Искробезопасная система питания

 

Использование: область электроизмерений , может применяться для питания стабилизированным напряжением постоян; ного тока измерительных устройств и их первичных измерительных преобразователей , расположенных во взрывоопасных помещениях . Сущность изобретения:, источник питания содержит в своей первичной цепи источник опорного напряжения со стабилитроном 17, а в качестве ограничителя тока - транзистор 1 с резистивной нагрузкой в цепи эмиттера и со стабилитроном 4, включенным в цепь база-резистор нагрузки . Цепь управления токоограничивающего транзистора 1 зашунтирована транзистором 14, соединенным по входу с выходом усилителя разности напряжений между источником опорного напряжения и отводом от делителя напряжения 19, включенного на искробезопасный выхо д источника . Этот выход через диод 22 в противотокозом включении соединен с источником опорного напряжения. 2 ил.

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ ИСТ ИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

„„. 3 „„1773277 АЗ (й)5 Е 21 F 9(00, Н 02 Н 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 2 (21) 4839427(07 лей, расположенных во взрывоопасных по (22) 15.06.90 мещениях, Сущность изобретения:.. источ(46) 30. 10,92. Бюл. N. 40 ник питания содержит в.своей первичной (76) А.Б.Качоровский цепи источник ойорного напряжения са ста(56) ГОСТ 22782.5 — 78, (ст СЭВ 3143-81), билитроном 17, а в качестве ограничителя

Электрооборудование взрывозащищенное тока — транзистор 1 с резистивной нагрузс видом взрывозащиты. "Искробезопасная кой в цепи эмиттера и со стабилитроном 4, электрическая цель", Технические требова- включенным в цепь "база-резистор нагрузния и методы испытаний, ки", Цепь управления токоограничивающеАвторское свидетельство СССР го транзистора 1 зашунтирована

М 907667, кл. Е 21 F 9/00, 1980, . транзистором 14; соединеннйм по входу с (54) ИСКРОБЕЗОПАСНАЯ СИСТЕМА ПИТА- выходом усилителя разности напряжений

НИЯ;,. между источником опорного напряжения и (57) Использование: область электроизме - "отводом от делителя напряжения 19, вклюрений, может применяться для питания ченного на искробезопасный выход источстабилизированным напряжением постоян- ника. Этот выход через диод 22 в ного тока измерительных устройств и йх противотоковом включении соединен с испервичных измерительных преобразоввте- точником опорного напряжения. 2 ил.

1773277

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для питания стабилизированным напряжением постоянного тока измерительных устройств нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности, Известны источники питания измерительных цепей, содер>кащие ограничиваю10 щие резисторы, предохранители. и шунтирующие стабилитроны или диоды

Эти источники питания могут быть использованы только в цепях питания таких изме- 15 рительных устройств, потребление тока которыми допустимо мощностью, рассеиваемой на резисторах и на стабилитроне.

Известна искробезопасная система питания, содержащая источник постоянного тока, ограничительные резисторы, токоограничивающий транзистор, источник опорного напряжения -co стабилитроном, диод

20 соединяющий стабилитрон с выходом искробезопасного источника йигания; регули- 25 рующий и шунтирующий транзисторы, Е10 недостатком является низкая надежность защиты по взрывобезопасности в условиях перенапряжений в питающей сети, при токовых перегрузках и при коротких замыканиях.

Целью изобретения является повышение надежности в условиях йеренапряжения, токовой перегрузки и короткого

30 замыкания, а также стабилизации выходного напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в искробезопасную систему питания введены дополнительно тиристор, включенный между первым и вторым вывЬдами искробе- 40 зопасной системы питания, усйлитель, выполненный на полевом транзисторе, затвор которого соединен с регулируемым выводом резистивного делителя выходного напряжения, Исток транзистора соединен со средней точкбй источника опорного напря>кения, а сток — через резистор с базой шунтирующего транзистора, которая через конденсатор соединена с его коллектором и через другой резистор — с его >ке эмиттером. 50

При Этом эмиттер и коллектор шунтирующего трайзистора соединены с дополнительным стабилитроном низкого напряжения;

Коллектор регулирующего транзистора подключен через ограничивающий резистор на 55 управляющий электрод вновь введенного тиристора и на этот же электроД через согласующий резистор и стабилитрон контроля перенапряжения подключей источник постоянного тока, и их первичных измерительных преобразо- 5 вателей, эксплуатируемых во взрывоопасных средах на предприятиях химической, На фиг. 1 изображена электрическая схема искробезопасной системы питания; на фиг. 2 — графики, поясняющие сущность ее работы.

