Генераторное устройство с искробезопасным выходом Советский патент 1988 года по МПК E21F9/00 

Изобретение предназначено для питания энергоемких нагрузок переменным током на предприятиях со взрывоопасной атмосферой и может быть использовано в шахтной геофизической аппаратуре, системах управ- |Ления, автоматики, телеметрии и связи.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет синхронизации высокой и рабочей частот и введение паузы между моментами выключения и вклювыпрямительные мосты 30 подключена к приемникам многофункциональных оптронов 31 и 32. Для выбора рабочей точки оптронов в эмиттерную цепь последних включены делители 33 напряжения. Счетчик 3, дешифратор 4, переключатель 12, триггер 17 и вентили 16 составляют формирователь рабочей частоты.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника постоянного

чения тиристоров диодно-тиристорных цепо-Ю тока задаюш,ий генератор 2 начинает вычек.рабатывать прямоугольные импульсы высоНа чертеже представлена функциональ-кой частоты f (например, 100 кГц). Эти.

ная схема устройства.импульсы поступают на счетный вход мноУстройство содержит источник 1 пос-горазрядного счетчика 3, который произтоянного тока, задающий генератор 2 вы-,- водит деление частот импульсов задаюсокой частоты, подсоединенный к входу

многоразрядного счетчика 3, выходы которого подключены к входам дешифратора 4. Счетчик имеет двенадцать разрядов, младщего генератора 2 высокой частоты. Импульсы с младшего разряда многоразрядного счетчика 3 с частотой в/2 поступают на вход первого счетного триггера 5, который формирует прямоугольные импульсы с частоший разряд подсоединен к входу первого

щего генератора 2 высокой частоты. Импульсы с младшего разряда многоразрядного счетчика 3 с частотой в/2 поступают на вход первого счетного триггера 5, который формирует прямоугольные импульсы с частосчетного триггера 5, прямой и инверс- 20 той fe/4 и скважностью, равной двум, ный выходы которого через вторую паруЭти импульсы через вторую пару вентилей

вентилей 6 подключены к входным цепям преобразователя 7 напряжения, которые, в свою очередь, через интегрирую пифратора 4 с помощью переключателя

12 подсоединены к входу сброса счетчика

I 3, к входу триггера 13 паузы, инверс1 ный выход которого подключен к входу

6 поступают на цепи управления преобразователя 7 напряжения, который генерирует в обмотках трансформатора 22 прямо- щие цепочки 8 и 9 подсоединены к вхо-угольное напряжение с частотой, равной

дам триггера 10 блокировки. Инверсныйвходной частоте, т. е. f-6/4. При этом

выход последнего подсоединен к вторым вхо-приемники многофункциональных оптронов

I дам второй пары вентилей 6, а вход31 и 32 находятся в заторможенном

I сброса триггера 10 соединен с прямымсостоянии за счет смещения рабочей точI выходом одновибратора 11, входом подсое-ки резистивными делителями 33 напряжения,

диненного к выходам четвертого разряда од Разрещение на прохождение импульсов многоразрядного счетчика 3. Выходы де-с первого счетного триггера 5 через

вторую пару вентилей 6 осуществляется лишь в том случае, если инверсный выход триггера 10 блокировки находится в состоянии логического «О. При срыве генесброса счетчика 14 паузы. Счетный вход 5 рации задающего генератора высокой часто- последнего соединен с выходом младшеготы многоразрядный счетчик 3 прекращает разряда счетчика 3. Выходы счетчика 14счет. Выходы первого счетного триггера 5, паузы с помощью переключателя 15 под-а также второй пары вентилей 6 уста- соединены к входу сброса триггера 13 пау-навливаются в одно из устойчивых состояний, зы. Прямой выход последнего соединен сПри этом один из выходных транзисторов первыми входами первой пары вентилей 16. 40 преобразователя 7 находится в открытом Общая точка переключателя 12 соединена состоянии и через него протекает боль- с входом триггера 17, прямой и инверс-щой ток, что приводит к выходу из строя ный выходы которого с помощью первойвсего генераторного устройства. Для предот- пары вентилей 16 подсоединены к базамвращения этого к выходам второй пары транзисторных усилителей 18 и 19, в эмит- ., вентилей 6 подключены интегрирующие це- теры которых включены излучатели много- почки 8 и 9. При срыве генерации задающего генератора 2 высокой частоты выходы вентилей 6 устанавливаются в устойчивые состояния, при которых один из ее выходов находится в состоянии логичес- цепям преобразователя 7. Кроме того, 50 . Это вызывает заряд конденса- трансформатор содержит две управляющие торов одной из .двух интегрирующих цело- вторичные обмотки и обмотку нагрузки, чек 8 или 9. При достижении на кон- подсоединенную к встречно-параллельно денсаторе уровня логической «1 происхо- включенным тиристорам 23 и 24, и через дит установка триггера 10 блокировки диодно-тиристорные цепочки, содержащиев единичное состояние, вызывая тем самым последов ательно включенные диод 25-, ти- 55 установку выходов второй пары вентилей 6

в нулевое состояние. При этом оба выходных транзистора преобразователя 7 напряжения запираются, предотвращая протекафункциональных оптронов 20 и 21.

