Искробезопасный источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания аппаратуры, эксплуатируемой во взрывоопасных средах предприятий горной и химической промышленности. Цель - повышение искробезопасной мощности при электропитании нагрузок с большой кратностью пускового тока. Устройство содержит основной 1 и дополнительный 2 выпрямители, узел 3 искрозащиты, генератор импульсов 15 и устройство 23 плавного ввода. С подачей напряжения на вход конденсатор 27 плавно заряжается через резисторы /Р/ 31, 32 до напряжения стабилизации стабилитрона 28 за время, определяемое постоянной времени Р 32. Коллекторный ток транзистора (Т) 30 также плавно возрастает от нуля до значения, заданного параметрами стабилитрона 28 и Р 29. Стабилитрон 28, Т 30 и Р 29 образуют стабилизатор тока, ограничивающий ток через стабилитрон 33 и Р 35. При плавном нарастании коллекторного тока Т 30 напряжение на Р 35 и базе Т 4 плавно нарастает, последний открывается, обеспечивая плавное нарастание тока и напряжения на нагрузке 5. При перегрузке или коротком замыкании выхода источника напряжение на измерительном Р 12 возрастает, тиристорный оптрон 13 открывается и закрывает Т 4. Напряжение на выходе источника и ток через Р 12 исчезают, но оптрон 13 удерживается в открытом состоянии за счет токов цепей управления Т 21 и 24. Открывшийся оптрон 13 переводит Т 21 и 24 в состояние насыщения. Открытый Т 24 разрежает конденсатор 27 и закрывает Т 21, подготавливая устройство к повторному включению. При аварийном отключении нагрузки Т 6 открывается импульсом с дросселя 9, а Т 4 закрывается, предотвращая искрение в месте обрыва. Соединение базы Т 6 через Р 10 с эмиттером Т 8 и наоборот увеличивает чувствительность защиты и величину искробезопасной мощности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 Е 21 F 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4483602/24-03

;22) 04.07.88 (46) 30.05.90. Бюл. М- 20 (71) Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин "Автоматгормаш (72) А.П.Ефремов, Б.М.Кириченко, А.В.Бахмут и В.П,Диденко (53) 621.311.69 (088.8) (56) Авторское свидетельст.)о СССР

11) 1227819, кл. Е 21 F 9/00, 1984. (54) ИСКРОБЕЗОПАСНЬ)И ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания аппаратуры, эксплуатируемой во взрывоопасных средах предприятий горной и химической промышленности. Цель — повышение

„„SU(ii) 15 798

2 искробезопасной мощности при электропитании нагрузок с большой кратностью пускового тока. Устройство содержит основной 1, и дополнительный 2 выпрямители, узел 3 искрозащиты, генератор импульсов 15 и устройство 23 плавного ввода, С подачей напряжения на вход конденсатор 27 плавно заряжается через резисторы (P) 31 32 до напряжения стабилизации стабилитрона

28 за время, определяемое постоянной времени P 32. Коллекторный ток транзистора (Т) 30 также плавно возрастает от нуля до значения, заданного параметрами стабилитрона 28 и Р 29.

Стабилитрон 28, Т 30 и Р 29 образуют стабилизатор тока, ограничивающий ток через стабилитрон 33 и Р 35. При плавном нарастании коллекторного тока

Т 30 напряжение íà P 35 и базе Т 4 плавно нарастает, последний открывается, обеспечивая плавное нарастание

1567798

35 тока и напряжения на нагрузке 5. При перегрузке или коротком замыкании выхода источника напряжение на измерительном P 12 возрастает, тиристорный оптрон 13 открывается и закрывает Т 4. Напряжение на выходе источник» н то: через P 12 исчезают, íî опгрон 13 удерживается в открытом сос-..нин за счет токов цепей управления Т 21 и 24 ° Открывающийся оптрон

t3 переводит Т 21 и 24 в состояние

Изобретение относится к электротехнике и может быть. использовано для электропитания аппаратуры, эк- 20 сплуатируемой во взрывоопасных средах, предприятий горной и химической промышленности.

