Устройство искрозащиты

 

Сснез Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-еу (22) Заявлено 030190 (23) 2863959/18-21 оо868608 (5<> K з с присоединением заявки Мо

G 01 R 19/18

Государственный комитет

СССР по демам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300981.Бюллетень М 36 (53) УДК 6ã1.317.V (088. 8) Дата опубликования описания 30D981 н (72) Авторы изобретения

A.Ó.ßëêàåâ, Л.П.Дмитраков и Э.A.Øàïê (71) Заявитель

Государственный научно-исследовательс теплоэнергетического приборостроения (54) УСТРОИС1ВО ИСКРОЭАЩИТЫ

Изобретение относится к электроиэмерительной.технике.

Известно устройство искрозайиты с гальваническим разделением входных и выходных цепей и с выходным сигналом постоянного тока, содержащее широтно-импульсный модулятор, разделительный трансформатор, выпрямитель, преобразователь постоянного напряжения в переменное, импульсный трансформатор, блок искрозащиты, состоящий из стабилитрона и ограничительных транзисторов. 13 .

Недостатком устройства является низкая точность передачи входного сигнала.

Известно также устройство искрозащиты с гальваническим разделением входных и выходных цепей и с токовым выходным сигналом, содержащее широтно-импульсный модулятор, раздели.тельный трансформатор, фильтр низкой частоты, усилители напряжения и мощности, а также гальванически разделенные стабилизированный и нестабилизированный источники питания и блок искрозащиты, причем выход нестабилиэированного источника питания подключен к усилителю напряжения постоянного тока и блоку искро защиты (2 .

Недостатком устройства является

5 невысокая точность передачи входного сигнала, связанная с тем, что в нем разделительный трансформатор подключен через конденсатор большой емкости к выходу широтно-импульсного

1О модулятора и осуществляет передачу импульсного сигнала к выпрямителю.

При этом нестабильность амплитуды выходных импульсов широтно-импульсного модулятора, а также нестабильность параметров выпрямителя в зависимости от изменения температуры не позволяют обеспечить точность передачи входного сигнала лучше 0,5%.

Кроме того, для передачи импульсов

2О беэ искажений необходимо индуктивность обмоток разделительного трансформатора выбирать достаточно боль,шой величины, что ухудшает условия обеспечения искробеэопасности выход25 ной цепи устройства, поскольку в аварийном режиме к.первичной обмотке разделительного трансформатора может прикладываться значительное напряжение промышленной частоты, которое с учетом коэффициента передачи раз868608 делительного трансформатора поступает на нход блока искрозащиты.

Другим источником погрешности в известном устройстве является то обстоятельство, что стабилитрон блока искрозащиты, обеспечивающий ограничение выходного напряжения до безопасного уровня, подключен параллельно нагрузке. При этом изменение температуры окружающей среды вызывает уменьшение обратного сопротивления стабилитрона, что приводит к увеличению паразитного тока утечки через стабилитрон, а следовательно, к уменьшению тока нагрузки, т.е. увеличению погрешности передачи входного сигнала.

Цель изобретения — повышение надежности искрозащиты выходных цепей устройства и точности передачи входного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство искрозащиты, содержащее широтно-импульсный модулятор, разделительный трансформатор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель напряжения, усилитель мощности и блок искрозащиты, а также стабилизированный и нестабилизиронанный источники питания, выход нестабилизированного источника питания подключен к усилителю мощности и блоку искрозащиты, а выход стабилизированного источника питания подключен к усилителю напряжения, введен релейный элемент, вход которого подключен к выходу разделительного трансформатора, его выход соединен со входом- фильтра нижних частот, а вход питания релейного элемента соединен с выходом стабилизированного источника питания причем разделительный трансформатор выполнен дифференцирующим.

Кроме того, блок искрозащиты включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя напряжения.

На чертеже представлена схема устройства искрозащиты. устройство содержит входные клеммы 1, широтно-импульсный модулятор

2, разделительный трансформатор 3, релейный элемент 4 с двухпозиционной характеристикой, стабилизированный источник 5 питания, параллельновстречно включенные прецизионные стабилитроны б, фильтр 7 нижних частот, нестабилизированный,источник

8 питания, усилитель 9 напряжения, усилитель 10 мощности, блок 11 искрозащиты, содержащий стабилитроны 12 .и ограничительный резистор 13.

УЧтройство работает следующим образом.

