Искробезопасный источник питания

 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения безопасной передачи электроэнергии от источника питания к нагрузке в шахтах, опасных по газу и пыли, за счет повышения безопасности срабатывания искрозащиты при коротком замыкании и перегрузки в цепи . Цель изобретения - повышение надежI 3 ности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке. Для этого параллельно выходной цепи источника питания подсоединяют цепочку из последовательно соединенных конденсатора 10, который является дополнительным источником энергии, и ограничительного резистора 11. Такое подключение позволяет контролировать падение-напряжения на этом резисторе и независимо от величины индуктивности основного источника регистрировать короткое замыкание и перегрузку в выходной цепи источника питания. Подключение коллектора транзистора 7 через дополнительный разделительный диод 8 к управляющему переходу тиристора 4, эмиттера транзистора - к общей точке конденсатора и ограничительного резистора, а базы - между ограничительным резистором и катодом стабилитрона 9 позволяет отличать режимы перегрузки и короткого замыкания от режимов включения дополнительной нагрузки , если ее величина не превышает искробезопасных значений. 2 ил. (Л vj О О ГО о о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О (21) 4806363/07 (22) 26.03.90 (46) 23.12.91. Бюл, N 47 (71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Э.Г. Коган, А.С. Залогин, А.Н. Шатило, В,Н. Иванилов и И.К. Ильюшкина (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1437508, кл. Е 21 F 9/00; 1986.

Коган Э.Г. Способы и средства обеспечения искробезопасности рудничного электрооборудования. — M.: Недра, 1988, с.

46-47. (54) ИСКРОБЕЗОПАСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения безопасной передачи электроэнергии от источника питания к нагрузке в шахтах, опасных по газу и пыли, за счет повышения безопасности срабатывания искрозащиты при коротком замыкании и перегрузки в цепи. Цель изобретения — повышение надеж„„Я „„1700266 А1

rsi)s Е 21 F 9/00, Н 02 Н 7/00 ности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке. Цля этого параллельно выходной цепи источника питания подсоединяют цепочку из последовательно соединенных конденсатора 10, который является дополнительным источником энергии, и ограничительного резистора 11. Такое подключение позволяет контролировать падение-напряжения на этом резисторе и независимо от величины индуктивности основного источника регистрировать короткое замыкание и перегрузку в выходной цепи источника питания. Подключение коллектора транзистора 7 через дополнительный разделительный диод 8 к управляющему переходу тиристора 4, эмиттера транзистора — к общей точке конденсатора и ограничительного резистора, а базы — между ограничительным резистором и катодом стабилитрона 9 позволяет отличать режимы перегрузки и короткого замыкания от режимов включения дополнительной нагрузки, если ее величина не превышает искробезопасных значений. 2 ил.

17002 бб

15

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения безопасной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке в шахтах, опасных по газу и пыли.

Целью изобретения является повышение надежности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке.

На фиг. 1 представлена принципиаль ная схема искробезопасного источника питания; на фиг. 2 — зависимости управляющего тока тиристора от времени при к,з, известного источника (кривая А) и поедлагаемого источника (кривая Б), где, 13 к«. — минимальный ток, необходимый для вкЛючения тиристора.

Искробезопасный источник питания содержит источник 1 энергии с внутренним сопротивлением 2 и индуктивностью 3, Параллельно источникуэнергии подключен тиристор 4, управляющий переход которого подключен к измерительному резистору 5 через разделительный диод б, к коллектору транзистора 7 через разделительный диод 8 и к аноду стабилитрона 9, Параллельно выходной цепи источника дополнительно подключены конденсатор 10, который является дополнительным искробезопасным источником энергии, и последовательно с ним ограничительный резистор 11. Общая точка конденсатора 10 и резистора 11 подключена к эмиттеру транзистора 7, база которого включена между ограничительным резистором 11 и катодом стабилитрона 9.

Емкость конденсатора 10 выбирают такой, чтобы его энергия, выделяющаяся в разряде при коротком замыкании, была бы недостаточной для воспламенения взрывоопасной газовой смеси.

Параллельное подключение выходной цепи источника последовательно соединенных конденсатора, который является дополнительным искробезопасным источником энергии, и ограничительного резистора позволяет контролировать падение напряжения на этом резисторе и независимо от величины индуктивности основного источника регистрировать короткое замыкание и перегрузку выходной цепи источника питания в начальный момент замыкания, Это достигается тем, что ток замыкания дополнительного источника достигает максимального значения в начальный момент после замыкания, в то время как ток основного источника в начальныи момент может практически не измениться, так как скорость изменения тока ограничивается индуктивностью источника.