Целью изобретения является повышение искробезопасной мощности при 25 электропитании нагрузок с большой кратностью пускового тока.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, Устройство содержит основной 1 и дополнительный 2 выпрямители, узел 3 искрозащиты на первом транзисторе 4, коллектор которого подключен к первому выводу основного выпрямителя 1, эмиттер транзистора 4 подключен к первому выводу нагрузки 5 (лампы накаливания фары), база транзистора 4 подключена к коллектору четвертого транзистора 6 и через первый диод 7 коллектору третьего транзистора 8, 40 эмиттер которого подключен к первому выводу дросселя 9, второй вывод которого подключен к второму выводу нагрузки 5 и эмиттеру транзистора 6, база которого через восьмой резистор

10 соединена с первым выводом дросселя 9, второй вывод которого через девятый резистор 11 соединен с базой транзистора 8, эмиттер которого соединен с первым выводом второго резис 50 тора 12 и первым выводом тиристорного оптрона 13, второй вывод которого соединен с вторым выводом основного выпрямителя 1, вторым выводом резистора 12 и третьим выводом тиристорного оптрона 13, четвертый вывод которого через второй диод 14 соединен с базой транзистора 4, генератор 15 импульсов, собранный на пятом траннасыщения. Открытый Т 24 разряжает конденсатор 27 и закрывает Т 21, подготавливая устройство к повторному включению. При аварийном отключении нагрузки Т 6 открывается импульсом с дросселя 9, а Т 4 закрывается, предотвращая искрение в месте обрыва. Соединение базы Т 6 через P 10 с эмиттером Т 8 и наоборот увеличивает чувствительность защиты и величину . искробезопасной мощности. 1 ил. зисторе 16, эмиттер которого соединен с первым выводом третьего резистора

17 и первым выводом первого конденсатора 18, второй вывод которого соединен с четвертым выходом тиристорного оптрона 13 и через третий диод 19 и четвертый резистор 20 — с базой шестого транзистора 21, коллектор которого соединен с вторым выводом резистора 17, а змиттер — с коллектором транзистора 4 и через резистор

22 с одной из баз транзистора 16, вторая база которого соединена с вторым выводом основного выпрямителя 1, устройство плавного ввода 23, собранное на седьмом транзисторе 24, база которого через пятый резистор 25 и четвертый диод 26 соединена с четвертым выводом тиристорного оптрона

13, а эмиттер транзистора 24 соединен с первым выводом второго конденсатора 27, первым выводом первого стабилитрона 28, первым выводом дополнительного выпрямителя 2, первым выводом первого резистора 29, второй вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора 30, база которого соединена с вторым выводом стабилитрона 28, коллектором транзистора

24, через шестой резистор 31 с вторым выводом конденсатора 27, а через резистор 32 — с вторым выводом основного выпрямителя, и второй стабилитрон 33, конденсатор 34, резистор 35, причем первый вывод последнего соединен с базой транзистора 4, второй вывод — с эмиттером транзистора 6 и первым выводом стабилитрона 33, третий вывод резистора 35 соединен с. вторым выводом стабилитрона 33, коллектором транзистора 30 и первым выводом конденсатора 34, второй вывод

1567798

50 а

55 которого соединен с вторым выводом основного выпрямителя 1.

Устройство работает следующим образом.

С подачей напряжения на вход источника питания конденсатор 27 плавно заряжается через резисторы 31, 32 до напряжения стабилизации стабилитрона 28 за время, определяемое постоянной времени R 32 С 27, при этом коллекторный ток транзистора 30 также плавно возрастает от нуля до значения, заданного параметрами стабилитрона 28 и резистора 29. На транзисторе 30, стабилитроне 28 и резисторах 29, 30 выполнен стабилизатор тока, ограничивающий ток через стаби литрон 33 и резистор 35.

При плавном нарастании коллекторного тока транзистора 30 напряжение на резисторе 35, а следовательно, и на базе транзистора 4 плавно нарастает, и транзистор 4 также плавно открывается, отчего ток и напряжение на нагрузке 5 также плавно нарастают, разогревая нить лампы накаливания фары. Время плавного нарастания напряжения на нагрузке 5 выбрано таким, чтобы обеспечить разогрев лампы и вывести ее в нормальный режим рабаФы. Стабилизация напряжения на базе транзистора 4 стабилитроном 33 позволяет при повышении напряжения питающей сети ограничить напряжение на необходимом уровне, устанавливаемом резистором 35.

При перегрузке или коротком замыкании выхода источника напряжение на измерительном резисторе 12 возрастает, тиристорный оптрон 13 открывается и закрывает транзистор 4, подключая его базу через раэвяэывающий диод 14 к минусовому выводу основного выпрямителя 1.

Напряжение на выходе источника и ток через резистор 12 исчезают. Но тиристорный оптрон 13 удерживается в открытом состоянии за счет токов цепей управления транзисторов 21 и 24, которые подключаются к аноду тиристор оптрона 13 через развязывающие диоды

19 и 26 оответственно. Открывающийся оптрон открывает транзисторы 21 и 24, переводя их из режима отсечки в режим насьпцения.

Открытый транзистор 24 разряжает времязадающий конденсатор 27 через резистор 21 и закрывает транзистор

31, подготавливая таким образом устройство к повторному включению с пла вным изменением напряжения на нагрузке, т.е. к исходному состоянию.

Открытый транзистор 21 образует цепь заряда конденсатора 18 через резистор 17 и открытый тиристор оптрона

13, Конденсатор 18 медленно заряжается от основного выпрямителя 1 до напряжения срабатывания однопереходного транзистора 16 за время, определяемое постоянной времени R 17 С 18. Однопереходный транзистор открывается, и напряжение конденсатора 18 обратной полярности прикладывается к открытому тиристору оптопары 13 и закрывает его. При этом закрываются транзисторы 21 и 24, конденсатор 27 начинает плавно заряжаться и т.д., как описано вьппе. Если перегрузка или короткое замыкание выхода источника не устранены, то весь процесс работы устройства в режиме перегрузки или короткого замыкания повторяется многократно до устранения перегрузки или короткого замыкания. В режиме перегрузки или короткого замыкания устройство может находиться неограниченно .долго, т.е. до устранения перегрузки или короткого замыкания, после чего устройство выходит на нормальный режим.

При аварийном отключении нагрузки (обрыв жилы питания фары) транзистор

6 открывается энергией дросселя 9, запасенной во время работы фары, а транзистор 4 полностью закрывается, предупреждая появление опасной искры в месте разрыва питающей жилы. Время отсутствия напряжения на выходе источника определяется временем разряда предварительно запасенной энергии дросселя 9 через резистор 10 и эмиттерный переход транзистора 6 и временем заряда. конденсатора 34 коллекторным током транзистора 30. После разряда дросселя 9 транзистор 6 закрывается, конденсатор 34 плавно заряжается коллекторным током транзистора 30, транзистор 4 плавно открывается, и на выходе источника появляется напряжение.

При подключении нагрузки 5 к выходным контактам источника, находящимся под напряжением, транзистор 8 кратковременно открывается, разряжая конденсатор 34 и закрывая транзистор

4. Напряжение на выходе кратковре-.

1567798 менно исчезает, транзистор 8 закрывается, и напряжение на нагрузке нарастает за счет заряда конденсатора 34. Таким образом, при коммутациях в цепи нагрузки 5 схема искрозащиты по скорости изменения тока нагрузки кратковременно отключает источник от нагрузки 5, предупреждая появление разряда на месте разрыва питающей жилы.

