Устройство для питания нагрузки

 

I

«ii 68753;3

ОПИСАНИE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлено010677 (21) 2491175/24-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 T 7/34

H 02 J 9/00

Государственный номнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 621.355.

1 (088.8) Опубликовано 25,09.79. Бюллетень Н9 35

Дата опубликования описания 26.0979 (72) Авторы изобретения

Д.Д. Бальмаков, B.,A, Хочинов, В. В. Израилев, . Д.В. Солодов и В,И. Радченко

Государственный проектно-конструкторский и научно(71) 369sHTehb исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности (5 4) УСТРОЙСТВО ДПЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к искробеэопасной аппаратуре, а именно к устройствам, предназначенным для электропитания искробезопасных цепей шахтной автоматики.

Известен аккумуляторный источник питания, который содержит устройство заряда, батарею аккумуляторов и ключ (1), При подаче управляющего сигнала на ключ батарея аккумуляторов начинает питать нагрузку. К недостаткам этого устройства можно отнести отсутствие узла слвкения за глубоким разрядом батареи аккумуляторов и узла защиты от короткого эаьыкания.

Известен также автономный источник питания с искробеэопасным выходом, который содержит батарею аккумуляторов, преобразователь напряжения и искроэащитное устройство IIQ току. К недостатку этого устройства можно отнести отсутствие узла слежени я э а глубоким разрядом батареи аккумулятора (2 3 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство, представляющее иэ себя искробезопасный источник питания, который содержит выходные клемI мы, сетев ой источник питания, батарею аккумуляторов, реле отключения батареи и тиристорный узел ограничения энергии, при этом шина минус сетевого источника питания соединена с отрицательной клеммой батареи, а полсюкительная выходная клемма соединена с обмотками реле отключения батареи и тиристорным узлом ограничения энергии (3), Одним из недостатков этого устройства является дополнительный

15 расход энергии батареи аккумуляторов на питание реле отключения батареи в режиме работы батареи на нагрузку при отключенном источнике подзаряда, т .е. при аварийном отключении входного напряжения, Это вызывает снижение КПД использования батареи аккумуляторов.

Другим недостатком является то, что при срабатывании тиристорного узла ограничения энергии, в случае возникновения перегрузки или короткого замыкания, тиристоры узла ограничения энергии, шунтируя нагрузку, вызывают неизбежный ускоренный разряд батареи аккумуляторов и сравнительно большой собственный разогрев

687533

20

В целом это вызывает снижение энергоресурса батареи и "окращение полезного времени работы устройства а также вынуждает применять аккумуляторы довольно значиTGTIhHoA емкости и тиристоры повышенной мощности, что влечет за собой увеличение габаритов устройства.

Цель изобретения — увеличение времени работы батареи аккумуляторов на нагрузку при аварийном отключении напряжения входной сети, увеличение

КПД использования батарей аккумуляторов и уменьшение габаритов устройства.

Это достигается тем, что устройство для питания нагрузки, например, для питания цепей шахтной автоматики, содержащее сетевой источник питания, выходные клеммы для подключения нагрузки, батарею аккумуляторов, тиристорный узел ограничения энергии и реле отключения батареи, при этом шина минус сетевого источника питания соединена с отрицательной клеммой батареи аккумуляторов, а положительная выходная клемма соединена с обмотками реле отключения батареи и тиристорным узлом ограничения энергии, введены,два ключа с одним входом, дополнительное реле и третий ключ с двумя входами, узел слежения, счетчик времени и три диода, при этом вход счетчика времени соединен с шиной плюс сетевого источника питания, которая через первый диод соединена с дополнительными реле,узлом слежения и положительной выходной клеммой, а отрицательная выходная клемма через тиристорный узел ограничения энергии и размыкающий контакт дополнительного реле соединена с тремя упомянутыми ключами,отрицательной клеммой батареи аккуму.л яторов и через замыкающий контакт дополнительного реле — с входом узла слежения, выход которого соединен с одним из входов третьего ключа,второй вход которого соединен с отрицательной выходной клеммой, а выход его соединен с обмоткой дополнительного реле, выход счетчика времени сое:динен с входом одного ключа, вход другого ключа через один контакт реле отключения батареи соединен с шиной плюс сетевого источника питания, а выходы этих ключей соединены с обмотками реле отключения батареи, причем положительная клемма батареи аккумуляторов через второй диод и другой контакт реле отключения батареи соединена с положительной. выходной клеммой, третий диод .соединен катодом с положительной клеммой батареи аккумуляторов а .анодом связан с шиной для подзарядки батареи от сетевого источника питания.

t(a чертеже дана принципиальная схема устройства.

Оно содержит сетевой источник питания 1, диоды 2, 3 и 4, батарею аккумуляторов 5,контакты 6 и 7,реле 8 отключения батареи, дополнительное реле

9, одновходовые ключи (например, транзисторные) 10, 11, двухвходовой ключ 12, контакты 13, 14 дополнительного р зле 9, тиристорный узел ограничения энергии 15, узел слежения 16, (например, транзисторный усилитель постоянного тока) и счетчик времени 17 (например, триггерный двоичный счетчик с деаифратором) . узлы и элементы соединены между собой следующим образ ом.

Шина плюс сетевого источника

1 питания соединена с анодом диода

3, входом счетчика 17 времени и контактом 7 реле отключения батареи 8, а катод диода 3 соединен с контактом .6 реле 8, входами питания реле

8 и дополнительного реле 9, тиристорным узлом 15 ограничения энергии, узлом 16 слежения и с. выходной положительной клеммой. Шина минус сетевого источника 1 питания соединена с отрицательной клеммой батареи 5 аккумул ят оров, одн ов ходовыми ключами 10, 11 двухвходовым ключом

12 и через контакт 13 дополнительного репе 9 — с тиристорным узлом 15 ограничения энергии, Отрицательная выходная клемма соединена с первым входом двухвходового ключа 12, контактом 14 реле 9 и тиристорным узлом

15 ограничения энергии. Выход счетчика 17 времени соединен с входом ключа 11,выход которого соединен с первой обмоткой реле 8.Контакт 7 реле

8 соединен с входом ключа 10,выход которого соединен со второй обмоткой реле 8. Контакт 14 реле 9 соединен с входом узла 16 слежения, выход которого соединен с вторым входом двухвходового ключа 12. Выход ключа

12 соединен с обмоткой реле 9. Положительная клемма батареи аккумуляторов 5 соединена с катодом диода 2 и анодом диода 4. Катод диода 4 соединен с контактом 6 реле 8. Шина подразряда сетевого источника 1 питания соединена с анодом диода 2. устройство работает следующим образом.

При наличии сетевого напряжения (нормальный режим работы) питание нагрузки по шинам плюс - минус источника и непрерывный. подзаряд аккумуляторной батареи 5 выпрямленным током через диод 2 по шине подзаряда осуществляются от сетевого источника 1 питания. В этом режиме ключи

10, 11, 12 закрыты, обмотки реле 8 и реле 9 соответственно обесточены, 687533 и их контакты 6 и 13 эамкнуты, а контакты 7 и 14 Разомкнуты. При этом выходное напряжение сетевого источника питания по шине плюс выбрано несколько боны»им величины напряжения батареи аккумуляторов 5, в ре- 5 зультате чего диод 4 закрыт и предотвращает разряд батареи аккумуляторов 5 через нагрузку.

При аварийном отключении напряжение шахтной сети выходное напряжение сетевого источника 1 литания становится равным нулю, и сигнал (инверсный), снимаемый с шины плюс источника 1 питания, поступает на счетчик времени 17, а на- 15 груэка при этом остается под напряжением от батареи аккумуляторов 5 через диод 4 и замкнутый контакт б реле 8. После истечения заданного времени, величина которого может меняться по необходимости, счетчик 17 времени выдает сигнал, который открывает ключ 11 и первая обмотка реле

8 начинает обтекаться током, Реле сра»атывает, и его кочгакт 6 размыкает цепь питания нагрузки от батареи 5 аккумулятора, предотвращая от глубокого разряда батарею аккумулятора. Одновременно происходит замыкание контакта 7 реле 8, подготавливающего цепь срабатывания ключа 10.

При появлении входного напряжения в сети напряжение с шины плюс источника 1 через контакт 7 открывает ключ 10, что приводит к срабатыванию реле 8 по второй обмотке. При этом контакт б замыкается, а конТакт 7 размыкается. В результате устройство автоматически переходит в нормальный ре»ким работы.

