Устройство для обеспечения искробезопасности индуктивной нагрузки Советский патент 1983 года по МПК E21F9/00 H02H7/26 

Изобретение относится к устройствам шахтной автоматики и связи и может найти применение в угольной, нефтегазовой и химической промышленности, в помеш,ениях со взрывоопасной атмосферой.

В настояш,ее время при обеспечении искробезопасности индуктивных нагрузок широко применяются диодные шунты 1.

Недостатком таких шунтов является сравнительно небольшая искробезопасная мощность, которая достигается с их помош,ью. Это объясняется тем, что диод не включается до тех пор, пока напряжение на разряде не станет равным падению напряжения на сопротивлении нагрузки. За это время в разряде выделяется достаточное количество энергии, что не позволяет обеспесить ее искробезопасную мошность больше 5-7 Вт.

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство коммутации нагрузки, содержащее источник питаниЯ; индуктивную нагрузку с диодным шунтом, отключающий и управляющий блоки 2.

Отключающий блок выполнен из транзистора, последовательно включенного в цепь питания, к коллектору которого подключена индуктивная нагрузка, в цепь базы включен первый резистор, а переход база- эмиттер зашунтирован вторым резистором. Управляющее устройство представляет собой стабилитрон, включенный между первым резистором и противоположным полюсом питания. Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается таким образом, что разность между напряжением на нагрузке и напряжением стабилизации стабилитрона не превышает катодное падение напряжения на контактах. При размыкании цепи 15 нагрузки с описываемым устройством падение напряжения на нагрузке уменьшается на величину катодного напряжения в столбе дуги, следовательно, становится меньше напряжение стабилизации стабилитрона. В связи с этим базовый ток транзистора прекращается, транзистор закрывается и за время, равное времени запирания транзистора, прекращается электрический разряд: Это позволяет увеличить искробезопасную мощность до нескольких десятков ватт.

Недостатком известного устройства является зависимость стабильности и надежности работы искробезопасных устройств при измеиении соиротивления нагрузки, напряжения питания или длины линии связи. Так, нри уменьшении сопротивления нагрузки пли увеличении длины линии связи, которая может быть включена между источником питания и нагрузкой, а также при кратковременном снижении напряжения на величину, равную или большую катодного падения напряжения разряда, стабилитрон закрывается при отсутствии коммутации в цепи, и нагрузка отключается. Причем новторпое включение нагрузки в цепь питания возможно в случае применения стабилитрона другим напряжением стабилизации или нри восстановлении номинального напряжения в цепи.

Аналогично при увеличении сопротивления (уменьшения длины липии) или повы1пе ши напряжения в цепи увеличивается время отключения транзистора, что может ограничить допустимую величину искробезопасной мощности. В связи с вышеизложенН1 1м стабильность и надежность работы искробезопасных устройств, снабженных такими устройствами искрозащиты, снижается.

Цель изобретения - повышение стабиль.чости и надежности работы искробезопасiibix устройств при изменении сопротивления нагрузки, напряжения питания или длины линии связи.

Поставленная цель достигается те.м, что в устройстве, содержащем источник нитаШ я, связи, индуктивную нагрузку с диодным щуптом, отк.почаю1ций и управляюпдий блоки, причем отключающий блок вы1И).1.чсн в виде отключающего транзистора, .1едовательно включенного в цепь питания, к коллектору которого подключена индуктивная наг рузка, эмиттер соединен с выводом источника питания, в цень базы включен первый резистор, а переход база -эмитто) защунтирован вторым резисторо.м, управ.чяющий блок выполнен на управляющем тра1{зисторе и снабжен RC-цепочкой, диодо.м третьим и четвертым резисторами, причем коллектор управляющего транзистора подключен к первому резистору, а эмиттер - к положительному полюсу источника питания, база этого транзистора через диод в проводящем направлении и четвертый резис -;п .;1ючена к его эмиттеру, а через RC:г :,Ч1.: к коллектору отключающего транiiL.iip;; и через третий резистор - к базе г:-т;ч. почак)И|его транзистора.

