Способ искробезопасного дистанционного питания и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК E21F9/00 

pa 8. Выход последнего соединен с входом эммитерного повторителя 9, соединенного с базой транзистора (Т) 10 первого транзисторного ключа. Повторитель 9 осуществляет электрическую развязку между блокинг-генера- тором. 8 и Т 10. При открытом Т 10

1

Изобретение относится к системам дистанционного питания, предназначенным для безопасной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке на предприятиях со взрывоопасной атмосферой .

Целью изобретения является повыше ние передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечения искрога- шения дугового разряда при аварийной коммутации независимо от длительности дугового разряда.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры работы устройства.

Сущность способа искробезопасного дистанционного питания состоит в том, что в момент возникновения коммутации производят частичный разряд источника электрических зарядов, например, конденсатора встречно току дугового разряда, при этом в случае сохранения последнего конденсатор дозаряжают до напряжения источника питания за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, затем вновь производят частичный разряд конденсатора и указанные действия повторяют до полного гашения дугового разряда.

Сущность предлагаемого способа поясняется эпюрами (фиг. 2): а - величина напряжения и последователь- ного ключа, производящего энергетическую развязку источника питания от конденсатора и линии связи; б - диаграмма Цц. импульсной работы управляемых вентилей быстродействующего ключа; в - временная диаграмма напряжения U(j на конденсаторе быстродействующего ключа; г - временная диаграмма тока 1р, разряда конден

398

ток разряда конденсатора 5 пропускает Т 14 второго ключа навстречу току ДР 19. Сигналом с датчика 2 подцер- живае.тся закрытое состояние Т 16 третьего ключа, что позволяет постоянно изолировать ИИ 1 на время существования ЭЛ;ДУГИ. 2 с.п. ф-ЛЫ, 2 ИЛ.

5

0

5

0

сатора быстродействующего ключа; д - ток Ig дугового разряда в линии связи; е - временная диаграмма ре-- зультирующего: тока Ipg, I,-Icp в i линии. Диаграммы построены во временных интервалах в. момент начала возникновения дуги в линии и t, - момент гащения дуги в линии. Время запаздывания срабатывания быстродействующего ключа и время прохождения сигнала по линии считают равными нулю, tj - время дозаряда конденсатора.

В момент tj, возникает дуга в линии. Одновременно производят энергетическую изоляцию источника питания от конденсатора по линии (фиг. 2а). Конденсатор, предварительно заряженный до уровня источника питания, разряжают не полностью, а до величины йрр(диаграмма в). При этом ток разряда конденсатора направлен навстречу току дугового разряда, образованного разрядом емкости линии связи (диаграммы д и е). Если после первого импульса тока разряда конденсатора дуга не погасла, конденсатор дозаряжают до напряжения источника питания (диаграмма в), за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, чтобы в момент доразряда конденсатора не могло сформироваться минимальное ядро пламени, приводящее к взрыву. Затем снова конденсатор разряжают не полностью (диаграмма г). Ука5 занные действия производят др момента гашения дугового разряда.

Устройство (фиг. 1) содержит источ ник 1 питания, датчик 2 начала коммутации, кабельную линию 3 подключенную к нагрузке 4, конденсатор 5, вклю ченный в диагональ быстродействующего ключа, вьтолненного в виде моста.

31305398

Выход датчика 2 начала коммутации подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-ге нератора 8, выход которого соединен с .входом эмиттерного .повторителя 9. 5 К выходу последнего подключена база транзистора 10 первого транзисторного ключа , коллектор которого подключен к положительной обкладке конденсатора 5 и одному из выводов первого О резистора 1 1 ,. второй вывод которого подключен к катоду первого диода 12, анод которого соединен с положительным зажимом источника 1 питания, втодействуюшего ключа и транзистор 10 открывается.

Эмиттерный повторитель 9 осуществляет электрическую развязку между блокинг-генератором 8 и транзистором 10, При отсутствии эмиттерного повторителя коллекторная обмотка трансформатора блокинг-генератора шунтируется диодом 12 моста, что вызывает нарушение работы блокинг-генератора. Одновременно с открыванием транзистора усилителя 6 база дополнительного транзистора 16 подключается к минусовому зажиму источника 1

