Устройство обеспечения искробезопасности

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3919647/22-03 (22) 02.07.85 (46) 15.11.86. Бюл. У 42 (71) Украинский филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Г.Н.Алехин (53) 621. 311. 69 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 723186, кл. Е 21 F 9/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 750110, кл. E 21 F 9/00, 1977 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 950927, кл. Е 21 F 9/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ (57) Изобретение относится к искробезопасным системам электропитания.

Цель изобретения — увеличение искробезопасной выходной мощности и повышение надежности искрозащиты. Устройство содержит включенные последовательно с нагрузкой 15 ограничи1

„.SU„, 270373 А1 (51)4 Е 21 F 9/00, Н 02 Н 3/00 тельный 1 и измерительный резисторы (Р), тиристор (Т) 2, включенный параллельно нагрузке 15, генератор 3 тока, шунтирующий транзистор (ШТ) 4, два транзистора 5 и 6, источник опорного напряжения на элементах 11 и 12, делитель напряжения на P 13 и 14 и токоэадающие P 8, 9 и 10. Генератор

3 обеспечивает необходимый ток для срабатывания Т 2, не зависящий от температуры. Это достигается при следующем соотношении сопротивлений Р 8, 9 и 10: 1/Р =1/Р +1/Р . Срабатывание

Т 2 зависит также и от состояния ШТ 4.

При включенном ШТ 4 он не срабатывает.

Открытый током базы ШТ 4 шунтирует управляющий переход Т 2, который находится в выкпюченном состоянии. При увеличении тока нагрузки 15 ток базы

ШТ 4 уменьшается. При его значении, близком к нулю, ШТ 4 запирается, а

Т 2 включается. Ток срабатывания зависит от питающего напряжения. При его увеличении ток срабатывания уменьшается и наоборот. 2 ил.

1270373

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в искробезопасных системах электропитания на предприятиях со взрывоопасной атмосферой, в том числе на пред- 5 приятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности.

Цель изобретения — увеличение искробезопасной мощности и повышение надежности устройства. 10

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства обеспечения ис кробеэопасности; на фиг.2 — зависимость искробеэопасного тока от напряжения для метано-воздушной. смеси. 15

Устройство обеспечения искробеэ- опасности содержит ограничительный резистор 1, тиристор 2, генератор тока 3, шунтирующий транзистор 4, транзисторы сравнения 5 и 6, измери- 20 тельный резистор 7, токозадающие резисторы 8 — 10, источник опорного напряжения на элементах 11 и t2, делитель напряжения 13 и 14, нагрузку

15. Ограничительный резистор 1, изме- 25 рительный резистор 7 и нагрузка 15 включены последовательно в контролируемую цепь. Тиристор 2 подключен параллельно выходной цепи устройства.

Генератор тока 3 включен между анодом щ и управляющим электродом тиристора 2.

Шунтирующий транзистор 4 коллектором подключен к управляющему электроду тиристора 2, эмиттер транзистора. 4 соединен с катодом тиристора 2, эм35 митерами транзисторов сравнения 5 и

6 и выводом измерительного резистора

7. База транзистора 4 соединена с коллектором транзистора сравнения 5 и через токозадающий резистор 8 с источником опорного напряжения 11 и

12, который подключен параллельно тиристору 2. База транзистора сравнения 5 соединена с базой и коллектором транзистора 6 и через токоза45 дающий резистор 9 с делителем напряжения 13 и 14 и через токозадающий резистор 10 с выводом измерительного резистора 7.

Устройство работает следующим образом.

Генератор тока 3 обеспечивает ток, необходимый для срабатывания тиристора 2, но его срабатывание также зависит от состояния шунтирующего транзистора 4. Если транзистор 4 находится в состоянии "включено", то ток генератора 3 отводится транзистором 4 и срабатывания не происходит.

Базовый ток 134 транзистора 4 определяется выражением

Vоп 0 В (T) 2 — 1, R

6 к 04 3 <4 U э (Т) 1 gyix Rx о уЕ (Т (R q+R к )К

1 где U„ — напряжение на тиристоре 2;

К, К, Рю, R, К, — сопротивление резисторов 7, 9, 10, 13, 14 соответственно;

Е ы„ — ток нагрузки 15.

Кроме того 1, =1 +IF +В Ig где

Ij, Ig — базовые токи транзйсторов

5 и б; 86 — коэффициент усиления по току транзистора б. Учитывая, что

Ig = Ig, тогда ток 1, =Ig (2+86) .