(.ма устройства показана на чертеже.

Устройство обеспечения искробезопасиости индуктивной нагрузки содержит источник пита ПИЯ 1, соединенный через линию связи 2 с индуктивной нагрузкой с диодным шунтом 3, отключающий блок содержит отключающий транзистор 4, который последовательно включен в цепь питания, к коллектору которого подключена индуктивная нагрузка 3, в цепь базы включен резистор 5, а переход база-эмиттер зашунтирован резистором 6. Коллектор управляющего транзистора 7 подключен к резистору 5, а эмиттер - к положительному полюсу питания, база транзистора 7 через диод 8 в проводящем направлении и резистор 9 подключена к эмиттеру транзистора 7, а через RC-цепочку 10 и 11 - к коллектору отключающего

(3 транзистора 4 и через резистор 12 - к базе отключающего транзистора 4.

Устройство обеспечения искробезопасности индуктивных нагрузок работает следующим образом.

В нормальном режиме при включении ни5 тания за счет протекания базового тока через резисторы 12 и 6 управляющий транзистор 7 открывается и своим коллекторным током открывает отключающий транзистор 4. При этом нагрузка 3 обтекается

Q номинальным током, а конденсатор 11 заряжен до величины падения на сопротивлении нагрузки 3.

В аварийно.м режи.ме при возникновении ко.ммутационного разряда напряжение на

5 индуктивной нагрузке 3 у.меньшается на величину катодного падения напряжения на разрядном промежутке. Конденсатор 11 разряжается по цепи диод 8, резистор 9, нагрузка 3, резистор 10. Падение напряжения па сопротивлении открытого диода 8 и па резисторе 9 приложепо к базе управляющего транзистора 7 в запираюн1ем направлепии, и он закрывается. Это вызывает резкое уменьшение базового тока отключаь)щего транзистора 4, увеличение сопротивления

5 его коллектор-эмиттерного перехода и, следовательно, отключение нагрузки 3. Измене1ше параметров цепи в нор.мальном режиме может также вызвать кратковременное отключение нагрузки 3. Однако в отличие от ирототина носле окончания переходного про0 песса устройство обеспечения искробезопаспости индуктивных нагрузок сохраняет свою работоспособность за счет использования управляющего устройства.

Технико-экономические преи.мущества

5 данного устройства обеспечения искробезопасности индуктивных нагрузок заключаются в повышении стабильности и надежности работы искробезопасных устройств.

Формула изобретения

Устройство для обеспечения искробезонасности индуктивной нагрузки, содержащее источник питания, к которому через линию связи подключена индуктивная нагрузка с диодным щунтом, отключающий и управляющий блоки, причем отключающий блок выполнен в виде отключающего транзистора, последовательно включенного в цепь питания, к коллектору которого подключена ивдуктивная нагрузка, эмиттер соединен с выводом источника питаниЯ|В цепь базы включен первый резистор, а переход база - эмиттер зашунтирован вторым резистором, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности и надежности работы искробезопасных устройств при изменении сопротивления нагрузки, напряжения питания или длины линии связи, управляющий блок выполнен в виде управляющего транзистора и снабжен RC-цепочкой, диодом, третьим и четвертым резистором, причем коллектор управляющего транзистора подключен к первому резистору, а эмиттер - к положительному полюсу источника питания, беза этого транзистора через диод в проводящем направлении и четвертый резистор подключена к его эмиттеру, а через RC-цепочку - к коллектору отключающего транзистора и через третий резистор - к базе отключающего транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экслертлзе

1.Серов В. И. Воспламеняющая способность сложных индуктивных цепей. М., «Наука, 1966, с. 84-88.

2.Кириченко Б.М., Марсюк Н. А. Устройство коммутации нагрузки. - «Горные машины и автоматика, 1976, вып. 3, с. 31.