизюрин, В.И.Рынгач, В.A.Ñåðèêîâ, И.Я.Родионов, В.К.Погодин, Ю.Б.Карманов, П.Ф.Федосеев, Ю.A.Ëèõoìàíoâ и В.А.Пельке (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки и Московский ордена

Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 550. 83 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 288174, кл. G 01 V 3/06, 1969.

2. Проспект "УРТ-2" High ЧагйаЬЕе

Frighey,."Teme Domain and Phage

IP Transm1fйег Canada Phoenix Geophysics 5im1ted с. 2, 1978 (прототип).

„.SU„„1007057 А (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ В ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ, содержащее агрегат переменного тока, блок управления, связанный с трансформатором, выпрямителем и тиристорным инвертором, причем выход трансформатора соединен с входом выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повьиаения произво- дительности электроразведочных: работ, в него введены индуктивно-емкостный преобразователь и электрон-. ный ключ, причем индуктивно-емкостный преобразователь включен между . агрегатом переменного тока и трансформатором, а электронный ключ вклю- с чен параллельно выходу выпрямителя и входу тиристорного инвертора.

1007057

Изобретение относится к разведочной геофизике, 2 именно к устройствам возбуждения электромагнитного поля в земле, и может быть использовано совместно с измерительными устройствами для работ методами становления поля (ЗС), частотного зондирования (ЧЗ), вызванной поляризации (ВЛ), и другими методами с использованием искусственно создаваемых электромагнитных полей.

Известны устройства для возбуждения электромагнитных полей в диапазоне звуковых и инфразвуковых частот, в которых в качестве первичного источника используются генераторы постоянного тока, приводимые во вращение автомобильными двигателями.

Известна электроразведочная станция ЭРС-67, которая имеет первичный источник в виде генератора пос- .Я тоянного тока, приводимого во вращение автомобильным двигателем, мостовой тиристорный инвертор, блок управления, эквивалент нагрузки — балластный резистор и электромеханичес- 35 кое устройство для отключения нагрузКи от выхода тиристорного инвертора во время бестоковых пауз ("нуль-контактор" ) (1 1

Возбуждение электромагнитного ЗО поля в земле осуществляется пропусканием в нагрузке (заземленная линия, неэаземпенная петля) раэнополярных беэ пауз и с паузами илн однополярных импульсов тока.

Станция ЭРС-67 имеет следующие недостатки:. отсутствие стабилизации токав нагрузке, что не дает возможность при площадных работах мето- 4р дом ЗС, требующих высокоточных измерений, применять режим разнополяр- ных импульсов беэ пауз из-за смещения нулевого уровня сигнала в точке приема, вызванного изменением тока 45 в .нагрузке высокий уровень шумов в точке приема сигнала во время бестоковых пауз эа счет протекания через запертые тиристоры низкочастотного тока утечки, вызванного преимущественно неравномерностью вращения автомобильного двигателя, без использования электромеханической схемы

"нуль-контактора"

Ф низкий КПД при работе в режимах раэнополярных с паузами или однополярных импульсов. тока, поскольку

50% мощности первичного источника бесполезно рассеивается на ба тластном резисторе с целью сохранения бр установившегося режима работы автомобильного двигателя; отсутствие согласования мощности первичногд источника с нагрузкой . из-за применения в качестве первичного источника генераторов постоянного тока.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка канадской фирмы "Phoenix"

УРТ-2, предназначенная для возбуждения электромагнитного поля в рудной электроразведке при работах методами ВП и сопротивлений. Эта установка содержит агрегат переменного тока, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и трехфазного генератора переменного тока, блок управления, связанный с трансформатором, выпрямителем, тиристорным ин,— вертором, причем выход трансформатора соединен со входом выпрямителя и систему обратной связи по току

"выход генератора-обмотка возбуждения генератора переменного тока" (2) .

Недостатками известной установки

УРТ-2 являются присутствие высокого напряжения на запертом тиристорном инверторе, что приводит к появлению повышенных шумов во время бестоковых пауз и система стабилизации отрицательной обратной связью "выход генератора-обмотка возбуждения" обладает низким быстродействием и создает высокий уровень низкочастотных пульсаций, что приводит к возрастанию погрешности измерений.

Целью изобретения является повышение производительности .электроразведочных работ.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее агрегат переменного тока, блок управления, связанный с трансформатором, выпрямителем и тиристорным инвертором, причем выход трансформатора соединен со входом выпрямителя, введены индуктивно-Емкостный преобразователь и электронный ключ, причем индуктивно-емкостный преобразователь включен между агрегатом переменного тока и трансформатором, а электронный ключ включен параллельно выходу выпрямителя и входу тиристорного инвертора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема индуктивно-емкостного преобразователя.

Устройство содержит соединенные последовательно агрегак 1 переменного тока, индуктивно-емкостный преобразователь 2, трансформатор 3, выпрямитель 4, электронный ключ 5, тиристорный инвертор 6 и блок 7 управления, подключенный через общую шину к блокам 2-6.

Устройство работает следующим образом.