Кроме того, генераторное устройство содержит трансформатор 22, первой (входной) обмоткой подключенный к выходным

ристор 26 и диод 27, тиристор 28, соединенную с нагрузкой 29. Каждая управляющая обмотка трансформатора 22 через

выпрямительные мосты 30 подключена к приемникам многофункциональных оптронов 31 и 32. Для выбора рабочей точки оптронов в эмиттерную цепь последних включены делители 33 напряжения. Счетчик 3, дешифратор 4, переключатель 12, триггер 17 и вентили 16 составляют формирователь рабочей частоты.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника постоянного

тока задаюш,ий генератор 2 начинает вы

щего генератора 2 высокой частоты. Импульсы с младшего разряда многоразрядного счетчика 3 с частотой в/2 поступают на вход первого счетного триггера 5, который формирует прямоугольные импульсы с часто той fe/4 и скважностью, равной двум, Эти импульсы через вторую пару вентилей

ние большого тока. При восстановлении генерации задающего генератора 2 происходит возбуждение одновибратора 11, который вырабатывает короткий положительный импульс, сбрасывающий в нулевое состояние триггер 10 блокировки. Возбуждение одно- вибратора 11 необходимо производить в моменты времени, близкие к моменту восстановления генерации задающего генератора 2, т. е. производить возбуждение одновибратора 11 импульсами, снимаемыми с млад- щих разрядов счетчика 3 (например, с четвертого).

При наборе счетчиком 3 определенного двоичного числа, определяю,щего коэффициент деления входной высокой частоты, один из выходов дещифратора 4 переходит в активное состояние. Коэффициент деления частоты заранее устанавливается первым переключателем 12, коммутирующим выходы дещифратора 4. Таким образом, при совпадении коэффициента, установленн- ного переключателем 12, и двоичного числа, набранного многоразрядным счетчиком 3, происходит сброс счетчика 3 в нулевое состояние и переключение второго счетного триггера 17 и триггера 13 паузы в единичное состояние. Длительность паузы определяется заранее установленным положением переключателя 15, коммутирующего выходы счетчика 14 паузы. После переключения триггера 13 паузы в единичное состояние разрещается счет счетчика 14 паузы, так как вход сброса этого счетчика, соединенный с инверсным выходом триггера 13 паузы, находится в состоянии логического «О. Во время действия паузы инверсные выходы вентилей 16 находятся в состоянии логического «О, так как их управляющие входы соединены с прямым выходом триггера 13 паузы и, следовательно, отсутствует протекание тока через излучатели многофункциональных опт- ронов 20 и 21. По окончании паузы происходит сброс в нулевое состояние триггера 13 паузы и счетчика 14 паузы, и через излучатель многофункционального оптрона 21 начинает протекать ток рабочей частоты, определяемой коэффициентом деления входной высокой частоты. Посредством оптронной связи включается один из приемников многофункциональных оптро- нов 31 или 32 и вырабатывается положительный импульс управления, который подается на упр авляющий электрод тиристора 26 (или 28). Последний открывается и так как с ним последовательно включен диод 25, то происходит вьшрямле- ние высокочастотных импульсбв, вырабатываемых преобразователем 7 напряжения, и в течение половины периода колебаний рабочей частоты в нагрузке 29 протекает ток высокой частоты определяемой преобразователем 7. .В следующий полупериод рабочей частоты все описанные про0

цессы повторяются за исключением того, что второй счетный триггер 17 устанавливается в противоположное состояние, открытый тиристор 26 (или 28) выключается (при уменьщении напряжения на его аноде до нуля) и по окончании действия паузы через один из излучателей многофункционального оптрона н ачинает протекать ток. Посредством оптронной связи вырабатывается положительный импульс, который подается на управляющий электрод ранее закрытого тиристора. Последний открывается, и так как с ним последовательно включен диод 27, то фоисходит выпрямление высокочастотных импульсов,

5 вырабатываемых преобразователем 7 напряжения, и в течение второй половины периода колебаний рабочей частоты в нагрузке 29 протекает ток высокой частоты, определяемой преобразователем 7 др - гой полярности.

