Генераторное устройство с искробезопасным выходом

 

Использование: во взрывоопасных средах предприятий горной, нефтехимической и газовой промышленности, например в источниках питания пультов дистанционного управления рудничных электровозов. Сущность изобретения: импульсный ток через силовые транзисторы и тиристоры в узле искрозащиты имеет величину, ограниченную на искробезопасном уровне выбором измерительного резистора - датчика тока, Время срабатывания искрозащиты определяется лишь временем закрытия силового транзистора. Одновременно расширены функциональные возможности устройства, так как искробезопасная мощность обеспечивается как на постоянном токе, так и на переменном. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904641/07 (22) 22,01.91 (46) 23,08.92. Бюл. М 31 (71) Луганский филиал Государственного проектно-конструкторского и научно-исследовательского института Гипроуглеавтоматизация" (72) А;А,Новиков и А.П,Овсиенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 838095, кл, Е 21 F 9/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

l4 1003231, кл. Е 21 Р 9/00, 1981. (54) ГЕНЕРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО С ИСКРОБЕЗОПАСНЫМ ВЫХОДОМ (57) Использование. во взрывоопасных сре-; дах предприятий горной, нефтехимической

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во взрывоопасных средах предприятий горной, нефтехимической и газовой промышленности, например; в источниках питания пультов дистанционного управления рудничнйх электровозов.

Известно устройство, содержащее аккумуляторный источник питания, подключенный через реле минимального напряжейия к преобразователю напряжения. Схема искрозащиты включена во вторичную цепь преобразователя напряжения.

Недостатком устройства является невысокая надежность, так как в аварийном режиме аккумуляторный источник питания не отключается от цепй нагрузки. Искробезопасная мощность невелика. так как коммутируемый ток может быть большим из-за отсутствия специальных мер по его ограничению.

„„Я2 „„ 1756590 А1

isi>s Е 21 Г 9/00, Н 02 Н 7/00

2 и газовой промышленности, например в источниках питания пультов дистанционного управления рудничных электровозов. Сущность изобретения: импульсный ток через силовые транзйсторы и тиристоры в узле искрозащиты ймеет величину, ограниченную на искробезопасном уровне выбором йзмерительного резистора — датчика тока, Время срабатйвания искрозащиты определяется лишь временем закрытия силового транзистора, Одновременно расширены фуйкциональные возможности устройства, так как искробезопасйая мощность обеспечивается как на постоянном токе, так и на переменном. 1 ил.

Известно устройство для обеспечения искробезопасности электрических цепей, содержащее источник постоянного тока, токоограничивающий резистор, дополнительно тиристорный ключ, измерительный резистор, преобразователь напряжения, подключенный с помощью трансформатора к узлу искрозащйты;"выполненному в виде двух фильтров высокой частоты и тиристорных ключей, Недостатком является невысокая надежность в работе, так как аккумуляторный источник в аварийном режиме не отключается, а шунтируется тиристором.

В результате от аккумуляторного источника питания неограниченное время через тиристор течет большой ток. После устранения аварийного режима устройства автоматически не возвращается в исходный режим.

1756590

15

25

ЗО

45

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генераторное устройство с искробезопасным выходом, содержащее аккумуляторный источник питания, к которому через последовательно соединенный первый и второй транзисторы подключен инвертор с трансформатором, к вторичной обмотке которого подключен узел искрозащиты на тиристорах, одновибратор и генератор подключены к выводам источника питания, К выходу одновибратора через усилитель тока подключено реле. Времязадающий конденсатор подключен к входу одновибратора через третий транзистор, включающийся приемником оптрона. В устройстве имеется также измерительный резистор и тиристор, при включении которого загорается излучатель оптрона, Недостатками известного устройства являются небольшая надежность и относительйо небольшая искробезопасная мощность, так как в момент срабатывания тиристоров защиты допускается большой ток перегрузки, в течение относительно большого времени включения тиристора, включения оптрона, одновибратора и реле, и лишь после включения реле закрывается силовой транзистор. При одиночных коммутациях выходной цепи (т.е. при низкой частоте коммутации) тиристоры защиты вообще могут не включаться и коммутируемый ток в момент короткого замыкания может превысить искробезопасный уровень.