Искробезопасная система питания содержит ограничитель силы тока в цепи нагрузки, состоящий из транзистора 1 с ограничительными резисторами 2 и 3 в цепи его эмйттера и стабилизатора падения напряжения по его базовой цепи, выполненного на стабилитроне 4, а также элемент короткого замыкания выхода системы — тиристора 5. Цейь управления тиристором включает резистор 2, входящий в часть цепи токоограничения транзистора 1 и регулирующий транзистор 6, подключенный своим коллектором на управляющий электрод тиристора 5, соединенный кроме того через стабилитрон 7 со входом первичного источника питания 8, Катод тиристора 5 соединен с управляющим электродом через резистор

9, к которому также подключены токоограничивающие резисторы 10 и и, Резистор 10 согласно с напряжением стабилизации стабилитрона 7, Резисторы 12 и 13 включены в цепи без транзистора 6 и 1 соответственно.

ПараллеЛьно стабилитрону 4 подключен шунтирующий транзистор 14 база которого соединена через резистор 15 с выходом /стоком/ усилителя, выполненного на полевом транзисторе 16, и подключенH0l0 свойм ocToK0M HB McT0 H K опорного напряжения — стабилитрон 17 с резистором

18, а затвором — на регулируемый вывод резистивного делителя 19 выходного напря-. жения. соединенного с выходом системы питания.

В базовую цепь транзистора 14 включе- . ны также резистор 20 и конденсатор 21.

Средняя точка источника опорного напряжения 17 и 18 соединена также с выходом системы питания через диод 22.

Устройство работает следующим образом.

Ток, протекающий от источника постоянного тока 8 на выход системы, создает падение напряжения на резистора 2 и 3, которое в сумме с напряжением эмиттер-базового перехода транзистора 1 сравнивается с напряжением на стабилитроне 4 и /в случае превышенияустановленной резисто.рами 2 и 3 нормы тока нагрузки/ ограничивают коллекторный ток транзистор 1 до этой нормы. Эта цель выполняет функцию ограйичения тока, но не выключает его из искробезопасной цепи /фиг, 2, кривая А — если не учтена действие транзисторов 6 и 14/.

Вторая цепь, включающал резисторы 2, 12, 11, 9, регулирующий транзистор 6 и ти- . ристор 5, при токах в пределах установлен-

1773277 ной нормы удерживает транзистор 6 и тиристор 5 в закрытых состояниях. В случае возрастания тока до критического состояния, падением напряжения на резисторе 2 транзистор 6 через резистор 12 отпирается и 5 своим коллекторным током ограниченным резистором 11 открывает тиристор 5, который накоротко замыкает искробезопасную цепь системы и исключает в ней возможность искрообразования. Сила тока, проте- 10 кающего через тиристор 5, ограничивается при этом транзистором 1 /фиг, 2, кривая Б, которая справедлива. если не учитывается действие транзистора 14/. Тогда на транзисторе 1 рассеивается мощность равная про- 15 изведению тока ограничения на напряжение источника постоянного тока 8, (агрев транзистора 1 исключается действием транзистора 14.

Аналогичное отключение тока в искро- 20 безопасной цепи происходит при превышении напряжения на источнике постоянного тока 8 Csepx допустимого уровня, задаваемого согласующим резистором 10, В этом случае открывается стабилитрон 7 и тири- 25 стор 5.через резистор 10, Исключая принятое условие бездействия транзистора 14 и связанных с ним цепей, рассматриваем полный вариант работы схемы по фиг, 1. 30

Источник опорного напря>кения создает напряжение, которое полевым транзистором 16 сравнивается с напряжением. снимаемым с резистивного делителя 19 выходного напряжения системы, Характери- 35 стика полевого транзистора 16 имеет отрицательное смещение напря>кения на затворе. В случае нарушения баланса напряжений, транзистор 16 управляет проводимостью эмиттер-коллектор тран- 40 зистора 14 и регулирует тем самым напряжение на выходе системы питания посредством транзистора 1, обеспечивая тем самым требуемую жесткость вольт-амперной внешней характеристики 45 системы /фиг. 2, кривая В/.