Включение транзисторов 6 и 8 происходит через резисторы 10 и 11 в отличие от прототипа, где включение этих транзисторов осуществляется через резистор и диод, что уменьшает чувствительность искрозащиты эа счет падения на диоде ° Уменьшение чувствительности искрозащиты равносильно уменьшению искробеэопасности мощнос;и.

Введение транзистора 21 в цепь заряда конденсатора 18 генератора 15 исключает работу его при закрытом тиристоре оптрона 13, так как сопро- 25 тивление закрытого транзистора зна-чительно больше, чем сопротивление утечек однопереходного транзистора, и конденсатор 18 разряжен. Это позволило построить однокаскадную схему 30 защиты по току (тиристор оптрона 13 через диод 14 соединен с базой управляемого транзистора 4).

Соединение базы транзистора 6 через резистор 10 с змиттером транзистора 8 и наоборот увеличивает чувствительность защиты с индуктивным датчиком за счет исключения диода во входной цепи транзисторов 6,8, что позволило увеличить величину искро- 40 безопасной мощности.

Данный источник питания обеспечивает электропитание фар с лампой накаливания А24-55-50 (мощность 55 Вт, суммарная мощность двух каналов 45

110 Вт) для проходческих машин, что позволяет повысить безопасность применения систем рсвещения в шахтных условиях.

Данный искробезопасный источник 0 позволяет питать фару стабилизированным напряжением, обеспечивает искробеэопасные параметры, что позволяет повысить безопасность применения систем освещения в шахтных условиях.

Формула изобретения

Искробеэопасный источник питания, содержащий основной и дополнительный выпрямители, первый транзистор, коллектор которого подключен к положительному выводу основного выпрямителя, а эмиттер соединен с первым выводом нагрузки, второй транзистор, эмит. тер которого соединен с одним из выводов первого резистора, третий и четвертый транзисторы, эмиттеры которых соединены между собой через дроссель, соединенный с отрицательной шиной основного выпрямителя последовательно с вторым резистором, параллельно которому подсоединен светодиод тиристорного оптрона, пятый транзистор, к эмиттеру которого подключены один из выводов третьего резистора и первого конденсатора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения искробезопасной мощности при электропитании нагрузок с большой кратностью. пускового тока, он снабжен двумя транзисторами, двумя стабилитронами, четырьмя диодами, шестью резисторами и вторым конденсатором, причем коллектор третьего транзистора соединен с базой первого транзистора через первый диод, анод тиристора тиристорного оптрона соединен с базой первого транзистора через второй диод, другой вывод третьего резистора подключен к коллектору шестого транзистора, эмиттер которого подключен к коллектору первого транзистора, база шестого транзистора через четвертый резистор и третий диод соединена с анодом тиристора тиристорного оптрона, другим выводом первого конденсатора и одним иэ выводов четвертого диода, другой вывод которого через пятый резистор подключен к базе седьмого транзистора, эмиттер которого соединен с катодом первого стабилитрона, первым выводом второго конденсатора, другим выводом первого резистора и положительным выводом дополнительного выпрямителя, коллектор седьмого транзистора подключен к аноду первого стабилитрона, базе второго транзистора и через шестой резистор к второму вь:воду второго конденсатора, коллектор второго транзистора подключен к катоду второго стабилытрона и первому выводу седьмого резистора, второй вывод которого соединен с анодом второго стабилитрона, эмиттером четвертого транзистора и вторым выводом нагрузки, подвижный кон-.акт седьмого резистора соединен

Составитель Г,Нунупаров

Техред Л.Сердюкова

Редактор M.ÖHòêèíà

Корректор Э.Лончакова

Заказ 1311 Тирам 374 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

9 1567798 I0 с базой первого транзистора, а база тьего транзистора, база которого чечетвертого транзистора через восьмой рез девятый резистор соединена с змит . резистор соединена с эмиттером тре- тером четвертого транзистора.