В устройствах искрозащиты, работающих по принципу отключения источника питания при коммутации цепи, искробезопасная мощность определяется лишь коммутируемым током и временем срабатывания искрозащиты. В известном устройстве импульсный ток в момент коммутации не ограничен, что может превысить допустимый ток для тиристоров и силовых транзисторов и вывести их иэ строя

Кроме того, светодиод сигнализирует только об аварийном режиме выходной цепи, но не сигнализирует о переразряде аккумуляторной батареи.

Цепь изобретения — повышение надежности искрозащиты и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторное устройство с искробезопасным выходом, содержащее аккумуляторный источник питания, к которому через последовательно соединенные первый и второй транзисторы подключены нагрузки, задающий генератор, инвертор и транзистор, к вторичной обмотке которого подключен узел искрозащиты на тиристорах, одновибратор, подключенный к выводам источника питания, конденсатор, первым выводом подключенный к входу одновибратора, электромагнитное реле, измерительный резистор, первым выводом подключенный к отрицательному выводу источника питания, первый, второй и третий резисторы, первыми выводами подключенные к положительному выводу источника питания, четвертый резистор первым выводом подключенный к отрицательному выводу источника питания, светодиод, третий, четвертый и пятый транзисторы, пятый и шестой резисторы. введены седьмой и восьмой резисторы, стабистор и стабилитрон, причем второй вывод измерительного резистора подключен к эмиттеру первого транзистора, к базе которого подключен к эмиттеру первого транзистора, к базе которого подключен коллектор четвертого транзистора и второй вывод треть.его резистора, а эмиттеры третьего, четвертэго и пятого транзисторов, а также второй вывод конденсатора подключены к отрицательному выводу источника питания, базы четвертого и пятого транзисторов подключены к первому выводу восьмого резистора, второй вывод которого подключен к катоду стабистора, анод которого соединен с коллектором первого транзистора. эмиттером второго транзистора и первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора и размыкающему контакту реле, переключающий контакт которого подключен к второму выводу первого резистора, а замыкающий контакт — к аноду светодиода, катод которого через седьмой резистор подключен к отрицательному выводу источника питания, коллектор второго транзисто ра подкл ючен к первому выводу нагрузки, второй вывод нагрузки подключен к положительному выводу источника питания, второй вывод четвертого резистора и первый вывод шестого резистора подключены к аноду стабилитрона„катод которого и коллектор пятого транзистора подключены к второму выводу второго резистора, а второй вывод шестого резистора подключен к базе третьего транзистора, коллектор которого подключен к входу одновибратора и первому выводу конденсатора, а выход одновибратора подключен через реле к положительному выводу источника питания.

Йа чертеже показана электрическая схема устройства, Устройство содержит аккумуляторный источник 1 питания„к которому через измерительный резистор 2 и последовательно соединенные транзисторы 3 и 4 пэдключена

1756590 нагрузка 5, задающий генератор 6, инвер- ся достаточными для того, чтобы транзистотор7итрансформатор8, к вторичнойобмот- ры были в насыщений, и падение напряжеке которого подключен узел 9 искрозащиты ния на переходах эмиттер — коллектор было на тиристорах. бы незначительным.

К источнику питания подключен одно- 5 В случае коммутации выходных цепей вибратор 10, выполненный по известным 32 и 33 .переменного тока (независимо— схемам (например, по схеме генератора на срабать.вает узел 9 искрозащиты или нет), компараторе с конденсатором, у которого будет закорачиваться вторичная обмотка разделены цепи заряда и разряда), трансформатора 8, в цепи питания инверК входу одновибратора 10 подключен 10 тора 7 резко увеличивается ток, увеличиваконденсатор 11, эашунтированный перехо- ется уровень напряжения на дом эмиттер — коллектор транзистора 12. измерительном резисторе 2. При превыПереходэмиттер — база этого транзистора шении напряжения пробоя стабистора 20 зашунтирован двумя последовательно сое- он открывается и открывает транзисторы диненными резисторами 13 и 14, к.точке 15 17и18,Транзистор17,открываясь,закрысоединения которых подключен анод стаби-, вает транзистор 3, литрона 15, катод которого подключен через На коллекторе транзистора 3 после его резистор 16 к положительному выводу ис- закрытия уровень напряжения становится точника питания. Эмиттеры транзисторов еще больше напряжения пробоя стабистора

12, 17 и 18 подключены к отрицательному 20 20, так как транзйстор 4 открыт базовым выводу источника. 1 питания, базй транзи- током через резистор 26 и замкнутые консторов 17 и 18 подключены через последо- такты 24 и 25 реле 23. Ток в этом моменте вательно соединенные резистор 19 и времени(пока реле выключено) определяетстабистор20кточке соединения коллектора ся резистором 19, величина тока мала и не транзистора 3 с эмиттером транзистора 4. 25 превышает искробезопасный уровень. Но в

Коллектор транзистора 17 и база транзисто- момент открытия трайзистора 17 открывара 3 соединены и через резистор 21 подклю- ется и транзистор 18, а транзистор 12 закрычены к положительному выводу источника 1 вается. После закрытия транзистора 12 питания. Переход эмиттер- база транзисто- конденсатор 11 одновибратора 10 начинает ра 4 зашунтирован резистором 22. К выходу 30 заряжаться и разряжаться с определенной одновибратора 10 подключено реле 23, раз- скважностью. Когда конденсатор заряжаетмыкающий контакт 24 которого подключен ся, на выходе одновибратора единичное сокбазетранзистрора4,переключающий кон- стояние и реле 23 выключено. В этом такт 25 — через резистор 26 к положительно- моменте времени ток через клеммы 30 и 31 му выводу источника 1 питания, а 35 определяется резистбрОм 19, даже в случае замыкающий контакт 27 — через последова- короткого замыкания"этйх клемм т,е. пока тельно соединенные светодиод 28 и рези- конденсатор 11 заряжается до уровня перестор 29 — к отрицательному выводу ключения одновибратора 10, ток идет по источника1 питания. Нагрузка5постоянно- цепи; положительный вывод источника пиro тока подключена к клеммам 30 и 31, а 40 тания, клеммы нагрузки 5, открытый транзинагрузка переменного тока — к клеммам 32 стор 4, стабистор 20, резистор 19, переход и 33. база — эмиттер транзистора 17, отрицательУстройство работает следующим обра- ный вывод источнйка питания. Транзистор

17, удерживаясь в открытом состоянии, В исходном состоянии в нормальном 45 удерживает в закрытом состоянии силовой рабочем режиме аккумуляторный источник - транзистор 3.

1 питания заряжен до номйнального напря- После заряда конденсатора 11 до уровжения, при котором стабилитрон 15 прово- ня переключения одновибратора 10 в нуледит ток, транзистор 12 открыт. и вое состояние реле включается и конденсатор 11 разряжен, а одновибратор 50 удерживается включенным до разряда кон10 находится в закрытом состоянии, т.е. ре- денсатора t1 до уровня переключения одноле 23 выключено. Контакты 24 и 25 реле вибратора 10 в единичное состояние. замкнуты и транзисторы 3 и 4 открыты базо- Контакты реле 24 и 25 размыкаются, а конвыми токами через резисторы 21 и 26. В такты реле 25 и 27 замыкаются, включая нормальном рабочем режиме падение на- 55 светодиод 28. Транзистор 4 закрывается, пряжения на измерительном резисторе 2 не стабистар 20 закрывается, транзисторы 17 превышает напряжения пробоя стабистора и t8 также закрываются, а транзистор 12

20, поэтому транзисторы 17 и 18 закрыты, и через стабилитрон 15 открывается, разрянагрузка 5 обтекается номинальным током. жая конденсатор 11 (если напряжение исБазовые токи транзисторов 3 и 4 выбирают- точника 1 питания номинальное), 1756590

Одновибратор 10 переключается в единичное состояние и реле выключается. Устройство возвращается в исходное состояние, т,е. транзисторы 3 и 4 открыты базовыми токами через резисторы 21 и соответственно 26 через контакты 24 и 25 реле

23, Если перегрузки или короткого замыкания выходных клемм 30 и 31 постоянного тока или выходных клемм 32 и 33 переменного тока не произошло, нагрузка питается номинальным током.

Если в процессе нормальной работы аккумуляторный источник питания разряжается ниже нормируемой величины (ниже напряжения стабилизации стабилитрона

15), та стабилитрон 15 закрываясь, закрывает транзистор 12 и конденсатор 11 начинает заряжаться и разряжаться с установленной скважностью.

Соответственно с такой же скважностью переключается однавибратар и реле.

Контакты 24 и 25 реле, периодически размыкаясь на время разряда конденсатора 11, разрывают цепь управления транзистором

4 и он, периодически закрываясь, абестачивает нагрузку. Скважность импульсов открытого и закрытого састояйий транзистора

4 большая и средний потребляемый так нагрузкой 5 значительно ниже номинального.

При этом мигание светодиода 28 сигнализирует о разряде аккумуляторного источника питания.

Таким образом, предлагаемое устройст-. во имеет повышенную надежность искрозащиты, так как наряду с ограничением импульсного ака через силовые транзисторы в узле искразащиты на искрабезопаснам уровне путем выбора измерительного резистора.— датчика тока одновременно уменьшено . время срабатывания искрозащиты, которое определяется лишь временем закрытия силового транзистора, Расширены функциональные возможности устройства, так как искробезопасная мощность обеспечивается как на постоянном токе так и на переменном токе, уменьшено потребление тока в аварийном режиме, При снижении напряжения аккумуляторного источника питания ниже устайавленного значения, а также при коммутациях выходных клемм постоянного и переменнога тока устройство переходит. в режим уменьшенного энергопотребления с индикацией этого режима.

Формула изобретения

Генераторное устройство с искробезо пасным выходом, содержащее аккумуляторный источник питания, к которому через последовательно соединенные измерительный резистор, эмиттер-коллекторные переходы первого и второго транзисторов

5 подключены клеммы для подсоединения нагрузки, а также последовательно соединенные задающий генератор, инвертор и трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен узел искрозащиты на тири10 сторах, одновибратар, подключенный к выводам источника питания, конденсатор, первым выводом подключенный к входу од-. новибратора, электромагнитное реле, первый, второй и третий резисторы, первыми

15 выводами подключенные к положительному выводу источника питания,.четвертый резистор, первым выводом подключенный к отрицательному выводу источника питания, светодиод, третий, четвертый и пятый тран20 зистары, пятый и шестой резисторы, а т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности искрозащиты и расширения функциачальных возможностей, в него введены седьмой и восьмой резисторы, стаби25 стор и стабилитран, при этом к базе первого транзистора подключены коллектор четвертого транзистора и второй вывод третьего резистора, а эмиттеры третьего, четвертого и пятого транзисторов, а также второй вы30 вад конденсатора подключены к отрица- . тельному выводу источника питания, базы четвертого и пятого транзисторов подключены к первому выводу васьмога резистора, второй вывод которого подключен к катоду

35 стабистора, анод которого соединен с коллекторам первого -ранзистара, змиттерам второго транзистора и первым выводом пя-,îãî резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора и

40 размыкающему контакту реле, переключающий контакт которого подключен к второму выводу первого резистора. а замыкающий контакт — к аноду светодиода, катод которога через седьмой резистор подключен к от45 рицательному выводу источника питания, второй вывод четвертого резистора и первый вывод шестого резистора подключены к аноду стабилитрана, катод которого и коллектор пятого транзистора подключены к

50 второму выводу второго резистора, второй вывод шестого резистора подключен к базе третьего транзистора, коллектор которого подключен к входу адновибратора и первому выводу конденсатора, а выход одновиб55 ратора подключен через реле к положительному выводу источника питания.

1756590

Составитель А.Новиков

Техред ММоргентал Корректор M,Êåðåöìàí

Редактор А.Козориз

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

Заказ 3074 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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