ЗАЩИТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ЗАЩИТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H02H3/00 H03K17/08 

Описание патента на изобретение RU2374734C2

Изобретение относится к защитной схеме для искробезопасных, эксплуатируемых с напряжением допущенного для подземных горных разработок сетевого блока питания электромагнитных исполнительных устройств для включения электрогидравлических клапанов в подземных горных разработках, содержащей подключенную к первому и второму потенциалам сетевого блока питания катушку, которой приданы, по меньшей мере, два выполненных отдельно друг от друга, включенных параллельно катушке электромагнитного исполнительного устройства короткозамыкающих средства для короткого замыкания катушки при реверсировании потенциала напряжения катушки. Изобретение относится также к защитной схеме для искробезопасных подземных систем энергоснабжения с несколькими подключенными к питающим линиям общего, допущенного для подземных горных разработок сетевого блока питания электронными блоками управления для активирования подключенных к блокам управления, эксплуатируемых с напряжением сетевого блока питания электромагнитных исполнительных устройств для включения электрогидравлических клапанов в подземных горных разработках, причем параллельно каждой подключенной к первому и второму потенциалам сетевого блока питания катушке электромагнитных исполнительных устройств включено, по меньшей мере, одно короткозамыкающее средство для короткого замыкания катушки при реверсировании потенциала напряжения катушки.

В подземных горных разработках для инициирования гидравлических процессов движений, вызываемых в большинстве случаев с помощью гидравлических цилиндров или гидравлических стоек, используется множество электромагнитных исполнительных устройств, с помощью которых тогда включают электрогидравлические клапаны для гидравлических цилиндров. В частности, множество включаемых электрогидравлических клапанов, встречающихся, например, в шагающей щитовой крепи, предъявляет значительные требования к сетевым блокам питания и подземной системе энергоснабжения, причем одновременно сетевые блоки питания и системы энергоснабжения должны быть выполнены искробезопасными и отвечать всем требованиям к взрывозащите и/или другим видам защиты от воспламенения. Поскольку это обуславливает ограничение обусловленных сетевыми блоками питания электрических присоединительных значений, в подземных горных разработках принято выполнять электромагнитные исполнительные устройства с понижением удерживающего тока. В то же время большие индуктивные нагрузки в искробезопасных системах энергоснабжения требуют особых защитных мер, чтобы обеспечить соблюдение правил защиты от воспламенения.

Известной проблемой в электромагнитных исполнительных устройствах с катушками под током является импульс остаточной энергии, обусловленный энергией отключения индуктивной нагрузки. В качестве ответной меры до сих пор в подземных горных разработках все электромагнитные исполнительные устройства снабжают, по меньшей мере, двумя, образованными в большинстве случаев безинерционными диодами короткозамыкающими средствами, которые при реверсировании потенциала напряжения катушки замыкают катушку накоротко, чтобы в любом случае предотвратить пики напряжения энергии отключения или остаточного энергетического импульса. Уменьшающееся при отключении катушки электромагнитное поле индуцирует напряжение на катушке, полярность которого обратна напряжению питающей сети, и эта смена полярности, называемая ниже реверсированием потенциала, отпирает безинерционный диод, так что через него течет ток, который уменьшает электромагнитное поле катушки.

В подземных системах энергоснабжения с множеством включаемых одновременно электромагнитных исполнительных устройств, например, при обрыве кабеля и т.п., даже уменьшенный безинерционными диодами импульс остаточной энергии отключения может, однако, привести к общему импульсу, который не допускается правилами защиты от воспламенения.

Задачей изобретения является создание защитной схемы для электромагнитных исполнительных устройств или для подземных искробезопасных систем энергоснабжения, у которой даже при самых неблагоприятных условиях, таких как обрыв кабеля или нарушение электроснабжения и т.п., не может возникнуть общий импульс, который мог бы привести к воспламенению газа или другим недопустимым правилами защиты от воспламенения рабочим состояниям.

Эта задача решается, согласно изобретению, посредством защитной схемы, в которой между катушкой и вторым потенциалом включен полупроводниковый выключатель, который при реверсировании потенциала или падении напряжения, используемом в качестве опорного значения для возникающего реверсирования потенциала, отсоединяет катушку от второго потенциала. В решении, согласно изобретению, посредством полупроводникового выключателя, который в нормальном состоянии или в исходном состоянии длительно включен и допускает протекание тока, при возникновении нерегулярностей, например, чрезмерном падении напряжения или реверсировании потенциала, вообще препятствует течению накопленной в катушках энергии обратно в питающие линии или линии потенциала сетевого блока питания или подземной системы энергоснабжения. За счет отсоединения катушек от второго потенциала исключены негативные воздействия индуктивного заряда катушек на всю систему энергоснабжения. Индуктивные нагрузки сбрасываются и снижаются тогда короткозамыкающими средствами, которые, как известно, могут состоять, в частности, из безинерционных диодов, без нарушения искробезопасности электромагнитного исполнительного устройства или всей системы энергоснабжения.

Согласно одному примеру осуществления изобретения, полупроводниковый выключатель может быть включен последовательно с короткозамыкающими средствами и катушкой и отсоединяет их сообща от подключения ко второму потенциалу сетевого блока питания. Особенно предпочтительным является то, что полупроводниковый выключатель представляет собой транзистор, в частности, полевой транзистор, база или затвор которого соединен с первым потенциалом. В подземных горных разработках обычно второй потенциал является потенциалом земли, а первый потенциал, например, 12В потенциалом. При внешнем отключении потенциала земли (GND-потенциал) катушка начинает разряжаться. Это происходит через параллельно включенные короткозамыкающие средства, такие, в частности, как один или несколько безинерционных диодов. За счет падения напряжения через безинерционные диоды напряжение на стороне катушки, соединенной обычно с GND-потенциалом, выше, чем напряжение на стороне 12В. Поскольку для включенного канала транзистора за счет прекращения соединения с GND-потенциалом отсутствует его нулевой потенциал, напряжение на стоковом и истоковом или эмиттерном и коллекторном контактах образующего полупроводниковый выключатель транзистора возрастает до повышенного по отношению, например, к 12В потенциалу на этой стороне катушки. Поскольку одновременно напряжение затвора или базы транзистора соединено со стороной 12В, транзистор автоматически блокирует прохождение тока. Таким образом, накопленная энергия катушки не может больше проникнуть к внешним выводам электромагнитного исполнительного устройства и, следовательно, не оказывает больше негативного воздействия на подключенную систему энергоснабжения.

Согласно альтернативному варианту осуществления изобретения, полупроводниковый выключатель может управляться посредством включенной параллельно катушке детектирующей схемы для детектирования реверсирования потенциала или снижения напряжения. Детектирующая схема предпочтительно содержит операционный усилитель, в частности, компаратор, посредством которого при смене потенциала или превышении порога на входах компаратора или операционного усилителя осуществляется управление полупроводниковым выключателем для отсоединения катушки от второго потенциала. Также в этом примере полупроводниковый выключатель представляет собой транзистор, в частности, полевой транзистор, база или затвор которого соединен с выходом операционного усилителя. Компаратор служит для своевременного обнаружения или определения момента реверсирования потенциала на катушке, вызванного внешним GND-отключением, и защитная схема использует транзистор, который постоянно включен и позволяет протекать току, чтобы в нужный момент отсоединить катушку от GND-потенциала и, тем самым, не пропустить внутреннюю накопленную энергию электромагнитной катушки к внешним выводам электромагнитного клапана, а сбросить через параллельно включенные безинерционные диоды и т.п. Вместо реверсирования потенциала может детектироваться также сверхпропорциональное или чрезмерное падение напряжения, т.е. большее, чем пороговое значение компаратора.