Обычно Вб»2 и I< =Вб Ig .Отсюда

II определяем Ig =--. Ток коллектора

86 транзистора Ек равен у

R

86 где  — коэффициент усиления по току транзистора 5;

Обеспечив 85©86, получаем I I

Тогда для тока базы транзистора 4 можно записать

Пв К44 П эБ (Т) По ПэБ (Т)

Ig

4 Кв Кв

Екьм Rr U зЕ (Т) (К„. +К„4 ) Кр КаУ

Rio K c

1 1 1

При — +--=-- ток базы транзистора 4

R9 Кю Rt не зависит от температуры и ранен

Uоп U4 К<4 Iay>x Rz ь 4 R (К . +К„4)Кз R(Транзистор 4 открыт током базы и шунтирует управляющий переход тиристора 2, который при этом находится в выключенном состоянии, При где U „ — опорное напряжение;

U b (T) — прямое падение напряжения на переходе база-эммитер, зависящее от температуры (T);

R — сопротивление резистора 8;

1 — ток коллектора транзистора 5.

Ток I,, текущий к базам транзисторов 5 и 6, равен сумме токон резисторов 9 и 10 и равен

U и ) 1270373 увеличении I„„„, ток 1 уменьшается, и при его значении, близком к нулю, транзистор 4 запирается и тиристор 2 включается.

Ток срабатывания можно определить иэ полученного уравнения при Iñ "-0

О4

Uon R

I с1 К7 В кю

+R, )

Rio

R =------- -и

R(y Ug

Rq Rz (R л

Если выбрать Rq=R O, тогда уравнение принимает вид

2Uon Un Ri с Г Rq,(Р,1 +R«) Ток срабатывания I зависит от величины питающего напряжения U

При увеличении U„ ток срабатывания уменьшается, при уменьшении U„ òîê увеличивается.

Допускаемый искробеэопасный так определяется при заданном напряжении по экспериментальным кривым, приведенным в ГОСТ 22782.5-78. Часть кривой искробезопасности I=f(U) в линейном масштабе для метана-воздушной д смеси и активной нагрузке приведена на фиг.2, В известных устройствах с изменяющимся выходным напряжением ток ограничивается на уровне, соответствующем максимальному значению напряжения. Например, для диапазона 60В100В, выходной ток ограничивается на уровне 0,08 А (прямая 1).

Так как в известных устройствах ток ограничения не изменяется при изменении выходного напряжения, то выходная искробеэопасная мощность на нижней границе диапазона 60В составляет 60 В х 0,08 А=4,8 Вт, что значительно меньше возможной (60 Вх0, 18 A=

10,8 Вт (по кривой I=f(U).

Формула изобретения

Устройства обеспечения искробезопасности, содержащее измерительный резистор, включенный последовательно с нагрузкой, тиристор, включенный параллельно нагрузке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения искробезапасности мощности и повышения надежности, в него введены генератор тока, шунтирующий транзистор, первый и второй транзисторы сравнения, источник опорного напряжения, делитель напряжения, токозадающие резисторы, причем шунтирующий транзистор коллектором подключен к управляющему электроду ти- ристора, а база подсоединена через первый токаэадающий резистор к источнику опорного напряжения, и к коллектору первого транзистора сравнения, который базой подсоединен к коллектору и базе второго транзистора сравнения, а также к второму и третьему токозадающим резисторам, другие выводы которых подключены соответственно. к средней точке делителя напряжения и первому выводу измерительного резистора, второй вывод которого подключен к точке соединения эмиттеров, транзисторов с катодом тиристора, а генератор тока включен между анодом и управляющим электродом тиристора.

Устройство позволяет сформировать зависимость уравнения ограничения выходного тока от напряжения, показанную на фиг.2 прямой 2. Это приводит к тому, что при уменьшении выходного напряжения увеличивается искробезопасная мощность за счет увеличения тока ограничения. Для рассматри- 5О ваемого случая выходная искробезопасная мощность при напряжении 60 В составляет 60 В О, 128 А = 7,6 Вт, что в 1,6 раза превышает искробеэопасную мощность, реализуемую в известных устройствах.

При напряжении менее 40 В крутизна кривой искробезопасности (ГОСТ 22782578) увеличивается, следовательно, возрастает эффективность устройства.

Высокая температурная стабильность порога срабатывания и обеспечение нормированного тока управления тиО ристором определяет повышение надежности устройства.

Наиболее эффективно устройство может быть использовано в искробеэопасных источниках питания с изменяемым вйходным напряжением, например, в шахтных электроразведочных генераторах, входящих в комплект геофизической аппаратуры. При этом, расширяются функциональные воэможности аппаратуры и улучшаются ее энергетические параметры.

1ИО373 аов

002

4ь2. 2

Составитель И.Назаркина

Редактор И.Сегляник Техред И.Верес Корректор Е.Рошко

Заказ 6216/31 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4