Агрегат 1 переменного тока вырабатывает напряжение с частотой ю . Величина индуктивности L и емкости С индуктивно-емкостного преобраэова1007057 теля источника напряжения в источнике тока, в дальнейшем называемого просто индуктивно-емкостным преобразователем 2 подобраны таким образом, чтобы соблюдалось условие

Ы).- i jс, С. (12

Благодаря укаэанному способу включения блока 2 и "при выполнении условия (1) осуществляется стабилизация тока при изменении нагрузки устройства. Для пояснения принципа стабилизации тока рассмотрим простейшую схему индуктивно-емкостного преобразователя (фиг. 2) .

Сила тока н в комплексной нагруз-(5 ке 2.н при напряжении U определяется формулой (11ML, ()

И1MLt j u(ci(jz,q)z.í 20 из которой видно, что при выполнении условия (1)

1„° 0 /j ). (ь) т.е. сила тока перестает зависеть от импеданса нагрузки и индуктивно-емкостной преобразователь допускает режим короткого замюкания нагрузки. После трансформации напряжения трансформатор 3 до нужного уров- 30 ня, выбираемого в зависимости .от величины нагрузки и выпрямления блоком 4, постоянное напряжение подается на тиристорный инвертор 6, параллельно которому включен электрон- 35 ный ключ 5. В блоке 7 управления устанавливается и контролируется режим работы устройства.

С помощью импульсов управления, поступающих иэ блока 7 .управления в 4р тиристорный инвертор 6, последний коммутирует ток в нагрузке (источник поля) с заданной частотой. Для создания бестоковых пауз по командам из блока 7 управления замыкается электронный ключ 5. При этом напряжение на тиристорном инверторе 6 становится равным нулю (или очень близким к нулю) и ток в нагрузке отсутствует. Для возобновления работы тиристорного инвертора электронный ключ по команде иэ блока 7 управления размыкается.

Применение индуктивно-емкостного преобразователя повышает быстродействие стабилизации тока и полностью исключает низкочастотные пульсации по сравнению с системой стабилизации тока обратной связью "выход генератора-обмотка возбуждения". Индуктивноемкостной преобразователь использован60 в данном случае и как устройство, обеспечивающее воэможность режима короткого замыкания в подсоединенной к его выходу цепи, а электронный ,ключ, осуществлякщий короткое эамыкание, позволяет на время бестоковой паузы снять напряг ние с коммутат ра тока и исключить помеховый темновой ток из источника поля.

Устранение шумов во время бестоковых пауз позволяет повысить точность электроразведочных исследова- ний временными методами ВП и ЭС (ближняя эона). Увеличение быстродействия и исключение низкочастотных пульсаций в процессе стабилизации тока в нагрузке дает возможность проводить высокоточные измерения методом 3С в режиме разнополярных импульсов без пауз и повысить их производительность.

На основе предложенного технического решения возможно создание мощных и сверхмощных (десятки и сотни киловатт) устройств для возбуждения . электромагнитного поля в геоэлектроразведке. Наиболее существенный экономический выигрыш от применения предложенного устройства достигается при работе в режиме раэнополярных токовых импульсов без пауз в методе ЗС . Как известно,в методе ЗС переходный процесс установления электромагнитного поля в земле возбуждается с помощью периодического ступенеобраэного переключения силы тока в источнике поля с одного до другого уровня. В режиме с бестоковыми паузами величину .ока скачкообразно изменяют от его максимального условно положительного значения до нуля, затем от нуля до максимально условно отри-. цательного значения и т.д. Измерение производят во время бестоковых пауз. Таким образом, величина токовой ступени равна максимальному то- . ку, который возможно отобрать от генераторной установки прй данных - параметрах нагрузки. В режиме отсутствия бестоковых пауз величину тока меняют от максимально условно отрицательного зна ения, затем от максимально условно отрицательного значения до максимально положительного значения и т.д.

Следовательно, полная амплитуда

I ступени тока в этом случае равна удвоенному значению силы тока, который возможно отобрать от генераторной устайовки при-данных пара" метрах нагрузки.

Поскольку величина бестоковЬй ступени возрастает в 2 .раза, то в два раза увеличивается и сигнал становления электромагнитного поля в точке его приема и в два раза увеличивается соотношение сигнал/помеха по сравнению с режимом с бестоковыми паузами.

При работе методом становления поля всегда осуществляют накопление полезного сигнала, чтобы добитьСоставитель Е. Городничев

Редактор Г. Волкова Техред К.Мыцьо Корректор Е. Рошко

Заказ 2133/70 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся увеличения соотношения сигналупомеха. Поскольку соотношение сигнал/помеха растет пропорционально корню; квадратному нэ числа накоплений, то при работе в режиме отсутствия бестоковых пауз время накопления потребуется в 4 раза меньше, чем при работе с бестоковыми паузами. Далее, поскольку длительность токовых импульсов в обоих укаэанных режимах должна быть одинаковой,.а в режиме удвоения токовых импульсов исключаются бестоковые промежутки, время накопления в режиме удвоения токовых импульсов будет еще в 2 раза короче.

Таким образом, время измерения с предлагаемым устройством при работе методом становления уменьшается в 8 раэ.

Учитывая, что примерно 30% времени при полевых работах методом становления поля уходит на операции по подготовке источников поля и установки датчиков поля, реальная производительность работ возрастет в

3 раза.