Искробезопасный блок питания

 

О П И С А Н И Е ()675193

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалист ичесюи

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.01.76 (21) 2315927/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

E 2l F 9/00

Гасударственный квинтет

СССР вв делам нэаарвтенкй и еткрытий (53) УДК 621.316..57 (088.8) Опубликовано 25.07.79. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 03.08.79 (?2) Авторы изобретения

А. Т. Ерыгин, В. В. Давыдов и В. П. Яковлев

Сектор физико-технических горных проблем института физики

Земли им. О. Ю. Шмидта АН СССР (71) Заявитель (54) ИСКРОБЕЗОПАСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Изобретение предназначено для питания энергоемких систем автоматики, работающих во взрывоопасных средах, и может быть использовано в игольной, химической и других отраслях промышленности.

В энергоемких системах автоматики, работающих во взрывоопасных средах, применяют блоки питания, обеспечивающие искробезо п а с ность.

Известно устройство обеспечивающее искробезопасность цепи нагрузки за счет шунтирования сосредоточенных индуктивных элементов искрогасящими шунтами (1).

Его недостаток заключается в том, что шу нты не позволяют ограничить энергию, накопленную распределенными индуктивностями линии связи.

Известен блок питания, обеспечивающий ограничение тока нагрузки и изоЛяцию разрядного промежутка от энергии источника питания при возникновении к. з. нагрузки (21

Однако искробезопасная мощность такого источника всегда меньше допустимой искробезопасной мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является искробезопасный блок питания, обеспечивающий изоляцию разрядного промежутка при возникновении аварийного разряда за счет закорачивания источника питания по сигналу о начале разряда.

Он содержит источник постоянного тока, узел защиты с измерительным резистором, шунтирующим тиристором и датчиком начала коммутационного разряда. иЛунтирующий тпгистор сраоатывает в момент начала аварийного разряда и остается включенным в течение всей длительности разряда (3J.

Однако такой блок не позволяет значительно увеличить иекробезопасную мощность из-за того, что шунтирующий тиристор под действием ЭДС источника постоян ного тока остается открытым в течение всей длительности разряда, в результате чего энергия, запасенная в распределительных индуктивных элементах цепи, полностью выделяется в разрядном промежутке, несмотря на то, что к тиристору приложена ЭДС

>О самоиндукции запирающей полярности.

Кроме того, необходимость испытаний такого источника в случае его включения на короткозамкнутую нагрузку приводит к тому, что величина реактивной энергии. про675193 порциональная квадрату тока нагрузки, будет выше, чем при нормальном питании нагрузки, что соответственно приводит к снижению допустимой искробезопасной мощности такого источника питания.

Целью изобретения является повышение искробезопасной мощности и исключение режима включения источника на короткозамкнутую нагрузку.

Это достигается тем, что в предложенном искробезопасном блоке питания, содержащем источНик постоянного тока, узел защиты с измерительным резистором и датчик начала коммутационного разряда, узел защиты дополнительно снабжен управляющим тиристором, первым тиристорным выключателем, состоящим из основного и запирающего тиристоров, вторым тиристорным выключателем, состоящим из включающего и шунтирующего тиристоров, ограничительного и измерительного резисторов, пороговым элементом, состоящим из динистора, разделительных диодов, резистора и дифференцирующей цепи, причем основной тиристор первого выключателя, измерительный резистор, включающий тиристор второго выключателя, и датчик начала коммутационного разряда включены последовательно и соединены с выводом для подключения нагрузки, ограничительный резистор подключен параллельно включающему тиристору, катод шунтирующего тиристора соединен с катодом включающего тиристора, а анод через диод и эталонное сопротивление — с общей плюсовой шиной блока питания, являющейся вторым вывоLoM для подключения нагрузки, к которому анодом подключен динистор порогового элемента, связанный через один разделительный диод и резистор с анодом, а через другой разделительный диод и дифференцирующую цепь — с управляющим электродом включающего тиристора.

На чертеже представлена схема блока питания.

Блок состоит из источника 1 постоянного тока, узла 2 защиты с измерительным резистором 3 и датчиком 4 начала коммутационного разряда. В узел защиты входят первый тиристорный выключатель 5 и второй тиристорный выключатель 6 с ограничительным резистором 7 и измерительный динистор 8 с развязывающей схемой на диодах 9. 10. Первый тиристорный выключатель состоит из последовательного тиристора 11 и запирающего тиристора 12 с конденсатором 13, включенным между их анодами,изолирующего диода 14, сопротивления 15 и дифференцирующей цепочки 16. Выходной тиристорный выключатель состоит из включающего 17 и шунтирующего 18 тиристоров, конденсатора 19, включенного между анодами этих тиристоров и изолирующего диода 20 с эталонным сопротивлением 21.