0

Таким образом, за счет того, что работа преобразователя 7 напряжения и формирователя рабочей частоты происходит от одного многоразрядного двоичного счет5 чика 3, синхронизируемого единым задающим генератором 2 высокой частоты, осуществляется жесткая синхронизация мо- .ментов времени закрывания одного и последующего открывания другого тиристоров 26 и 28, что обеспечивает повышение

0 надежности всего генераторного устройства. В случае короткого замыкания или перегрузки на выходе АВ генераторного устройства срабатывает один из тиристоров 23 или 24 и щунтирует выходную цепь за время срабатывания тиристоров (5 мкс),

5 предотвращая воспламенение взрывоопасной среды. В случае возникновения коммутации в цепи нормальной нагрузки происходит ограничение длите.тьности коммутационного разряда за счет деионизации плазмы разряда за время паузы, которое устанавливается переключателем 15. Минимальное время паузы равно , где Тп - период высокочастотных колебаний преобразователя напряжений. Таким образом, существует возможность регулировки

5 и оптимального выбора длительности паузы.

Формула изобретения

Генераторное устройство с искробезо- пасным выходом, содержащее источник пос0 тоянного тока, высокочастотный преобразователь напряжения, включающий задающий генератор высокой частоты, первый счетный триггер и преобразователь напряжения, нагруженный на первую обмотку трансформатора, два встречно-параллельно

включенных тиристорных узла искрозащи- ты, включенных параллельно второй обмотке трансформатора, которая через встречно-параллельное соединение диодно0

тиристорные цепочки подключены к нагрузке, а третья и четвертая обмотки трансформатора через выпрямительные мосты подключены к приёмникам многофункциональных оптронов, выходы которых в свою очередь подключены к соответствующим управляющим электродам тиристоров диодно- тиристорных цепочек, транзисторные усилители постоянного тока с излучателями многофункциональных оптронов, включенных в их эмиттерные цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет синхронизации высокой и рабочей частот и введения паузы между моментами выключения и включения тиристоров диодно-тиристорных цепочек, оно снабжено счетными триггерами, триггером паузы, триггером блокировки, счетчиком паузы, двумя переключателями, первой и второй парами вентилей, одновиб- ратором, многоразрядным счетчиком, дешифратором и двумя интегрирующими цепочками, причем первые входы первой пары вентилей подключены к выходам первого счетного триггера, а выходы - к объединенным входам преобразователя напряжения и интегрирующих цепочек, выходы которых подк;1ючены к входам установки

в единичное состояние триггера блокировки, выход которого соединен с объединенными вторыми входами первой пары вентилей, к выходу задающего генератора высокой частоты подключены последовательно соединенные многоразрядный счетчик, дешифратор и первый переключатель, общий вывод которого подключен к объединенным счетному входу второго счетного триггера, входу стробирования триггера паузы и входу сброса многоразрядного счетчика, выход младщего разряда которого подключен к счетным входам первого счетного триггера и счетчика паузы, вход сброса которого подключен к инверсному выходу триггера паузы, прямой выход которого соединен с объединенными первыми, входами второй пары вентилей, включенных между выходами второго счетного триггера и базами транзисторов транзисторных усилителей постоянного тока, коллекторы которых соединены с источником постоянного тока, выходы счетчика паузы подключены к второму переключателю, общий вывод которого соединен с входом установки нуля триггера паузы, а выходы второго счетного триггера подключены к вторым вхо- дам второй пары вентилей.

Изобретение предназначено для питания энергоемких нагрузок переменным током на предприятиях со взр ывоопасной атмосферой. Цель - повышение надежности работы за счет синхронизации высокой и рабочей частот и введение паузы между моментами выключения и включения тиристоров (Т) 26, 28 диодно-тиристорных цепочек. Для этого устр-во снабжено счетными триггерами 5, 17, триггером паузы 13, триггером 10 блокировки, счетчиком (С) паузы 14, одновибратором 11, многоразрядным С 3, двумя переключателями 12, 15, двумя парами вентилей 16, 6, деп1ифра- тором 4 и двумя интегрируюшими цепочками 8, 9. Соединенный с задаюшим генератором 2 высокой частоты С 3, дешифратор 4, переключатель 12, триггер 17 и вентили 16 составляют формирователь рабочей частоты. Работа подключенного к вентилям 6 преобразователя 7 и формирователя рабочей частоты происходит от одного С 3, синхронизируемого единым задаюшим генератором 2. За счет этого осуществляется жесткая синхронизация моментов времени закрывания одного и последующего открывания другого Т 26 и 28 трансформатора. При коротком зам.ыка- нии или перегрузке на АВ устр-ва срабатывает один из Т 23 или 24 и шунтирует выходную цепь за время срабатывания Т, предотвращая воспламенение взрывоопасной среды. При возникновении коммутации в цепи нормальной нагрузки 9 происходит ограничение длительности коммутационного разряда за счет деиониза- ции плазмы разряда за время паузы, устанавливаемое переключателем 15. Минимальное время паузы равно Тп/2, где Тп- период высокочастотных колебаний преобразователя 7 напряжений. 1 ил. 7 ifi (Л 4;, к: СП ОС О1 Is: