Способ искробезопасного дистанционного питания и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к системам дистанционного питания и предназначено для безопасной передачи эл.энергии от источника питания (ИП) 1 через кабельную линию 3 к нагрузке 4 на предприятиях со взрывоопасной атмосферой. Цель изобретения - повышение передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечения искрогашения дугового разряда (ДР) 19. Для этого в момент возникновения коммутаций , регистрируемый датчиком 2 начала коммутации, производят частичный разряд источника электрических разрядов , например, конденсатора 5, встречно току ДР 19. В случае сохранения последнего конденсатор 5 дозаряжают до напряжения ИП 1 за время, меньшее времени формирования мини- - мального ядра пламени. Затем вновь производят частичный разряд конденсатора 5. Указанные действия повторяют до полного гашения ДР 19. Для осуг ществления способа датчик 2 подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-генератоS (Л со о ел со со ОС Риг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (gg 4 E 21 F 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3976731/22-03 (22) 18. 11. 85 (46) 23.04.87. Бюл - 15 (71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности Гипроуглеавтоматизация (72) Э.К.Добрунов и Ю.Н.Камынин (53) 621.311.69 {088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 928037, кл. Е 21 F 9/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 902148, кл. Н 02 Н 7/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 955349, кл. Е 21 F 9/00, 1980. (54) СПОСОБ ИСКРОБЕЗОПАСНОГО ДИСТАНЦИОННОГО ПИТАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к системам дистанционного питания и предназначено для безопасной передачи

„„SU„„1305398 A 1 эл.энергии от источника питания (ИП) через кабельную линию 3 к нагрузке

4 на предприятиях со взрывоопасной атмосферой. Цель изобретения — повышение передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечения искрогашения дугового разряда (ДР) 19. Для этого в момент возникновения коммутаций, регистрируемый датчиком 2 начала коммутации, производят частичный разряд источника электрических разрядов, например, конденсатора 5, встречно току ДР 19. В случае сохранения последнего конденсатор 5 дозаряжают до напряжения ИП 1 за время, меньшее времени формирования мини- . мального ядра пламени. Затем вновь производят частичный разряд конденсатора 5. Указанные действия повторяют до полного гашения ДР 19. Для осуществления способа датчик 2 подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-генерато1305398 ра 8 ВыхОд последнего сОединен с входом эммитерного повторителя 9, соединенного с базой транзистора {т)

10 первого транзисторного ключа.

Повторитель 9 осуществляет электрическую развязку между блокинг-генератором 8 и Т 10. При открытом Т 10

Изобретение относится к системам дистанционного питания, предназначенным для безопасной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке на предприятиях со взрывоопасной атмосферой;

Целью изобретения является повыше ние передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечения искрога-.. шения дугового разряда при аварий- 10 ной коммутации независимо от длительности дугового разряда.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — эпюры работы устройства.

Сущность способа искробезопасного

Дистанционного питания состоит в том, что в момент возникновения коммутации производят частичный разряд источника электрических зарядов, нап- >0 ример, конденсатора встречно току дугового разряда, при этом в случае сохранения последнего конденсатор дозаряжают до напряжения источника питания за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, затем вновь производят частичный разряд конденсатора и указанные действия повторяют до полного гашения дугового разряда.

ЗО

Сущность предлагаемого способа поясняется эпюрами (фиг. 2): а— величина напряжения П„ последовательного ключа, производящего энергетическую развязку источника питания от 35 конденсатора и линии связи; б — диаграмма U„ импульсной работы управляемых вентилей быстродействующего ключа; в — временная диаграмма напряжения U< на конденсаторе быстродействующего ключа; r — временная диаграмма тока I>,I разряда конденток разряда конденсатора .5 пропускает

Т 14 второго ключа навстречу току

ДР 19. Сигналом с датчика 2 поддерживается закрытое состояние Т 16 третьего клнча, что позволяет постоянно изолировать ИП 1 на время существования эл.дуги. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

„r

М сатора быстродействующего ключа; д — ток I дугового разряда в линии связи; е — временная диаграмма ре-. зультиру щего тока IГ. =I9-ТсР в линии. Диаграммы построены во временных интервалах t — в.момент начала возникновения дуги в линии и t— момент гашения дуги в линии. Время запаздывания срабатывания быстродействующего ключа и время прохождения сиг. нала по линии считают равными нулю, — время дозаряда конденсатора.

