Способ и устройство для возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке

Сфез СоветскикСоциалистичвскикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУСВИДЕТЕЛЬСТВУ 900237(22) Заявлено 229580 (21)2929633/18-25 с присоединением заявки М С 01 У 3/02 Вкуаерстееииьй квинтет СССР ие Аеиам изебретений и еткрытий(72) Авторы изобретения 11 осковский ордена Трудового Красног Знамени ,геологоразведочный институт им.Серго ОрдАЬМсидай(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯНЕСТАЦИОНАРНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯПРИ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при проведении геологоразведочных работ методом вызванной поляризации (ВП ), становления поля и др.Известен способ возбуждения элект 3 ромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключающийся в том,что в двух фиксированных точках вводят ток в землю, определяют положение эквипотенциальной линии вблизи точки ввода основного тока, вокруг которой располагают систему ввода дополнительного тока и устройство для осуществления .этого способа, содержащее источник тока, блоки управления и регуляторы 111 Недостатком этого способа является то, что он не может быть использован для возбуждения нестационарных 2 о электромагнитных полей путем пропускания в землю мощных импульсов токас паузами, так как в нем не предусматривается использование балластной нагрузки в паузах между импульсами тока.Наиболее близким для данного техни. ческого решения является способ воз" буждения нестационарных электромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключающийся в том, что пропускают импульсы тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположенные в непос" редственной близости от одного иэ ос новных заземлений, а во время пауз между импульсами тока к генератору подключают балластный резистор, рас" положенный непосредственно в кузове электроразведочной станции и устройство для осуществления этого способа, содержащее источник постоянного тока, переключатель полярности тока 1 выполненный в виде двух двухпозицион ных ключей, переключатель "нагрузка- балласт", выполненный в виде двух, двухпозиционных ключей, причем исток ник постоянного тока соединен с об20 3 9002 щим контактом первых ключей переключа 1 елей полярности тока и "нагрузка- балласт"а входные контакты ключей и переключателя полярности тока соединены с основными выходными шинами5 устройства 2).Однако недостаточная электробезопасность при работах с большими мощностями в виду того, что непосредственно в кузове станций, где ра ботает обслуживающий персонал, находится резистор балласта, который подключается к выходу источника тока в паузах между импульсами тока и на котором рассеивается мощность в 20-50 и более кВт. Так как станции работают в полевых условиях, то при высокой влажности возникают значительные утечки (балласт не может быть выполнен герметичным, так как на нем рассеивается громадная мощность и необходима вентиляция воздуха), что грозит персоналу. поражением током.Кроме того, балласт выполнен в виде проволочного сопротивления, величина которого при нагреве существенно изменяется, В виду этого даже при точно подобранном в исходном режиме равенстве сопротивлений питающей линии и балласта к моменту окончания паузы эти сопротивления 1 рка" зываются различными, поэтому после переключения источника тока с балласта на нагрузку в питающей линии М режим стабилизации тока устанавливается в течение 1-2 с из-за большой инерционности мощных генераторов постоянного тока, вращаемых двигателем автомобиля. Устройство оказывается сложным и громоздким из-за обязательного включения в его состав40 балласта, который должен быть расчитан на мощность 50-100 кВт, и по размерам превышает все электронные блоки станции,Цель изобретения " обеспечение электробезопасности обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 и более, стабильности тока непосредственно после50 его включения.Для достижения этой цели в известном способе возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке, заключающемся в том, 55 что пропускают импульсы тока в землю через два основных заземления и до" палнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от одного из основных заземлений, пропускают ток во время пауз между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока через о,-но из основных заземлений и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от этого основного заземления.Также поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное и дополнительные заземления в паузах между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока разной полярности.