20

рой резистор 13 включен между минусо- 5 питания и транзистор 16 закрывается. вым зажимом источника питания и базой транзистора 14 второго транзисторного ключа, к которой также под- ключен один из выводов третьего резистора 15, второй его вывод подключен к коллектору транзистора 14, входу датчика 2 начала коммутации и эмиттеру дополнительного транзистора 16, коллектор которого соединен с положительным зажимом источника 1 питания, а база подключена к коллектору транзистора транзисторного усилителя 6 и одному из выводов четвертого резистора 17, другой вывод которого подключен к положительному зажиму источника 1 питания. Эмиттер транзистора 14 соединен с отрицательной обкладкой конденсатора 5 и ано30

При открытом транзисторе 10 положительная обкладка конденсатора 5 подсоединяется к минусовой шине источника питания. Диод 18 закрывается и через резистор 13 и переход база- эмиттер транзистора 14 проходит ток разряда конденсатора 5, подготавливая транзистор 14 к открыванию. Бсле- 25 дствие того, что положительная обклад ка конденсатора 5 подключается через кабельную линию 3 и сопротивление дугового разряда 19 к коллектору тран зистора 14, последний открывается, пропуская ток разряда конденсатора 5 навстречу току разряда 19 электрической дуги. Во время паузы между импуль сами блокинг-генератора, когда транзистор блокинг-генератора закрыт, транзисторы 14 и 10 моста также закрываются. Конденсатор 5 начинает вновь заряжаться через диоды 12 и 18 и резистор 11 от источника 1 питания. Если в случае первого неполного разряда конденсатора дуга не погасла, датчик начала коммутации продолжает выдавать сигнал, поддерживая открытое состояние усилителя 6, и тем самым сохраняет закрытое состояние транзистора 16, что позволяет постоянно изолировать источник 1 питания на время существования электрической дуги. Работа блокинг-генератора продолжается. После паузы снова поступает второй импульс тока и в соответствии с описанным процессом по его сигна лу конденсатор 5 снова начинает разряжаться на дуговой разряд. Процесс повторяется до момента полного гашения дуги, после чего датчик 2 начала коммутации перестает вьщавать сигнал на базу транзистора усилителя 6. Последний возвращается в исходное закрытое состояние. Через светоди

дом второго диода 18, катод которого подключен к отрицательному зажиму источника питания. Стрелками показано возникновение аварийного дугового разряда 19 между приводами линии 3.

Устройство работает следующим образом.

В кабельной линии 3 по разным причинам могут возникать различные коммутации, в том числе и аварийные, образующие электрическую дугу. Датчик 2 начала коммутации, являясь вы- /сокочастотным фильтром, реагирует только на аварийные коммутации. Высокочастотный сигнал, выпрямленный фильтром, поступает на базу первоначально закрытого транзистора усилителя 6, открывает фотодиод диодного оптрона 7, пропуская через него ток источника 1 питания на базу транзистора блокинг-генератора 8. Блокинг- генератор начинает генерировать импульсы, которые через эмиттерный повторитель 9 передаются на базу первого транзистора 10 моста быстродействуюшего ключа и транзистор 10 открывается.

Эмиттерный повторитель 9 осуществляет электрическую развязку между блокинг-генератором 8 и транзистором 10, При отсутствии эмиттерного повторителя коллекторная обмотка трансформатора блокинг-генератора шунтируется диодом 12 моста, что вызывает нарушение работы блокинг-генератора. Одновременно с открыванием транзистора усилителя 6 база дополнительного транзистора 16 подключается к минусовому зажиму источника 1

0

5 питания и транзистор 16 закрывается.

0

5

При открытом транзисторе 10 положительная обкладка конденсатора 5 подсоединяется к минусовой шине источника питания. Диод 18 закрывается и через резистор 13 и переход база- эмиттер транзистора 14 проходит ток разряда конденсатора 5, подготавливая транзистор 14 к открыванию. Бсле- 5 дствие того, что положительная обкладка конденсатора 5 подключается через кабельную линию 3 и сопротивление дугового разряда 19 к коллектору транзистора 14, последний открывается, пропуская ток разряда конденсатора 5 навстречу току разряда 19 электрической дуги. Во время паузы между импульсами блокинг-генератора, когда транзистор блокинг-генератора закрыт, транзисторы 14 и 10 моста также закрываются. Конденсатор 5 начинает вновь заряжаться через диоды 12 и 18 и резистор 11 от источника 1 питания. Если в случае первого неполного разряда конденсатора дуга не погасла, датчик начала коммутации продолжает выдавать сигнал, поддерживая открытое состояние усилителя 6, и тем самым сохраняет закрытое состояние транзистора 16, что позволяет постоянно изолировать источник 1 питания на время существования электрической дуги. Работа блокинг-генератора продолжается. После паузы снова поступает второй импульс тока и в соответствии с описанным процессом по его сигна лу конденсатор 5 снова начинает разряжаться на дуговой разряд. Процесс повторяется до момента полного гашения дуги, после чего датчик 2 начала коммутации перестает вьщавать сигнал на базу транзистора усилителя 6. Последний возвращается в исходное закрытое состояние. Через светоди0