Входная обмотка имиульсного трансформаS

1о

fS

2О

2$

Зо

И

4О

4$

$Ф

SS тора 22 включена в анодную цепь управляющего тиристора 23. Вход последнего соединен через диод 24 с катодом включающего тиристора 17, через диод 25 — с выходом датчика. Вход включающего тиристора 17 соединен через дифференцирующую цепочку 26, диод 9 с катодом динистора 8. На выходе источника включены ключ 27 и нагрузка 28.

Вход шунтируюшего тиристора через диод 29 и дифференцирующую цепочку 30 соединены с анодом включающего тиристора

17 и через диод 31 с сопротивлением 32 — с одной вторичной обмоткой импульсного трансформатора 22, со второй выходной обмоткой через сопротивление 33 с единен вход запирающего тиристора 12$ зашунтированный встречно включенным диодом 34.

Первичная обмотка импульсного трансформатора включена параллельно накопительной емкости, включенной последовательно на шины питания через диод 35 и резистор 36. Балластный резистор 37 включен последовательно с диодом 10 и динистором 8.

Блок работает следующим образом.

При замыкании ключа 27 на управляющие электроды тиристоров 11 и 18 по дифференцируюшим цепочкам, соответственно, 16 и 30 подаются управляющие сигналы и они открываются, по эталонному сопротивлению начинает протекать.ток, на на нагрузку 28 подается напряжение через ограничительный резистор 7. При номинальном сопротивлении нагрузки падение напряжения на нем будет достаточным для срабатывания динистора 8, и .он открывается, а падения напряжения на измерительном сопротивлении 3 недостаточно для обрабатывания управляющего тиристора 23. При этом открывается тиристор 17, конденсатор 19 разряжается, тиристор 18 запирается и нагрузка обтекается номинальным рабочим током. При размыкании ключа 27 или при аварийном разрыве цепи сигнал с датчика 4 поступает на вход тиристора 23, последний открывается и через импульсный трансформатор открывает тиристоры 12 и 18.При срабатывании тиристоров 12 и 18 внешняя цепь, содержащая сосредоточенную и распределенную индуктивности шунтируется сопротивлением 21, и тиристор 11 под действием встречно приложенного напряжения конденсатора 13 запирается ускоренно, что приводит к уменьшению тока через тиристор 18.

После запирания тиристора 11 к тиристору

18 прикладывается встречная ЭДС самоиндукции нагрузки и линии связи, что вызывает ускоренное запирание тиристора 18.

При возникновении к. з. нагрузки на управляющий электрод тиристора 23 подается сигнал с измерительного сопротивления 3. он открывается и процесс отключения схемы повторяется. Когда на линии существует к, з.

675193

Формула изобретения

Составитель Л. Шилов

Техред О. Луговая Корректор М. Пожо

Тираж 656 Подписное

Редактор Е. Кравцова

За к аз 4266/28

ЦН И ИП И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 до момента включения ключа 27, напряжения на нагрузке недостаточно для открывания динистора 8, и тиристор 17 не включается, а тиристор 11 запирается по сигналу с измерительного сопротивления 3. В этом случае су ммарный ток, протекающий по эталонному сопротивлению 21 и ограничиэ тельному сопротивлению 7, будет больше, чем допустимый ток, падения напряжения на измерительном сопротивлении 3 будет достаточно для срабатывания тиристора 23.

Следовательно, при этом открывается тиристор 12, разряжает конденсатор 13 на тиристор 11, и последний запирается.

Таким образом, предлагаемый блок в начал: — коммутационного разряда отключает источник питания и изолирует разрядный проме куток от энергии, запасенной в участках цепи, содержащих распределенные индуктивности. Это позволяет обеспечить искробезопасность энергоемких систем при питании их по длинной линии связи.

Искробезопасный блок питания, содержащий источник постоянного тока, узел защиты с измерительным резистором и дат- 2$ чик начала коммутационного разряда, отличаюи1айся тем, что, с целью повышения искробезопасной мощности, узел защиты дополнительно снабжен управляющим тиристором, первым тиристорным выключателем, состоящим из основного и запирающего тиристоров, вторым тиристорным выключателем, состоящим из включающего и шунтируюшего тиристоров, огра ничительного и измерительного резисторов, пороговым элементом, состоящим из динистора, разделительных диодов, резистора и дифференцируюшей цепи, причем основной тиристор первого выключателя, измерительный резистор, включающий тиристор второго выключателя и датчик начала коммутационного разряда включены последовательно и соединены с выводом для подключения нагрузки, ограничительный резистор подключен параллельно включающему тиристору, катод шунти-. рующего тиристора соединен с катодом включающего тиристора, а анод через диод и эталонное сопротивление — с общей плюсовой шиной блока питания, являющейся вторым выводом для подключения нагрузки, к которому анодом подключен динистор порогового элемента, связанный через один разделительный диод и резистор с анодом, а через другой разделительный диод и дифференцирующую цепь — с управляющим электродом включающего тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автопское свидетельство СССР № 412601, кл. G 05 F 1/58, 1971.

2. Султанович А. И. Расчеты и конструирование искробезопасной аппаратуры М., Энергия, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР № 278858, кл. Е 21 F 9/00, 1968.