В известном устройстве для осуществления способа, содержащем источник постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, переключатель "нагрузка-балласт", выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, причем источник постоянного тока соединен с общим контактом первых ключей переключателей полярности тока и "нагрузка-балласт", а входные контакты ключей переключателя полярности тока соединены с основными выходными шинами устройства, одна из основных выходных шин соединена с общим контактом второго ключа переключателя "нагрузка-балласт") а нормально замкнутый входной контакт второго ключа переключателя "нагрузка-балласт", соединен с нор" мально разомкнутым входным контактом первого ключа этого переключателя и со вспомогательной выходной шиной устройства.На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.Устройство содержит источник 1 постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей 2 и 3, переключатель "нагрузка-балласт"выполненный в виде двух двухпозиционных ключей 4 и 5, причем источник 1 постоянного тока соединен с общим контактом первых ключей 2 и 4 переклюцателей полярности тока и ,"нагрузка-балласт", входные контакты ключей 2 и 3 соединены между собой и подключены к основным выходным шинам 6 и 7 устройства, шина 6 соединена также с общим контактом ключа 5, а нормально замкнутый входной контакт ключа 5 и нормально раИсточник поля в виде заземления 6,подклюценного к одному из полюсов источника 1, и двух расположенных поразные стороны на малом расстояниизаземлений 8 и 9, соединенных с дру"гим полюсом источника 1, можно рас.сматривать с высокой точностью в виде двух диполей с равными и противо"положно направленными моментами. Приэтом заземления 8 и 9 можно располагать либо перпендикулярно линии 6-7,либо вдоль линии 6-7 и тем самым пол"ностью компенсировать в точках измерений влияние одного диполя обратнымвлиянием другого диполя.При работе в режиме разнополярныхимпульсов тока, пропускаемых в лиНии6-7, во время пауз также поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное заземление6 и дополнительные заземления 8 и 9Благодаря этому в процессе накопления результатов измерений (предпочтительно за четное число импульсов)влияние тока, протекающего через заземление 6, 8 и 9 полностью и автоматически скомпенсируется даже в точках, расположенных вблизи заземления 6,Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом. 5 9002зомкнутый контакт ключа ч соединенымежду собой и со вспомогательной выходной шиной устройства, котораяподключена к дополнительным заземлен,ям 8 и 95Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.На исследуемом участке землив двух фиксированных точках 6 и 7вводят в землю ток в режиме импуль Осов тока с паузами. В непосредственной близости от одной из точек, например 6, где располагается генераторная установка, оборудуют доПолнительные заземления 8 и 9. Во 15время пропускания импульсов токав линию 6-7 дополнительные заземления 8 и 9 соединяют с заземлением6 или используют для стабилизациивеличины возбуждающего тока. Как Юправило, расстояние между заземлениями 6, 8 и 9 не превышает 10 м,поэтому данное сложное заземлениена расстоянии, превышает 100 м, может рассматриваться как единое 25точечное заземление. В соответствиис правилами техники безопасности,участок, на котором располагаются заземления б, 8 и 9, а также 7 огораживаются, что надежно защищает обслу живающий персонал от случайного поражения током. Сопротивление цепи,включающей заземления 7 и параллельно соединенные заземления б, 8 и 9подбирается близким к сопротивлениюцепи, включающей заземление б и па"раллельно соединенные заземления 8и 9 (практически это не представляеттрудности, так как в первом случаев питающую цепь добавляется сопротив-ление проводов питающей линии, вели"чина которого соизмерима с сопротивлением заземления, например 7),После пропускания импульса тока заданной длительности в течение 1 мин, ток в линии 6-7 выключают , а источник постоянного тока подключают к цепи состоящей из заземления 6 и параллельно соединенных заземлений 8 и 9. Стабилизатор тока поддерживает и в этой цепи ту же величину тока, который перед этим использовался для возбуждения нестационарного поля. В паузах между импульса 55 ми тока производится измерение электрической компоненты поля, направленной вдоль линии 6-7, Так как измеряемая компонента поля направ 37 4лена перпендикулярно линии 9-6-8,вдоль которой протекает ток в земле в паузе между импульсами, тоэтот ток не оказывает существенноговлияния на величину измеряемых сигналов,Это объясняется следующим образом.