Особенно предпочтительно, если снабженная операционным усилителем или компаратором защитная схема содержит заряжаемый при пропускании тока через катушку питающим напряжением сетевого блока питания буферный аккумулятор энергии в виде отдельного энергоснабжения детектирующей схемы. Буферный аккумулятор энергии, заряжающийся при активировании катушки электромагнитного исполнительного устройства, выполняет функцию энергоснабжения детектирующей схемы также тогда, когда питающее напряжение сетевого блока питания отсутствует, и разряд катушки осуществляется посредством короткозамыкающих средств. Буферный аккумулятор энергии может содержать, в частности, конденсатор.

Изобретение может быть реализовано, в том числе, за счет того, что каждому отдельному электромагнитному исполнительному устройству придается защитная схема, согласно изобретению, причем это требует обновления или дооснащения всех имеющихся в подземной системе электромагнитных исполнительных устройств. В подземных искробезопасных системах энергоснабжения с традиционными, например, не дооснащаемыми особой защитной схемой электромагнитами, вместо этого каждому блоку управления может придаваться групповая защитная схема, содержащая полупроводниковый выключатель, включенный между вторым потенциалом и всеми приданными этому блоку управления катушками, причем полупроводниковый выключатель при возникновении реверсирования потенциала отсоединяет эти катушки от второго потенциала. К полупроводниковому выключателю предпочтительно подключен заряжаемый напряжением сетевого блока питания конденсатор и т.п., с помощью которого при реверсировании потенциала, по меньшей мере, на одной из катушек поддерживается необходимая для включения полупроводникового выключателя разность напряжений.

Другая принципиальная проблема в подземных горных разработках состоит в ограниченной питающей мощности используемых сетевых блоков питания. Так, в Германии в допустимых для применения сетевых блоках питания максимально допустимый ток ограничен примерно величиной 2,2 А, тогда как в США допустимы сетевые блоки питания с током 8 А. Для того чтобы, тем не менее, можно было подключить к одному сетевому блоку питания множество электронных блоков управления, обеспечивающих управление электромагнитными исполнительными устройствами, особенно предпочтительно, если каждому электронному блоку управления придается токоограничительная схема. Токоограничительная схема может быть встроена, например, в электронный блок управления или образующую его интеллектуальную колодку управления клапанами и т.п.

Особенно предпочтительно, если токоограничительная схема содержит контрольную схему, которая управляет полупроводниковым выключателем по достижении заданного мгновенного потребления тока, чтобы отсоединить подключение всех контролируемых контрольной схемой катушек ко второму потенциалу. Полупроводниковый выключатель токоограничительной схемы предпочтительным образом является также полупроводниковым выключателем размыкающей схемы для второго потенциала. Контрольная схема предпочтительно содержит операционный усилитель, в частности, компаратор, который управляет полупроводниковым выключателем при возникновении смены потенциала на входах операционного усилителя, чтобы прервать питание напряжением и током всех катушек.

И в этом случае полупроводниковый выключатель может состоять, в частности, из транзистора, предпочтительно полевого транзистора. В одном предпочтительном варианте реализации схемы выход операционного усилителя и конденсатор могут быть подключены к базе или затвору полупроводникового выключателя.

Второй потенциал предпочтительно образует, как указано выше, потенциал земли сетевого блока питания или системы энергоснабжения, а полупроводниковый выключатель отсоединяет соединение с потенциалом земли, поскольку в используемых в подземных горных разработках устройствах все необходимые внешние коммутационные процессы осуществляются в состоянии заземления. Кроме того, короткозамыкающие средства состоят преимущественно из безинерционных диодов.

Другие преимущества и варианты осуществления изобретения приведены в нижеследующем описании примеров, схематично изображенных на чертежах, на которых представлено следующее:

фиг.1 - блок-схема подземной системы энергоснабжения электронных блоков управления с подключенными традиционными электромагнитными клапанами и приданной каждому блоку управления защитной схемой;

фиг.2 - защитная схема для каждой катушки электромагнитного исполнительного устройства для подземных горных разработок, согласно первому варианту осуществления;

фиг.3 - защитная схема для каждой катушки электромагнитного исполнительного устройства, согласно второму варианту осуществления.