В момент 1 возникает дуга в линии.

Одновременно производят энергетическую изоляцию источника питания от конденсатора по линии (фиг. 2а). Конденсатор, предварительно заряженный до уровня источника питания, разряжают не полностью, а до величины .U (диаграмма в). При этом ток разряда конденсатора направлен навстречу току дугового разряда, образованного разрядом емкости линии связи (диаграммы д и е). Если после первого импульса тока разряда конденсатора дуга не погасла, конденсатор дозаряжают до напряжения источника питания (диаграмма в). за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, чтобы в момент доразряда конденсатора не могло сформироваться минимальное ядро пламени, приводящее к взрыву. Затем снова конденсатор разряжают не полностью (диаграмма г). Указанные действия производят до момента гашения дугового разряда.

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 питания, датчик 2 начала коммутации, кабельную линию 3 подключенную к нагрузке 4, конденсатор 5, включенный в диагональ быстродействующего ключа, выполненного в виде моста.

13053

Выход датчика 2 начала коммутации подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-генератора 8, выход которого соединен с входом эмиттерного .повторителя 9.

К выходу последнего подключена база транзистора 10 первого транзисторного ключа, коллектор которого подключен к положительной обкладке конденсатора 5 и одному из выводов первого 10 резистора 11, второй вывод которого подключен к катоду первого диода 12, анод которого соединен с положительным зажимом источника 1 питания, второй резистор 13 включен между минусо- 15 вым зажимом источника питания и базой транзистора 14 второго транзисторного ключа, к которой также подключен один из выводов третьего резистора 15, второй его вывод подклю- 20 чен к коллектору транзистора 14, входу датчика 2 начала коммутации и эмиттеру дополнительного транзистора 16, коллектор которого соединен с положительным зажимом источника 1 питания, а база подключена к коллектору транзистора транзисторного усилителя 6 и одному из выводов четвертого резистора 17, другой вывод которого подключен к положительному зажиму источника 1 питания. Змиттер транзистора 14 соединен с отрицательной обкладкой конденсатора 5 и анодом второго диода 18, катод которого подключен к отрицательному зажиму 35 источника питания. Стрелками показано возникновение аварийного дугового разряда 19 между приводами линии 3.

Устройство работает следующим 40 образом.

В кабельной линии 3 по разным причинам могут возникать различные коммутации, в том числе и аварийные, образующие электрическую дугу. Дат- 45 чик 2 начала коммутации, являясь вы(сокочастотным фильтром, реагирует только на аварийные коммутации. Высокочастотный сигнал, выпрямленный фильтром, поступает на базу первона- 50 чально закрытого транзистора усилителя 6, открывает фотодиод диодного оптрона 7, пропуская через него ток источника 1 питания на базу транзистора блокинг-генератора 8. Блокинггенератор начинает генерировать импульсы, которые через эмиттерный повторитель 9 передаются на базу первого транзистора 10 моста быстро98 4 действующего ключа и транзистор 10 открывается.

Эмиттерный повторитель 9 осуществляет электрическую развязку между блокинг-генератором 8 и транзистором 10. При отсутствии эмиттерного повторителя коллекторная обмотка трансформатора блокинг-генератора шунтируется диодом 12 моста, что вызывает нарушение работы блокинг-генератора. Одновременно с открыванием транзистора усилителя 6 база дополнительного транзистора 16 подключается к минусовому зажиму источника 1 питания и транзистор 16 закрывается.