В случае короткого замыкания на линии искробезопасной цепи или в момент срабатывания тиристора 5, ток источника опорного напряжения протекающий через 50 стабилитрон 17 шунтируется диодом 22 и напря>кение на стабилитроне 17 падает почти до нулевого уровня. Тогда, благодаря от-: рицательному смещению характеристики транзистора 16, он переходит в открытое 55 состояние и полностью открывает транзистор 14, который в свою очередь запирает ограничивающий транзистор 1, Протекание тока через транзистор 1 прекращается, что исключает его нагрев и повышает тем самым надежность работы системы питания

/фиг; 2, кривая перехода на !мин/. Кроме того, уменьшается ток.протекающий череэ тиристор 5 до величины ограниченной резистором 18, что также повышает надежность работы тиристора.

Восстановление работоспособности системы выполняется отключением источника постоянного тока 8 и его повторным включением, При этом могут иметь место два случая: — на искробезопасной цепи короткое замыкание не устранено; "" — на искробезопасной цепи короткое замыкание отсутствует, В обоих случаях тиристор 5 переходит в закрытое состояние. В первом случае ток коротког > замыкания ограничивается резистором 18 до безопасной для искрообразования величины, а транзистор 1 находится . в закрытом состоянии ввиду шунтирования его базы транзистором 14, в результате ток от источника 8 не поступает на,выход системы.

Во втором случае мЕжду величйнами сопротивлений резистора 18 и внешней нагрузки устанавливается такой баланс, при котором транзистор 16 начинает переходить из открытого в управляемое состояние, что влечет за собой включение в работу транзисторов 14 и 1 и ввод системы питания в нормальный режим работы.

В результате объединения в транзисторе 1 функций ограничения и отсечки тока в искробезопасной цепи, а также стабилизации в ней напряжения достигается повышение надежности взрывозащиты в условиях перенапря>кения в сети питания, токовой перегрузки и короткого замыкания, Формула изобретения

Искробезопасная система питания, содержащая источнйк постоянного тока, первый вывод которого через последовательно соединенные ограничительные резисторы и эмиттер-коллекторный переход первого транзистора соединен с первым выводом искробезопасной системы питания, источник опорного напряжения, выполненный на последовательно соединенных резисторе и стабилитроне и подключенный к выходу источника постоянного тока, средняя точка указанного источника опорного напря>кения через диод соединена с первым выводом резистивного делителя "выходного напряжения, второй вывод которого подключен к второму выводу искробеэопасной системы питания и к второму выводу источника постоянного тока, регулирующий транзистор, эмиттер которого йодключен к первому вь воду источника постоянного то1773277

Составитель А. Качоровский

Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор

Заказ 3853 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ка, а база через первый резистор соединена со средней точкой ограничительных резисторов, шунтирующий транзистор, коллектор которого соединен с базой первого транзистора, .второй, третий, четвертый и пятый резисторы, о тл ич а ю ща я с я тем, что, с целью повышения надежности в условиях перенапряжения, токовой перегрузки и короткого замыкания. а также стабилиза- ции выходного напряжения. в нее дополнительно введены тиристор, включенный между первым и вторым выводами искробезопасной системы питания; усилитель, выполненный на полевом транзисторе, затвор которого соединен с регулируемым выводом резистивного делителя выходного напряжения и через второй резистор подключен к базе первого транзистора и к аноду вновь введенного второго стабилитрона, катод которого соединен с эмиттером шунти5 рующего транзистора, первым выводом источника постоянного тока и через третий резистор подключен к базе шунтирующего транзйстора и истоку полевого транзистора, сток которого соединен со средней точкой

10 источника опорного напряжения, управляющий электрод тйрйстора через последовательно соединенные четвертый резистор и вновь введенный третий стабилитрон соединен с первым выводом источника посто15 янного тока, а через пятый резистор - с коллектором регулирующего транзистора.