На фиг.1 в виде блок-схемы изображена подземная искробезопасная система 10 энергоснабжения. Система 10 энергоснабжения содержит искробезопасный и допущенный к эксплуатации в подземных горных разработках сетевой блок 1 питания в виде 12В-источника постоянного тока с первым потенциалом 2, на котором имеется +12В-потенциал, и вторым потенциалом 3 в виде массового проводника, называемым ниже GND-потенциалом. Первый 12В-потенциал 2 и второй GND-потенциал 3 подается по ответвительным линиям 4, 5 и ведущим к электронному блоку 6 управления питающим линиям 7, 8 и потенциальным линиям 7А, 8А ко всем потребителям 9 подземной системы 10 энергоснабжения. В качестве потребителей здесь к каждому электронному блоку 6 управления подключено несколько традиционных электрогидравлических клапанов 9, причем каждый электрогидравлический клапан 9 содержит катушку 11 в качестве индуктивной нагрузки и электромагнитного исполнительного устройства, а также, по меньшей мере, один, включенный параллельно катушке 11 безинерционный диод 12 в качестве короткозамыкающего средства для короткого замыкания катушки 11. Одновременно в системе 10 энергоснабжения к каждому сетевому блоку 1 питания параллельно друг другу через питающие линии 7, 8 подключено множество электронных блоков 6 управления. Катушки 11 всех электрогидравлических клапанов 9 подключены через потенциальные линии 7А, 8А к питающим линиям 7, 8 таким образом, что каждая катушка 11 в зависимости от коммутационного состояния, например, в электронном блоке 6 управления кратковременно нагружена полным напряжением сетевого блока 1 питания, т.е. напряжением между +12В-потенциалом 2 и GND-потенциалом 3, чтобы за счет намагничивания катушки 11 управлять коммутационным состоянием электромагнитного исполнительного устройства электрогидравлического клапана 9 и изменять его. Понятно, что для каждой катушки имеется, по меньшей мере, одна отдельная потенциальная линия 7А, 8А. Это известно специалисту в области электромагнитных исполнительных устройств и поэтому подробно не описывается.

К каждому электронному блоку 6 управления, который может состоять также из интеллектуальной колодки управления клапанами и т.п. или содержать ее, подключено некоторое число электрогидравлических клапанов 9 с катушками 11, причем это число согласовано с искробезопасностью сетевого блока 1 питания и системы 10 энергоснабжения. Допустимое число зависит от максимально допустимой индуктивной нагрузки всех катушек 11 всех электромагнитных исполнительных устройств. Согласно изобретению, каждому из этих электронных блоков 6 управления придана защитная схема 20, которая содержит транзистор Т1, выполненный в виде полевого транзистора и включенный в присоединенную к GND-потенциалу 3 сетевого блока 1 питания питающую линию 8 таким образом, что он находится между выводами катушки со стороны GND-потенциала и GND-потенциалом сетевого блока питания или системы 10 энергоснабжения. В изображенном примере каждая защитная схема 20 расположена между электронным блоком 6 и сетевым блоком 1 питания и придана питающим линиям 7, 8. Защитная схема 20 включает в себя в данном примере дополнительно токоограничительную схему 21, которая содержит компаратор 22 в качестве важного компонента контрольной схемы, управляющей затвором транзистора Т1 для функционирования в качестве токоограничительной схемы 21. Через простой делитель напряжения посредством резисторов R1, R2 к одному входу компаратора 22 приложено опорное напряжение Uref, а на другом входе компаратора 22 имеется падение напряжения, вызванное резистором R3, который включен в соединенную с GND-потенциалом питающую линию 8. Падение напряжения в GND-потенциале на резисторе R3 зависит от потребления тока всеми приданными блоку 6 управления и мгновенно включенными катушками 11. Если падение напряжения на резисторе R3 превышает приложенное к другому входу компаратора 22 опорное напряжение Uref, то транзистор Т1 управляется через промежуточный резистор R4, так что транзистор Т1 отключает прохождение тока через питающую линию 8. Таким образом, гарантируется, что одновременно может быть включено максимум число электрогидравлических клапанов 9, которые подключены к блоку 6 управления и еще могут эксплуатироваться в искробезопасном режиме. В случае, если блок 6 управления пытается включить одновременно больше катушек 11 или электромагнитных исполнительных устройств, то транзистор Т1 отключает всю нагрузку. Защитная схема 20 с токоограничительной схемой 21 вызывает, следовательно, то, что для каждой защитной схемы может быть включено всегда только соответствующее условиям искробезопасности число электромагнитных катушек 11.

Транзистор Т1 одновременно обеспечивает то, что каждая группа блоков, защищенная посредством токоограничительной схемы 21 защитной схемы 20 в отношении потребления тока, не может отводить свои индуктивные нагрузки в систему 10 энергоснабжения при внешнем или непреднамеренном процессе отключения и вызывать там недопустимое в отношении искробезопасности рабочее состояние. Это обеспечивается посредством того же транзистора Т1 и конденсатора С1, подключенного к затвору транзистора Т1. В момент разъединения GND-соединения 8 между транзистором Т1 и сетевым блоком 1 питания потенциал напряжения из-за накопленного в катушках 11 напряжения на соединенной с GND-потенциалом 3 стороне катушки 11 возрастет до значения, лежащего заметно выше питающего напряжения +12В потенциала 2 сетевого блока 1 питания. Конденсатор С1, соединенный с управлением затвором отключающего транзистора Т1, поддерживает в этот момент на короткое время имевшуюся до этого разность напряжений и снижает напряжение затвора полевого транзистора Т1 ниже существующего на этих выводах затвора и истока более высокого потенциала напряжения. В результате этого транзистор Т1 автоматически отсоединяет подключенные к соответствующей защитной схеме 20 катушки 11 электрогидравлических клапанов 9 от внешних выводов 7, 8 и линий 4, 5 системы энергоснабжения, так что больше не может возникнуть негативного воздействия на всю подключенную систему 10 энергоснабжения. С защитной схемой 20, включающей в себя токоограничительную схему 21 и разъединительный транзистор Т1, может, в принципе, эксплуатироваться произвольно много защищенных групп блоков параллельно на одном искробезопасном сетевом блоке 1 питания. Если же транзистор Т1 однажды отключен, то он не может быть снова включен до тех пор, пока снова не будет создано соединение с GND-потенциалом 3 сетевого блока 1 питания.

Описанная со ссылкой на фиг.1 защитная схема 20 может быть использована, в частности, тогда, когда в системе 10 энергоснабжения используются электромагнитные клапаны 9 с традиционными электромагнитными исполнительными устройствами, в которой, следовательно, каждой катушке 11 придан, по меньшей мере, один безинерционный диод 12 и т.п. в качестве короткозамыкающего средства. Вследствие существующих в подземных горных разработках повышенных требований обычно каждой катушке 11 приданы, по меньшей мере, два безинерционных диода 12.

На фиг.2 и 3 изображены примеры выполнения, которые требуют переоснащения всех используемых в подземных системах энергоснабжения электромагнитных клапанов и которые могут быть реализованы посредством приданной им защитной схемы 30 и 50, соответственно. В обоих примерах для упрощения описания изображена только катушка 11 в качестве единственного компонента электромагнитных исполнительных устройств электрогидравлических клапанов. Два включенных параллельно катушке 11 безинерционных диода обозначены ссылочной позицией 12, +12В-потенциал сетевого блока питания обозначен ссылочной позицией 2, а GND-потенциал - ссылочной позицией 3.