Перед пропусканием импульса возбуждающего тока через заземления 6 и 7 вточках измерений компенсируют естественную разность потенцйалов в этотже промежуток времени источник 1постоянного тока подключен к заземлениям 6, 8 и 9, поэтому сигнал оттакого источника поля скомпенсирован и останется скомпенсированнымв том случае, если в последующихпаузах между импульсами тока в цепи6-7 полярность подключения источника1 к заземлениям 6, 8 и 9 поддерживается постоянной. Ближайшая точка измерений располагается от заземленийне ближе, чем на расстоянии 100-200 м,поэтому сигнал от источника со значительно меньшими размерами оцень мал.0237 5 е формула изобретения 40143 90В режиме пропускания импульса возбуждающего тока ключи 2 - 5 устанавливаются в начальное положение (см,чертеж). При этом один из полюсов источника 1 через замкнутые контактыключа 2 подсоединяется к заземлению6, а через замкнутые контакты ключа5 " с дополнительными заземлениями7 и 9. Второй полюс источника 1 через замкнутые контакты ключей 4 и 3,соединяется с заземлением 7, т.е.источник 1 соединен с основными ивспомогательными выходными винамиустройства. В цепи 6-7 протекает импульс стабилизированного тока в течение заданного промежутка времени,например 1 мин, Затем переключатель"нагрузка-балласт" устанавливаетсяв положение "балласт", а ключи 2 и 3остаются в исходном состоянии, Приэтом второй полюс источника 1 токаотключается от заземления 7, а дополнительные заземления 8 и 9 отключаются от заземления 6 и подключаютсяко второму полюсу источника 1. В те"чение паузы ток протекает от заземления Ь к заземлениям 8 и 9. В концепаузы производится одновременное переключение переключателя полярноститока (ключи 2 и 3 устанавливаются вовторое положение) и переключагеля"нагрузка-балласт" (в исходное сос"таяние "нагрузка"). При этом первыйполюс источника 1 соединяется с заземлением 7, а второй полюс - с заземлением 6, 8 и 9 и нестационарноегюле возбуждается импульсом тока обратной полярности в течение заданйого промежутка времени. По окончании импульса тока вновь одновременно переключаются ключи 2 и 3 висходное состояние, а ключи 4 и 5устанавливаются в положение "балластПри этом ток вновь протекает от за"земления 6 к заземлениям 8 и 93Аналогично устройство работает и в последующих циклах.Технико-экономическая эффективность применения данного технического решения заключается в обеспечении электробезопасности обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 В и более. Благодаря тому, что в течение пауз между импульсами возбуждающего тока не требуется пропускать ток через балластный блок, находящийся внутри иэмери" тельной лаборатории, что позволяет исключить возможное поражение персонала током.Кроме того, стабилизация тока осуществляется непосредственно с момента его включения, то позволяет осуществить измерение переходных характеристик ВП, начиная с ранних стадий (с единиц-десятков миллисекунд), что очень важно при выполнении ис" следований для целей гидрогеологии и инженерной геологии. 1, Способ возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке, заключающийся в пропускании импульсов тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от одного из основных заземлений,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения злектробезопасности и обслуживающего персоналапри возбуждении полей импульсамитока в десятки ампер при напряжени ях до 500 В и более, а также стабильности тока непосредственно после его включения, дополнительно пропускают ток во время пауз между импульсами возбуждающего нестационарноеполе тока через одно из основных заземлений и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от этого основного заземления,2, способ по и. 1, о т л и ч а ю- ч щ и и с я тем, что поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное и дополнительные заземления в паузах между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока разной полярности.3 Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее источник постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, переключатель "нагрузка-балласт", выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, причем источник постоянного тока соединен с общим контактом первых ключей переключателей полярности тока и "нагрузка-балласт", а входные контакты ключей переключателя полярности ток соединены с основными выходными винами устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, одна иэ900237 Составитель Е. ГородничевРедактор Н,Бобкова Техред Л. Пекарь . Корректор В.Бутяг Подпискомитета СССРи открытииаушская наб., д.4/ Заказ 12177/64 ВНИИ по 1130Тираж 718 Государственног лам изобретенийИосква, Ж,филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.,Проектная,4 основных выходных шин соединена собщим контактом второго ключа переключателя "нагрузка-балласт", а нормально замкнутый входной контакт второго ключа переключателя "нагрузкабалласт", соединен с нормально разомкнутым входным контактом первогоключа этого переключателя и со вспомогательной выходной шиной устройства.1 10 Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 2764181/18-25,кл, С 01 Ч 3/02, 1979.