Подключение кnnn<;;<ор;< гранзисгора через дополнитель«ый p;),«.««<е«<,«<«< дпод к управляющему переходу тиристора, эмиттера транзистора — к общей точке конденсатора и ограничительного резистора, а базы транзистора — между ограничительным резистором и катодом стабилитрона позволяет отличать режимы перегрузки и короткого замыкания от режимов включений дополнительной нагрузки, если ее величина не превышает искробезопасных значений. При "набросе" нагрузки (при параллельном подключении дополнительной нагрузки) увеличивается ток в цепи и соответственно падение напряжения на внутреннем сопротивлении основного источника и уменьшается выходное напряжение на зажимах источника. При увеличении тока до искроопасных значений напряжение На зажимах источника уменьшается на величину Л U, равную разности между напряжением холостого хода источника и напряжением на выходных зажимах источника при максимальной искробезопасной нагрузке. Величина потенциала Л U на базе транзистора выбирается как пороговое значение. При "набросе" нагрузки изменение напряжения на выходе источника сравнивается с пороговым Л U, если это,изменение превышает Л U, т.е. на базе транзистора,более низкий потенциал по сравнению с выходным напряжением источника, то источник отключается.

Таким образом, отключение источника происходит только при аварийном увеличении до искроопасных значений тока в выходной цепи источника.

Источник работает следующим образом.

При нормальной работе, когда конденсатор 10 заряжен до напряжения источника

1, напряжение на сопротивлении 11 равно нулю, на базе транзистора 7 удерживается потенциал источника 1, запирающий транзистор 7, При коротком замыкании цепи уже в первый момент на сопротивлении 11 выделяется полное напряжение конденсатора

10, которое равно выходному напряжению источника 1, но имеет противоположную полярность. Изменение потенциала на базе транзистора 7 приводит к тому, что транзистор 7 открывается и через него протекает ток, который через разделительный диод 8 попадает на управляющий электрод тиристора 4, Тиристор 4 открывается и шунтирует источник 1 энергии. При этом, если индуктивность 3 имеет значительную величину (например, сотни мГн), то в начальный момент напряжение на сопротивлении 5 практически не изменяется и на вход тири1700266 кэ 6кд стора 4 сигнал от этого сопротивления не поступает. Таким образом, в предлагаемом источнике питания формируется сигнал в самом начале короткого замыкания, причем величина этого сигнала в первый момент 5 максимальна и не зависит ог срабатывания тиристора 4, им обеспечивается его надежное включение.

При подключении дополнительной нагрузки напряжение на выходе источника 1 10 изменяется на Л U за счет перераспределения напряжения между сопротивлениями источника. При этом, чем меньше эквивалентное сопротивление нагрузки, тем больше Л U. При коротком замыкании равно 15 напряжению на конденсаторе 10. С уменьшением сопротивления нагрузки соответственно увеличивается и ток нагрузки.

Предельному значению искробезопасного тока соответствует некоторое значение 20

AL4. Л0н при произвольном изменении сопротивления нагрузки выделяется на сопротивлении 11. Эта величина более низким потенциалом по сравнению с выходным напряжением источника открывает транзи- 25 стор 7, который включает тиристор 4.

Таким образом, источник отключается только при подключении дополнительной нагрузки, вызывающей увеличение тока до искроопасного значения, а также при корот- 30 ком замыкании.

Как видно из приведенных кривых, величина сигнала управления предлагаемого источника больше, чем в известном источнике и возникает этот сигнал без задержки. 35

Использование предлагаемого искробезопасного источника питания позволит повысить надежность срабатывания устройства искрозащиты при перегрузке и коротком замыкании за счет увеличения сигнала, необходимого для отключения и уменьшения времени его формирования. За счет этого сокращается время существования электрического разряда, способного воспламенить атмосферу.

Формула изобретения

Искробезопасный источник питания, содержащий источник энергии, параллельно которому подсоединен отключающий тиристор, управляющий переход которого подключен к точке соединения анода стабилитрона и катода разделительного диода, катод и анод которых подключены соответственно к аноду тиристора и к его катоду через измерительный резистор и являются выходами искробезопасного источника питания, отлича ющийся тем,что.с целью повышения надежности, в него дополнительно введены конденсатор, транзистор, ограничительный резистор и дополнительный разделительный диод, при этом общая точка конденсатора и ограничительного резистора подключена к эмиттеру транзистора, коллектор которого подключен через дополнительный разделительный диод к управляющему переходу тиристора, база транзистора включена между свободным выводом ограничительного резистора и катодом стабилитрона, а свободный вывод конденсатора соединен с анодом разделительного диода.