Устройство искробезопасного электропитания

 

Изобретение относится к рудничным системам электропитания и может быть использовано на предприятиях со взрывоопасной атмосферой, в том числе на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности. Цель изобретения - повышение КПД. Устройство содержит задающие генераторы 7,8, трансформатор 2 с первичной и вторичной обмотками, источник 1 постоянного тока, пороговые элементы 14,15, RS - триггер 22, опрон 17, транзисторы 3,4,5,6, переключающие отводы от первичной обмотки, стабилизаторы 9, 21 тока и напряжения, резисторный делитель напряжения 11,12, выпрямители 13,20, потенциометры 18,19 и элемент НЕ 23. Сигнал, пропорциональный току нагрузки, выделяется в виде падения напряжения на стабилизатор9 тока. Этот сигнал с помощью пороговых элементов 14, 15 сравнивается в уставками, заданными потенциометрами 18, 19. Результат сравнения фиксируется RS - триггером 22, который через оптрон 17 переключает задающие генераторы 7, 8 и одновременно изменяет коэффициент трансформации трансформатора 2, переключая отводы от первичной обмотки. В результате поддерживается оптиматльное соотношение между индуктивностью первичной обмотки трансформатора и частотой преобразования.Это позволяет уменьшить потери и повысить коэффициент полезного действия. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1470977 (51)4 F. 21 F 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 233 5 78/23-03 (22) 22.04.87 (46) 07 ° 04.89. Бюл. N - 13 (71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) П.В. Лаппо, В.Я, Песок и А.П. Берестецкий (53) 623.311.69 (088.8) (56) Лаппо П.В., Колчин Г.И. Искробезопасный электроразведочный генератор: Труды Всес. НИИ горн. геоМеханики и маркш.дела. — 1976, с. 53-58.

Вишняков А.Э. Типовая электрозвездочная аппаратура. — Л.: Недра, 1967, с. 128-132. (54) УСТРОЙСТВО ИСКРОБЕЗОПАСНОГО

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к рудничным системам электропитания и может быть использовано на предприятиях. со взрывоопасной атмосферой, в том числе на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности.

Цель изобретения — повышение КПД.

Устройство содержит задающие генераторы 7,8, трансформатор 2 с первичной и вторичной обмотками, источник

1 постоянного тока, пороговые элементы 14, 15, RS-триггер 22, оптрон

17, транзисторы 3,4,5,6, переключающие отводы от первичной обмотки,стабилизаторы 9, 21 тока и напряжения, 1470977 резисторный делитель напряжения 11, 12, выпрямители 13, 20, потенциометры 18, 19 и элемент НЕ 23. Сигнал, пропорциональный току нагрузки,.выделяется в виде падения напряжения на стабилизатор 9 .тока. Этот сигнал с помощью пороговых элементов 14, 15 сравнивается с уставками, заданными потенциометрами 18, 19. Результат сравнения фиксируется RS-триг1

Изобретение относится к рудничным системам электропитания и может быть использовано на предприятиях со взрывоопасной атмосферой, в том чис-: ле на предприятиях горной, нефтехи - 5 мической и газовой промышленности.

Цель изобретения — повышение коэф-, фициента полезного действия устройства.

На чертеже изображена функциональ- 10 ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, одна шина. питания которого подсоединена к средней точке первичной обмотки трансформатора

2, а другая шина питания соединена с эмиттерами транзисторов 3-6.Коллекторы транзисторов 5 и 6 соединены через первичную обмотку трансформатора 2, а базы подключены к выходам 20 первого задающего генератора 7,коллекторы транзисторов 3 и .4 соединяются через дополнительные отводы первичной обмотки трансформатора 2,базы этих транзисторов подключаются к выходам второго задающего генератора Bi

Во вторую обмотку трансформатора

2 последовательно включены стабилизатор 9 тока и нагрузка 10, параллельно со стабилизатором тока включен 30 резисторный делитель, состоящий из резисторов 11 и 12. К выводам резистора 12 подсоединены входы первого выпрямителя 13, положительный выход которого подключен к инверсному вхо- 35 ду первого порогового элемента 14, к прямому входу второго порогового элемента 15 и к одной из обкладок сглаживающего конденсатора 16, вто- рая обкладка конденсатора 16 подсое-. 40

1 гером 22, который через оптрон 17 переключает задающие генераторы ?,8 и одновременно изменяет коэффициент трансформации трансформатора 2, переключая отводы от первичной обмотки.

В результате поддерживается оптимальное соотношение между индуктивностью первичной обмотки тпансйооматооа и частотой преобразования.Этопозволяет уменьшить потери и повысить КПД.1 ил. диняется к отрицательному выходу первого выпрямителя 13, к средней точке дополнительной обмотки трансформатора 2, к катоду светодиода оптрона 17 и к первым концевым выводам потенциометров 18 и 19, Дополнительная обмотка трансформатора 2 подключена к входам второго выпрямителя 20, нагруженного на стабилизатор 21 напряжения, положительный выход которого соединен с .вторыми концевыми выводами потенциометров 18 и 19,подвижный контакт потенциометра 18 соединяется с прямым входом порогового элемента 14, а подвижный контакт потенциометра 19 — с инверсным входом порогового элемента 15.

Выход порогового элемента 14 присоединен к S-входу RS-триггера 22, а выход порогового элемента 15 к

его R-входу. Прямой выход RS-тригге/ра 22 соединен с анодом светодиода оптрона 17, выход приемника оптрона

17 подключен к входу управления первого задающего генератора 7 и к входу элемента. НЕ 23, выход которого соединяется с входом управления второго задающего генератора 8.

Устройство работает следующим образом.

В момент подключения источника постоянного тока напряжение на выходе стабилизатора 21 отсутствует,так как преобразователь напряжения не мгновенно выходит на заданный режим генерации прямоугольных импульсов.

Ток через светодиод оптрона 17 не протекает. На выходе приемника 17 устанавливается .напряжение логической "1". Таким образом, после вклю1470977 чения источника постоянного напряжения на входе управления задающего генератора 7 устанавливается сигнал логической "1", разрешая его работу,а на входе управления задающего генератора 8 — напряжение логического "0"..

Так,как задающий генератор 7 управляет транзисторами 5 и 6, на вторичной обмотке трансформатора 2 появля- 10 ется переменное напряжение, величина которого определяется полным числом витков в первичной обмотке трансформатора 2. На стабилизаторе 9 тока падает напряжение, обратно пропорциональное сопротивлению нагрузки 10.

При увеличеи и сопротивления нагрузки 10 напряжение, падающее на стабилизаторе 9 тока, уменьшается. При дальнейшем увеличении сопротивления 20 нагрузки 10 падение напряжения на стабилизаторе 9 ока становится близ-. ким.к нулю. Напряжение, снимаемое с резистора 12„ пропорционально падению напряжения на стабилизаторе тока. 25

Через выпрямитель 13 и сглаживающий конденсатор 16 напряжение, пропорциональное падению напряжения на стабилизаторе тока, попадает на инверсный вход порогового элемента 14 30 и прямой вход порогового элемента 15 °

На прямой вход порогового элемента

14 с вывода подвижного контакта потенциометра 18 подается напряжение, равное по величине минимальному падению напряжения на стабилизаторе 9 тока, при котором он еще сохраняет работоспособность.

При снижении напряжения на инверсном входе порогового элемента 14 40 относительно прямого на выходе порогового элемента устанавливается напряжение логической "1", переводя

RS-триггер 22 в положение, соответствующее напряжению логической 1 45 на его выходе. Через светодиод оптрона 17 начинает течь ток, достаточ-. ный для открывания приемника. оптрона

17, на выходе которого устанавливаи и ется напряжение логического - 0 запрещая работу задающего геиерато50 ра 7.

На выходе элемента -НЕ 23 устанавИ И ливается напряжение логической 1 разрешая работу задающего генератора

55 8, управляющего транзисторами 3 и 4, коллекторы которых подключены к дополнительным отводам первичной обмотки трансформатора 2. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора

2 повышается до величины, определяемой числом витков между дополнительными отводами первичной обмотки.

Соответственно увеличивается падение напряжения на стабилизаторе 9 тока

J и на выходе выпрямителя 13.

Напряжение на инверсном входе порогового элемента 14 становится больше, чем напряжение на его прямом входе, и на выходе устанавливается напряжение логического "0".