Искробеэопасность устройства обес- 40 печивается тиристорным узлом 15 ограничения энергии, собранным, например, на тиристоре, резисторах, диоде. В рабочем диапазоне тока нагрузки тиристор закрыт, а при пеРегРуз- 45 ке или коротком замыкании он открывается и шунтирует нагрузку. При перегрузке или коротком замыкании выходная клемма минус имеет более положительный потенциал по отно»ению к отрицательной клемме батареи аккумулятора. Как только величина этого потенциала становится достаточной для открывания ключа 12, он открывается, и срабатывает реле 9, контакт 13 которого.раэьыкается.При этом происходит запирание тиристора и прекращение дальнейшего холостого разряда батареи аккумуляторов

5. ОднОвременно с этим замыкается контакт 14 реле 9, который подключает выходную отрицательную клемму к узлу 16 слежения. Узел слежения служит для автоматического возвращения устройства в исходное состояние и представляет собой транзисторный усинитЕль постоянного тока, базен,.я цепь которого подключена к о: рипательной выходной клемме и следит за сопротивлением нагрузки. Вснп н дальнейшем сопротивление нагрузки увеличивается до номинальной величины, т. е. снимется режим перегрузки ини короткого замыкания, то узел 16 сле.— жения выдаст сигнал, закрывающий ключ 12. При этом реле 9 перестанет обтекаться током, контакт 13 его замыкается, и нагрузка начинает обтекаться током. Одновременно размыкается контакт 14, возвращая узел 16 слежения в исходное положение, при котором он закрыт и практически не потребляет энергии. В случае, если о сопротивление нагрузки остается меньше номинального значения, ключ 12 остается открытым, контакт 13 — разомкнутым, тиристор узла 15 ограни " чения — закрытым. Таким образом предотвращается холостой разряд аккумуляторной батареи 5.

Изобретение предназначено для электропитания искробеэопасных цепей систем управления технологическими процессами угольной, нефтяной, химической и других отраслей промышленности с взрывоопасной атмосферой.

Предложенное устройство позволяет повысить КПД использования аккумул яторных батарей на 10%, управлять временем их работы, а также уменьшить габариты устройства.

Изобретение может заменить аналогичные автономные искробеэопасные блоки питания, например ЬП-19, Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, например, для питания цепей шахтной. автоматики, содержащее сетевой источник питания, выходные клеммы для подключения нагрузки, батарею аккумуляторов, тиристорный узел ограничения энергии и реле отключения батареи, при этом шина минус сетевого источника питания соединена с отрицательной клеммой батареи аккумуляторов,. а положительная выходная клемма соединена с обмотками реле отключения батареи и тиристорным .Узлом ограничения энергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения времени работы батареи аккумуляторов на нагрузку при аварийном отключении напряжения входной сети, увеличения КПД использования батареи аккумуляторов и уменьшения габаритов, в устройство введены два ключа с одним входом, дополнительное реле, третий ключ с двумя входами, узел слежения, счетчик времени и три диода, при этом вход счетчика времени соединен с шинсй плюс

687533

Составитель И. Найдина

Ре акт Н Pas мова Техред H.Ковапева Ко екто Н

Заказ 5739/49 Тираж 857 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 . Москва Ж-35 Ра сная наб, . 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, 4 сетевого источника питания, которая через первый диод соединена с допол-, нительным реле, узлом слежения и положительной выходной клеммой, а отрицательная выходная Клемма через тристорный узел ограничения энергии и размыкающий кон акт дополнительно«

ro реле соединена с тремя упомянутыми ключами, отрицательной клеей батареи аккумуляторов и через замыкающий контакт дополнительного реле - с входом узла слежения,. выход которого соединен с одним иэ входов третьего ключа, второй вход которого соединен с отрицательной выходной клеммой, а выход его связан с обмоткой дополнительного реле, выход счетчика времени соединен с входом одного ключа, вход другого ключа через один контакт реле отключения ба« тареи соединен с шиной плюс сетевого источника питания, а выходы этих ключей соединены с обмотками реле отключения батареи, причем положительная клемма батареи аккумуля. тора через второй диод и другой контакт реле отключения батареи соединена с положительной выходной клеммой, третий диод соединен катодом с положительной клеммой батареи аккумуляторов, а анодом связан с шиной для подэаряда батаери от сетевого источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Биэин П.С.и др.Шахтная связь и сигнализация. Кедра, Москва, 1970 c . .99-101.

2. Лозобко Г.A. и др. Автономный источник питания с искробеэопасным выходом. Сборник трудов BrIHH Горной геомеханики и маркшейдерского дела

9 98 Шахтная геофизика и геология .

3. Густилин В.Г . и др. Аппаратура громкоговорящей связи типа Сигма для лав крутого падения. Сборник статей Шахтная автоматика . Техника, Киев, 1975, с. 29-32,