В примере на фиг.2 защитная схема 30 содержит полевой транзистор Т2 в качестве полупроводникового выключателя, к затвору которого подключен выход компаратора 31 включенной параллельно катушке 11 детектирующей схемы 32, чтобы посредством настроенных с помощью добавочных резисторов R6, R7 порогов компаратора детектировать реверсирование потенциала на катушке 11. При детектировании реверсирования потенциала или чрезмерного падения напряжения вследствие смены потенциала на входах компаратора 31 транзистор Т2 включается таким образом, что он отсоединяет вывод катушки 11 со стороны GND от GND-потенциала 3 сетевого блока питания. Энергоснабжение компаратора 31 детектирующей схемы 32 обеспечивается посредством конденсатора С2 в качестве буферного аккумулятора энергии даже при кратковременном отсоединении катушки 11 от сетевого блока питания, причем конденсатор С2, защищенный диодами 33, 34 Зенера и добавочным резистором R5, заряжается всегда при наличии напряжения на катушке 11. Конденсатор С2 поддерживает коммутационное состояние компаратора 31, несмотря на падение напряжения внешнего источника напряжения, чтобы обеспечить отсоединение индуктивной нагрузки катушки 11 от GND-потенциала 3. Индуктивная нагрузка катушки 11 снижается тогда, как известно, через безинерционные диоды 12 в качестве короткозамыкающих средств.

На фиг.3 изображена еще более упрощенная защитная схема 40 с выполненным также в виде полевого транзистора Т3 полупроводниковым выключателем, который включен последовательно с блоком из катушки 11 и параллельно включенных безинерционных диодов 12 и между GND-выводом блока из катушки 11 и безинерционных диодов 12 и GND-потенциалом 3. При внешнем отключении GND-потенциала 3 катушка 11 начинает разряжаться. Это происходит через безинерционные диоды 12. За счет падения напряжения через безинерционные диоды 12 напряжение на стороне GND-потенциала катушки выше, чем напряжение на стороне +12В-потенциала. Поскольку у включенного N-канала полевого транзистора Т3 за счет разъединения GND-соединения отсутствует его нулевой потенциал, напряжение на контактах затвора и истока транзистора Т3 возрастает до повышенного относительно питания 12В потенциала напряжения, существующего на этой стороне катушки 11. Поскольку напряжение затвора транзистора Т3 через присоединительную линию 41 соединено с +12В-потенциалом 2, транзистор Т3 автоматически блокирует прохождение тока, т.е. отсоединяет катушку от GND-потенциала 3, так что накопленная в катушке 11 энергия не может попасть на внешние выводы электромагнитного клапана.

Для специалиста из вышеизложенного описания будут очевидны многочисленные модификации, которые должны входить в объем формулы изобретения. Вместо полевых транзисторов могут применяться обычные n-p-n-транзисторы и т.п. Упомянутые в описании напряжения потенциалов приведены для примера и являются обычными для условий в подземных горных разработках в Германии. Токоограничительная схема может быть реализована также иными разнообразными путями. То же относится к формированию опорного напряжения, которое может быть установлено более точно посредством регулятора опорного напряжения, например, диода Зенера.