Величина напряжения, подаваемого с выхода подвижного контакта потенциометра 19 на инверсный вход порогового элемента 15, устанавливается такой, что при превышении падением напряжения на стабилизаторе 9 тока величины, определяемой как сумма напряжения на вторичной обмотке трансформатора 2, возникающего при работе задающего генератора 2, и минимального падения напряжения на стабилизаторе 9 тока, .необходимого для нормальной его работы, на выходе порогового элемента 15 устанавливается напряжение логической "1". При уменьшении сопротивления нагрузки

10 увеличивается падение напряжения на стабилизаторе 9 тока, напряжение на прямом входе порогового элемента

15 увеличивается и становится выше напряжения на его инверсном входе.

На выходе пор or овог о элемента 15 устанавливается напряжение логической

"1", RS-триггер 22 устанавливается в положение, соответствующее напряжению логического "0" на его выходе.

Ток через светодиод оптрона 17 уменьшается и на вьйоде приемника оптрона устанавливается напряжение логической "1", разрешающее работу задающего генератора 7 и через элемент

НЕ 23 запрещающее работу задающего генератора 8. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 уменьшается до величины, определяемой полным числом витков его первичной обмотки, падение напряжения на стабилизаторе тока уменьшается, уменьшая тем самым потери энергии и повышая КПД.

Таким образом, при работе устройства можно выделить два диапазона изменения сопротивления нагрузки 10.

При малых сопротивлениях нагрузки

10 напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 определяется пол-

14 70977

Составитель Г. Нунупаров

Редактор И. Горная Техред А. Кравчук . Корректор С. Шекмар

Заказ 1570/39 Тираж 410 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул; Гагарина, 101 ным числом витков первичной его обмотки и значительно меньше, чем при больших сопротивлениях нагрузки 10, когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 определяется числом витков между дополнительными отводами от его первичной обмотки.

Пр едлага емое уст р ойств о позволя ет уменыпить падение напряжения на стабилизаторе тока 9 при малых сопротивлениях нагрузки 10, что повышает

КПД. Кроме того, во всех случаях индуктивность рассеяния вторичной об мотки трансформатора остается неизменной, что имеет большое значение в искробез.опасных цепях ..

Соотношение частот задающих генераторов 7 и 8 определяется изменением числа витков коллекторных обмоток трансформатора.

Формула из обр ет ения

Устройство искробезопасного электропитания, содержащее источник постоянного тока, первый задающий генератор, выходы которого подключены к базам двух транзисторов, между коллекторами которых включена первичная обмотк а тра нсформат ор а, ср едня я т очка которого соединена с одной шиной источника постоянного тока, а эмиттеры транзисторов соединены с другой шиной источника постоянного тока, стабилизатор тока, включенный последовательно с нагрузкой и вторичной обмоткой трансформатора, первый выпрямитель. со сглаживающим конденсатором, подключенным к его выходу, дополнительную обмотку трансформатора, нагруженную на второй выпрямитель, соединенный со стабилизатором напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, в него

40 введены второй задающий генератор, два дополнительных транзистора, элемент НЕ, оптрон, RS-триггер, два пороговых элемента, резисторный делитель и два потенциометра, дополнительная обмотка трансформатора снабжена выводом от средней точки,а первичная обмотка трансформатора снабжена дополнительными отводами, причем входы резисторного делителя подключены параллельно стабилизатору тока, а выходы подсоединены к входам первого выпрямителя, первый выход которого соединен со средней точкой дополнительной обмотки трансформатора,с первыми концевыми выводами потенциометров и катодом светодиода оптрона, второй выход первого выпрямителя соединен с инверсным входом первого порогового элемента и с прямым входом второго порогового элемента, прямой вход первого порогово,ro элемента и инверсный вход второго порогового элемента подключены к выводам подвижных контактов потенциометров, вторые концевые выводы которых объединены и, подключены к положительному выходу стабилизатора на-пряжения, выходы первого и второго пороговых элементов подключены соответственно к S- u R-входам RS-триггера, выход которого соединен с анодом светодиода оптрона, выход фотоприемника которого подключен к входу управления первого задающего генератора и через элемент НЕ к входу второго задающего генератора, выходы которого подключены к базам дополнительных транзисторов, коллекторы которых соединены .с дополнительными отводами первичной обмотки трансформатора, а эмиттеры с второй шиной источника постоянного тока.