Входной сигнал в виде постоянного тока или напряжения постоянного тока поступает на входные клеммы 1 широтно-импульсного модулятора 2, который преобразует этот сигнал в

ЬО

65 длительность импульсов, пропорциональную текущему значению входного сигнала. Далее эти импульсы поступают на первичную обмотку разделительного трансформатора 3, постоянная нремени первичной обмотки которого выбирается такой величины, чтобы на вторичной обмотке разделительного трансформатора 3 действонали продифференцированные импульсы от переднего и заднего фронтов выходных импульсов широтно-импульсного модулятора. Этим достигается предотвращение прохождения составляющей промышленной частоты через разделительный трансформатор, а выходные цепи устройства, т.е. повышается надежность искрозащиты выходной цепи устройства.

Импульсами на вторичной обмотке разделительного трансформатора релейный элемент 4 переводится иэ одного крайнего состояния в другое, т.е. на выходе релейного элемента 4 формируется импульсный сигнал, совпадающий по форме с выходным сигналом широтно-импульсного модулятора

2. Для устранения влияния нестабильности параметров релейного элемента

4 на точность передачи входного сигнала амплитуда выходных импульсов релейного элемента 4 стабилизируется параллельно-встречно включенными прецизионными стабилитронами 6. Далее это импульсное напряжение через фильтр 7 нижних частот поступает на вход усилителя 9 напряжения.

При нулевом значении входного сигнала длительность положительных импульсон на выходе релейного элемента равна длительности отрицательных импульсов, следовательно, средняя составляющая напряжения на выходе фильтра 7 нижних частот равна нулю, т.е. сигнал на выходе устройства искрозащиты отсутствует. При подаче на вход устройства искрозащиты сигнала скважность импчльсного сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора изменяется, следовательно, изменяется средняя составляющая, поступающая на вход усилителя 9 напряжения, с ныхода которого усиленный по напряжению сигнал поступает на вход усилителя 10 мощности.

Для формирования выходного токового сигнала на выходе устройотва искрозащиты используется усилитель

10 мощности, в котором транзистор является, по сути пела, управляемым сопротивлением. Отрицательная обратная связь по постоянному току в устройстве выполнена путем подключения входа усилителя напряжения к выходу блока 11 искрозащиты. При таком способе получения отрицательной обратной связи по постоянному току в значительной степени уменьшается влияние изменения тока утечки через ста868608 билитрон 12, что увеличивает точность передачи входного сигнала.

При воздействии дестабилизирующих факторов (например при изменении температуры окружающей среды) величина тока утечки I через стабилитрон возрастает (за счет уменьшения обратного сопротивления стабилитрона), что приводит к уменьшению тока нагрузки Iц, а это, в свою очередь, уменьшает величину напряжения отрицательной обратной связи Uo снимаемого с выхода блока искрозащиты. Следовательно, коэффициент передачи усилителя напряжения увеличивается, т.е. увеличивается ток 1н .

Тем самым осуществляется компенсация изменения тока утечки 1, повышается точность передачи входного сигнала.

Относительная погрешность преобразования устройства искрозащиты определяется выражением

Зн мт IWS е 1

1 н где k — коэффициент усиления разомк нутого тракта, 9 - коэффициент передачи тракта . цепи отрицательной обратной связи

Величина kg выбирается из условия обеспечения заданной линейности преобразования и имеет значение порядка нескольких сотен, при этом влияние изменения тока утечки через стабилитрон 12 уменьшается по сравнению . с известными устройствами в k ф раз и, следовательно, повышается точность .передачи входного сигнала.

Формула изобретения

1. Устройство искрозащиты, содержащее широтно-импульсный модулятор, разделительный трансформатор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель напряжения, усилитель мощности и блок искрозащиты, а также стабилизированный н нестабилизированный источники питания, выход нестабилизированного источника питания подключен к усилителю мощности и блоку искрозащиты, а выход стабилизированного источника питания подключен к усилителю напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности искрозащиты, в него введен релейный элемент, вход которого подключен к выходу разделительного трансформатора, его выход соединен со входом фильтра нижних частот, а вход питания релейного элемента соединен с выходом стабилизированного источника питания, причем раэде20 лительный трансформатор выполнен дифференцирующим.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

g5 повышения точности передачи входногб сигнала, блок искрозащиты включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерения, контроль и автома:тизация. Взрывобезопасность приборов и систем автоматики. ЦНИИТЭИприборостроение, 1974, Р 1..

2. Vamatake-Honeywell СО; Ltd, "Safty barriers МТЧ-183", "VUTRONIC"

Tokio Iupan, June 1978, 74 р. (прототип).

868608

Составитель В.Костин

Техред Ж.Кастелевич Корректор M.Ïîìî

Редактор М.Янович

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8316/64 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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