5

0

5

51

од оптрона 7 не проходит ток. Ответная часть диодного оптрона 7 в цепи базы транзистора блокинг-генератора 8 закрывается и блокинг-генератор останавливается. Транзисторы 14 и 10 моста закрываются. Дополнительны транзистор открывается током через резистор 17, схема возвращается в исходное состояние и на нагрузку 4 начинает поступать ток от источника 1 питания. Длительность импульса блокинг-генератора выбирается такой чтобы конденсатор мог paзpядиtьcя примерно на 30%.Длительность паузы между импульсами выбирается много меньше времени формирования ядра , пламени, формула изобретени

1. Способ искробезопасного дистационного питания, основанный на изоляции поврежденной линии электропередачи от источника питания в момен возникновения аварийной коммутации и разряда предварительно заряженног до уровня ЭДС источника питания источника электричес сих зарядов встречно току дугового разряда аварийной коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения передаваемой искробезопасной .мощности путем обеспечения искрогашения дугового разряда при аварийной коммутации независимо от длительности дугового разряда, в момент возникновения коммутации производят частичный разряд источника электрических зарядов, пр этом в случае сохранения дугового разряда источник электрических заря дов дозаряжают до уровня ЭДС источ

ника питания за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, затем вновь производят час- .тичный разряд источника электрических зарядов и указанные действия производят до полного гашения дугового разряда

2, Устройство искробезопасного дистанционного питания, содержащее

источник питания, датчик начала коммутации, кабельную линию, нагрузку, конденсатор, быстродействующий ключ, вьшолненный в виде моста, в два противоположных плеча которого включены диоды, а в два других - управляемые ключевые элементы, при этом анод первого диода соединен с положительным зажимом источника питания, катод второго диода соединен с от- дицательным зажимом источника питания,- а анод второго диода подключен

к минусовой обкладке конденсатора,, отличающееся тем, что в него введены блокинг-генератор, эмиттерный повторитель, диодный оптрон, транзисторный усилитель, четыре резистора и дополнительный транзистор, причем управляемые ключевые элементы вьшолнены в виде транзисторных ключей, эмиттер транзистора первого транзисторного ключа подключен к минусовой обкладке конденсатора, а коллектор его - к плюсовому вьгеоду конденсатора и одному из выводов первого резистора, база транзистора второго транзисторного ключа через второй резистор подключена к минусовому зажиму источника питания, а через третий резистор - к коллектору этого транзистора, эмиттеру дополнительного транзистора и датчику начала коммутации, другой вывод первого резистора соединен с катодом первого диода, база транзистора первого транзисторного ключа подключена к выходу эмиттерного повторителя, выход датчика начала коммутации подключен к входу транзисторного усилителя, выход которого через диодный оптрон соединен с входом блокинг-генератора, выход которого подключен к входу эмиттерного повторителя, а база дополнительного транзистора соединена с коллектором транзистора транзисторного усилителя и через четвертый резистор подключена к гтлюсо- вому зажиму источника питания.

Wc,6

to

t.

fj

fUcoem.

:л

/Т

0

Составитель Г.Нунупаров Редактор Л.Лангазо Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 1А09/32 Тираж АЗОПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская на., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

E

СЯ

JV

t 0X/2.2

Изобретение относится к системам дистанционного питания и предназначено для безопасной передачи эл.энергии от источника питания (ИП) 1 через кабельную линию 3 к нагрузке 4 на предприятиях со взрывоопасной атмосферой. Цель изобретения - повышение передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечения искрога- шения дугового разряда (ДР) 19. Для этого в момент возникновения коммутаций, регистрируемый датчиком 2 начала коммутации, производят частичный разряд источника электрических разрядов, например, конденсатора 5, встречно току ДР 19. В случае сохранения последнего конденсатор 5 доза- ряжают до напряжения ИП 1 за время, меньшее времени формирования мини- - мального ядра пламени. Затем вновь производят частичный разряд конденсатора 5. Указанные действия повторяют до полного гашения ДР 19. Для осуг ществления способа датчик 2 подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-генератоS (Л со о ел со со ОС Риг.1