Устройство обеспечения искробезопасности Советский патент 1986 года по МПК E21F9/00 H02H3/00 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в искробезопасных системах электропитания на предприятиях со взрывоопасной атмосферой в том числе на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности. Цель изобретения - увеличение искробезопасной мощности и повышение надежности устройства. На фиг.1 представлена принципиаль ная схема устройства обеспечения ис|Кробезопасности; на фиг.2 - зависимость искробезопасного тока от напря жения для мётано-воздушной смеси. Устройство обеспечения искробезопасности содержит ограничительньш резистор 1, тиристор 2, генератор тока 3, шунтирующий транзистор 4, транзисторы сравнения 5 и 6, измерительный резистор 7, токозадакяцие резисторы 8 - 10, источник опорного напряжения на элементах 11 и 12, делитель напряжения 13 и 14, нагрузку 15. Ограничительный резистор 1, изме рительный резистор 7 и нагрузка 15 включены последовательно в контролируемую цепь. Тиристор 2 подключен параллельно выходной цепи устройства Генератор тока 3 включен между анод и управляющим электродом тиристора Шунтирующий транзистор 4 коллектором подключен к управляющему электроду тиристора 2, эмиттер транзистора. 4 соединен с катодом тиристора 2, эммитерами транзисторов сравнения 5 и 6 и выводом измерительного резистор 7. База транзистора 4 соединена с коллектором транзистора сравнения 5 и через токозадающий резистор 8 с источником опорного напряжения 11 и 12, который подключен параллельно тиристору 2. База транзистора сравнения 5 соединена с базой и колх ектором транзистора 6 и через токозадающий резистор 9 с делителем напря жения 13 и 14 и через токозадающий резистор 10 с выводом измерительног резистора 7. Устройство работает следующим об разом. Генератор тока 3 обеспечивает то необходимый для срабатывания тиристора 2, но его срабатывание также зависит от состояния шунтирующего транзистора 4. Если транзистор 4 на ходится в состоянии включено, то ток генератора 3 отводится транзистором 4 и срабатывания не происходи 1 азовый ток Ig транзистора 4 ляется выражением .(Т) IK.IS. опорное напряжение; прямое падение напряжения на переходе база-эммитер, зависящее от температуры (Т); сопротивление резистора 8; ток коллектора транзистора 5 . ок I, текущий к базам транзис6, равен сумме токов резисв 5 и в 9 и 10 и равен ML u,5(T)iebuR. u,s(T) (R,,+RH)R, % и„ - напряжение на тиристоре 2; , Rg, RIQ, R|, , R, - сопротивление резисторов 7, 9,10,13,14 соответственно;Igbu ток нагрузки 15. Кроме того i, , где , Ig-g - базовые токи транзисторов 6; БЙ - коэффициент усиления по у транзистора 6. Учитывая, что Ij тогда ток 1,(2+Б6). Обычно В6 и Ii B6-Ig-j .Отсюда еделяем 1 --. Ток коллектора Вб равен нзистора I т т J-K5 J-4 iJ6 Bj - коэффициент усиления по току нзистора 5; Обеспечив , получаем ,. Тогда для тока базы транзистора 4 но записать -HSLI. (Т)УпК14.(T) ()R9 Ч w«.(T) P-10 10 базы транзистора 4 Транзистор 4 открыт током базы и шунтирует управляющий переход истора 2, который при этом нахося в выключенном состоянии. При увеличении 1дь1к , ток Ig уменьшаетс и при его значении, близком к нулю, транзистор 4 запирается и тиристор включается. Ток срабатывания можно определит из полученного уравнения при Ig -О т -Уоп-Б - ср R У Если выбрать ,Q , тогда и уравнение принимает вид Un-Ri4 т га ср R, R7(R, Ток срабатывания 1. зависит от величины питающего напряжения U. При увеличении } ток срабатывания уменьшается, при уменьшении 11, ток увеличивается. Допускаемый искробезопасный ток определяется при заданном напряжении по экспериментальным кривым, приведенным в ГОСТ 22782.5-78, Часть кри вой искробезопасности (U) в линей ном масштабе для метано-воздушной смеси и активной нагрузке приведена на фиг.2, В известных устройствах с изменяющимся выходным напряжением ток ограничивается на уровне, соответст- вующем максимальному значению напряжения. Например, для диапазона 60В100В, выходной ток ограничивается на уровне 0,08 А (прямая 1). Так как в известных устройствах ток ограничения не изменяется при изменении выходного напряжения, то выходная искробезопасная мощность на нижней границе диапазона 60В составляет 60 В X 0,08 ,8 Вт, что :значительно меньше возможной (60 ВхО,18 А 10,8 Вт (по кривой (U). Устройство позволяет сформировать зависимость уравнения ограничения выходного тока от напряжения, показанную на фиг.2 прямой 2. Это приводит к тому, что при уменьшении выход ного напряжения увеличивается искробезопасная мощность за счет увеличения тока ограничения. Для рассматриваемого случая выходная искробезопасная мощность при напряжении 60 В составляет 60 В0,128 ,6 Вт, что в 1,6 раза превышает искробезопасную мощность, реализуемую в известных устройствах. При напряжении менее ДО В крутизна кривой искробезопасности (ГОСТ 22782578) увеличивается, следовательно, возрастает эффективность устройства. Высокая температурная стабильность порога срабатывания и обеспечение нормированного тока управления тиристором определяет повышение надежности устройства. Наиболее эффективно устройство может быть использовано в искробезопасных источниках питания с изменяемым В61ХОДНЫМ напряжением, например, в шахтных электроразведочных генераторах, входящих в комплект геофизической аппаратуры. При этом, расширяются функциональные возможности аппаратуры и улучшаются ее энергетические параметры. Формула изобретен и.я Устройство обеспечения искробезопасности, содержащее измерительный резистор, включенный последовательно с нагрузкой, тиристор, включенный .параллельно нагрузке, о т л и ч а ;ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения искробезопасности мощности и повышения надежности, в него введены генератор тока, шунтирующий транзистор, первый и второй транзисторы сравнения, источник опорного напряжения, делитель напряжения, токозадающие резисторы, причем шунтирующий транзистор коллектором подключен к управляющему электроду ти- ристора, а база подсоединена через первый токозада1ощий резистор к источнику опорного напряжения, и к коллектору первого транзистора сравнения, который базой подсоединен к коллектору и базе второго транзистора сравнения, а также к второму и третьему токозадающим резисторам, другие выводы которых подключены соответственно. к средней точке делителя напряжения и первому выводу измерительного резистора, второй вывод которого подключен к точке соединения эмиттеров, транзисторов с катодом тиристора, а генератор тока включен между анодом и управляющим электродом тиристора.

3 0.12г

0.1O.OB0.060.0

0.024

60 70 80 90 т rw и

Фиг. 2