Похожие патенты RU2374734C2

название год авторы номер документа
СХЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 2013
  • Михалёв Василий Сергеевич
  • Семешов Александр Павлович
RU2538403C1
БАРЬЕР ИСКРОЗАЩИТЫ 2023
  • Зелинский Антон Валерьевич
RU2813168C1
ЗАЩИТНАЯ СХЕМА ДЛЯ САМОЗАЩИЩЕННЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ АКТУАТОРОВ, А ТАКЖЕ ЗАЩИТНАЯ СХЕМА ДЛЯ САМОЗАЩИЩЕННЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 2006
  • Тичерт Йенс
  • Ленцинг Маркус
  • Тревис Джефф
  • Фергюсон Дэн
RU2372700C2
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНИМ ЕМКОСТНЫМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ 1997
  • Хоффманн Кристиан
  • Фройденберг Хелльмут
  • Геркен Хартмут
  • Хеккер Мартин
  • Пиркл Рихард
RU2167488C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХПОЗИЦИОННЫМИ ОБЪЕКТАМИ 1963
  • Филатенков И.П.
  • Павлов С.А.
  • Голубев В.В.
  • Серов Л.А.
  • Кобышев В.Ф.
SU214638A1
УСТРОЙСТВО ТИПА ПЕРЕДАТЧИКА И/ИЛИ ПРИЕМНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ РАДИОСИГНАЛОВ 2009
  • Рамю Мишель
RU2488923C2
СПОСОБ И СХЕМА ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ И СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ, ОСОБЕННО ШАХТНЫХ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ СЕТЕЙ 2014
  • Исаков Збигнев
  • Дворак Марек
  • Аугустыняк Адам
  • Сиерадзки Пшемыслав
  • Коза Януш
RU2587504C1
БЫТОВОЙ ПРИБОР С ЗАЩИТНОЙ СХЕМОЙ 2012
  • Шрёдер Бернд
RU2560527C2
Устройство для защиты искробезопасных цепей 1981
  • Бабкин Николай Викторович
  • Багровский Станислав Павлович
  • Бахмутов Валерий Арсентьевич
  • Поваренкин Виктор Геннадиевич
  • Герасимова Светлана Владимировна
SU1075010A1
РАДИАЦИОННО-СТОЙКАЯ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМАЯ ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА 2014
  • Быстрицкий Алексей Викторович
  • Долгов Вячеслав Юрьевич
  • Куриленко Сергей Михайлович
  • Мещеряков Николай Яковлевич
  • Цыбин Сергей Александрович
RU2563548C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 374 734 C2

Реферат патента 2009 года ЗАЩИТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ И ЗАЩИТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности защиты. Устройство содержит подключенную к первому (2) и второму (3) потенциалам сетевого блока питания катушку (11), которой приданы, по меньшей мере, два выполненных отдельно друг от друга, включенных параллельно катушке (11) электромагнитного исполнительного устройства короткозамыкающих средства (12) для короткого замыкания катушки при реверсировании потенциала напряжения катушки. Кроме того, устройство включает в себя включенный между катушкой (11) и вторым потенциалом (3) полупроводниковый выключатель Т3, выполненный с возможностью отсоединения катушки (11) от второго потенциала при падении напряжения или реверсировании потенциала, так что разряд катушки (11) не оказывает негативного воздействия на систему энергоснабжения и не нарушает искробезопасность. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 374 734 C2

1. Защитная схема для искробезопасных, эксплуатируемых с напряжением допущенного для подземных горных разработок сетевого блока питания электромагнитных исполнительных устройств для включения электрогидравлических клапанов в подземных горных разработках, содержащая подключенную к первому и второму потенциалам сетевого блока питания катушку, которой приданы, по меньшей мере, два выполненных отдельно друг от друга, включенных параллельно катушке электромагнитного исполнительного устройства короткозамыкающих средства для короткого замыкания катушки при реверсировании потенциала напряжения катушки, отличающаяся тем, что между катушкой (11) и вторым потенциалом (3) включен полупроводниковый выключатель (T1, T2, Т3), выполненный с возможностью отсоединения катушки (11) от второго потенциала при падении напряжения или реверсировании потенциала.

2. Схема по п.1, отличающаяся тем, что полупроводниковый выключатель (Т3) включен последовательно с короткозамыкающими средствами (12) и катушкой (11) с возможностью их совместного отсоединения от подключения ко второму потенциалу (3) сетевого блока питания.

3. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полупроводниковый выключатель представляет собой транзистор, в частности, полевой транзистор (Т3), база или затвор которого соединен с первым потенциалом (2).

4. Схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что полупроводниковый выключатель (Т2) выполнен с возможностью управления посредством включенной параллельно катушке (11) детектирующей схемы (32) для детектирования реверсирования потенциала или падения напряжения.

5. Схема по п.4, отличающаяся тем, что детектирующая схема (32) содержит операционный усилитель, в частности компаратор (31), посредством которого при возникновении смены потенциала или падения напряжения на входах операционного усилителя происходит управление полупроводниковым выключателем (Т2) для отсоединения катушки от второго потенциала.

6. Схема по п.5, отличающаяся тем, что полупроводниковый выключатель представляет собой транзистор, в частности, полевой транзистор (Т2), база или затвор которого соединен с выходом операционного усилителя (31).

7. Схема по п.4, отличающаяся тем, что она содержит буферный аккумулятор (С2) энергии, заряжаемый при прохождении тока через катушку питающим напряжением сетевого блока питания, в качестве отдельного энергоснабжения детектирующей схемы (32).

8. Схема по п.7, отличающаяся тем, что буферный аккумулятор энергии содержит конденсатор (С2).

9. Защитная схема для искробезопасных подземных систем энергоснабжения с несколькими подключенными к питающим линиям общего, допущенного для подземных горных разработок сетевого блока питания электронными блоками управления для активирования подключенных к блокам управления, эксплуатируемых с напряжением сетевого блока питания электромагнитных исполнительных устройств для включения электрогидравлических клапанов в подземных горных разработках, причем параллельно каждой подключенной к первому и второму потенциалам сетевого блока питания катушке электромагнитных исполнительных устройств включено, по меньшей мере, одно короткозамыкающее средство для короткого замыкания катушки при реверсировании потенциала напряжения катушки, отличающаяся тем, что каждому блоку (6) управления придана защитная схема (20), содержащая полупроводниковый выключатель (Т1), включенный между вторым потенциалом (3) и приданными этому блоку (6) управления катушками (11) и выполненный с возможностью отсоединения этих катушек (11) от второго потенциала (3) при падении напряжения или реверсировании потенциала.

10. Схема по п.9, отличающаяся тем, что к полупроводниковому выключателю (Т1) подключен заряжаемый напряжением сетевого блока питания конденсатор (С1) и т.п., с помощью которого при реверсировании потенциала или падении напряжения, по меньшей мере, на одной из катушек (11) поддерживается необходимая для включения полупроводникового выключателя (Т1) разность напряжений.

11. Схема по п.9 или 10, отличающаяся тем, что каждому блоку (6) управления придана токоограничительная схема (21).

12. Схема по п.11, отличающаяся тем, что токоограничительная схема (21) содержит контрольную схему, выполненную с возможностью управления полупроводниковым выключателем (Т1) по достижении заданной силы тока для отсоединения подключения всех катушек ко второму потенциалу.

13. Схема по п.12, отличающаяся тем, что контрольная схема содержит операционный усилитель, в частности, компаратор (22), выполненный с возможностью управления полупроводниковым выключателем (Т1) при возникновении смены потенциала на входах операционного усилителя для прерывания питания напряжением и током всех катушек.

14. Схема по п.9, отличающаяся тем, что полупроводниковый выключатель представляет собой транзистор, в частности, полевой транзистор (Т1).

15. Схема по п.13, отличающаяся тем, что выход операционного усилителя (22) и конденсатор подключены к базе или затвору полупроводникового выключателя (Т1).

16. Схема по п.1, отличающаяся тем, что второй потенциал (3) представляет собой потенциал земли.

17. Схема по п.1, отличающаяся тем, что короткозамыкающие средства состоят из безинерционных диодов (12).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2374734C2

US 5557494 A, 17.09.1996
УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ 1998
  • Самойлов С.В.
  • Франц Ю.А.
RU2158476C2
JP 5074298 A, 26.03.1993
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛЯ С ДВОЙНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ 1993
  • Иванов А.М.
  • Герасимов А.Ф.
  • Поляшов Л.И.
  • Радионов Н.И.
RU2095940C1

RU 2 374 734 C2

Авторы

Тичерт Йенс

Зондерманн Ахим

Даты

2009-11-27Публикация

2006-02-06Подача