При открытом транзисторе 10 положительная обкладка конденсатора 5 подсоединяется к минусовой шине источника питания. Диод 18 закрывается и через резистор 13 и переход баэаэмиттер транзистора 14 проходит ток разряда конденсатора 5, подготавливая транзистор 14 к открыванию. Вследствие того, что положительная обкладка конденсатора 5 подключается через кабельную линию 3 и сопротивление дугового разряда 19 к коллектору транзистора 14, последний открывается, пропуская ток разряда конденсатора 5 навстречу току разряда 19 электрической дуги. Во время паузы между импульсами блокинг †генерато, когда транзистор блокинг-генератора закрыт, транзисторы 14 и 10 моста также закрываются. Конденсатор 5 начинает вновь заряжаться через диоды 12 и 18 и резистор 11 от источника 1 питания, Если в случае первого неполного разряда конденсатора дуга не погасла, датчик начала коммутации продолжает выдавать сигнал, поддерживая открытое состояние усилителя 6, и тем самым сохраняет закрытое состояние транзистора 16, что позволяет постоянно изолировать источник 1 питания на время существования электрической дуги. Работа блокинг-генератора продолжается. После паузы снова поступает второй импульс тока и в соответствии с описанным процессом по его сигналу конденсатор 5 снова начинает разряжаться на дуговой разряд. Процесс повторяется до момента полного гашения дуги, после чего датчик 2

1 начала коммутации перестает выдавать сигнал на базу транзистора усилителя 6. Последний возвращается в исходI ное закрытое состояние. Через светоди1305398 од оптрона 7 не проходит ток, Ответная часть диодного оптрона 7 в цепи базы транзистора блокинг-генератора

8 закрывается и блокинг-генератор останавливается. Транзисторы 14 и

10 моста закрываются. Дополнительный транзистор открывается током через резистор 17, схема возвращается в исходное состояние и на нагрузку 4 начинает поступать ток от источника

1 питания. Длительность импульса блокинг-генератора выбирается такой, чтобы конденсатор мог:разрядиться примерно на ЗОЖ.Длительность паузы между импульсами выбирается много меньше времени формирования ядра < пламени.

Формула изобретения

1. Способ искробезопасного дистанционного питания, основанный на изоляции поврежденной линии электропередачи от источника питания в момент возникновения аварийной коммутации и разряда предуарительно заряженного до уровня ЭДС источника питания источника электрических зарядов встречно току дугового разряда аварийной коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения передаваемой искробезопасной,мощности путем обеспечения искрогашения дугового разряда при аварийной коммутации независимо от длительности дугового разряда, в момент возникновения коммутации производят частичный разряд

1 источника электрических зарядов, при этом в случае сохранения дугового разряда источник электрических зарядов дозаряжают до уровня ЗДС источника питания за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, затем вновь производят час.тичный разряд источника электрических зарядов и указанные действия производят до полного гашения дугового разряда1

2. Устройство искробезопасного дистанционного питания, содержащее источник питания, датчик начала коммутации, кабельную линию, нагрузку, конденсатор, быстродействующий ключ, выполненный в виде моста, в два противоположных плеча которого включены диоды, а в два других — управляемые ключевые элементы, при этом анод первого диода соединен с положительным зажимом источника питания, катод второго диода соединен с отпицательным зажимом источника питания, а анод второго диода подключен к минусовой обкладке конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены блокинг-генератор, эмиттерный повторитель, диодный оптрон, транзисторный усилитель, четыре резистора и дополнительный транзистор, причем управляемые ключевые элементы выполнены в виде транзисторных ключей, эмиттер транзистора первого транзисторного ключа подключен к минусовой обкладке конденсатора, 2S а коллектор его — к плюсовому выводу конденсатора и одному из выводов первого резистора, база транзистора второго транзисторного ключа через второй резистор подключена к минусовому зажиму источника питания, а через третий резистор — к коллектору этого транзистора, эмиттеру дополнительного транзистора и датчику начала коммутации, другой вывод первого резистора соединен с катодом

З5 первого диода, база транзистора первого транзисторного ключа подключена к выходу эмиттерного повторителя, выход датчика начала коммутации подключен к входу транзисторного усилителя, выход которого через диодный оптрон соединен с входом блокинг-генератора, выход которого подключен к входу эмиттерного повторителя, а база дополнительного транзистора соединена с коллектором транзистора транзисторного усилителя и через четвертый резистор подключена к плюсовому зажиму источника питания.

i305398

Цк-э, Редактор Л.Лангазо

Заказ 1409/32 Тирах 430 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

3pgg

tl фи8. Г

Составитель Г.Нунупаров .

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска