Устройство для искрозащиты Советский патент 1989 года по МПК E21F9/00 

1

(21)4362326/23-03

(22)13.01.88

(46) 30.09.89. Бюп. № 36

(71)Ворошиловградский филиал Государственного проектно-конструктор- ского и научно-исследовательского института Гипроуглеавтоматизация

(72)А.А. Новиков и А.П. Овсиенко

(53)621.3.064.24(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 515873, кл. Е 21 F 5/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 855846, кл. Н 02 Н 9/00, Е 21 F 5/00, 1979.

(54)УСТРОЙСТВО ИСКРОЗАЩИТЫ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может .быть использовано в отраслях промьшшенности, в к-рых электрооборудование работает во взрывоопасной атмосфере, например на

1 S

предприятиях горной и нефтехимической промьштенпосети. Цель - повьшение надежности искрозащиты. Устройство содержит входные 1, 2 и выходные 3, 4 клеммы, к которым подключена нагрузка 5 и цепочка встречно-последовательно соединенных стабилитронов (С) 6 и 7. Между входными и выходными клеммами включены диоды 8 и 9, параллельно которым вьшодами эмиттеров и коллекторов включены силовые Т 1О, 11. Вьшоды коллекторов и эмиттеров Т 12, 13, между которыми включены цепочки 14, 15 из последовательно соединенных резисторов 16 (17) и С 18 (19), включены параллельно переходам эмиттер-база соответственно Т 10 и 11, коллекторы которых через цепочки 20, 21 из соединенных последовательно резистора и .

(Л

i4ib

00 Од

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в отраслях промышленности, в которых работает электрооборудование во взрывоопасной атмосфере, например на предприятиях горной и нефтехимической промышленности. Цель- повышение надежности искрозащиты. Устройство содержит входные 1, 2 и выходные 3, 4 клеммы, к которым подключена нагрузка 5 и цепочка встречно-последовательно соединенных стабилитронов (С) 6 и 7. Между входными и выходными клеммами включены диоды 8 и 9, параллельно которым выводами эмиттеров и коллекторов включены силовые Т 10, 11. Выводы коллекторов и эмиттеров Т 12, 13, между которыми включены цепочки 14, 15 из последовательно соединенных резисторов 16 (17) и С 18 (19), включены параллельно переходам эмиттер-база соответственно Т 10 и 11, коллекторы которых через цепочки 20, 21 из соединенных последовательно резистора и С подключены к базам Т 12 и 13, а через резисторы 22 и 23 к точкам соединения резисторов и С цепочек 14 и 15. При работе в номинальном режиме ток течет через нагрузку 5 по цепи:диод 8 (9) и открытый силовой Т 11 (10), находящийся в насыщении. При этом С в цепочках 20 и 21 закрыты и управляющий ток Т 12 и 13 отсутствует. При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке Т 12 (13) открывается из-за пробоя С в цепочке 20 (21). При этом Т 10 (11) закрывается, отключая нагрузку от источника питания. В случае аварийного повышения входного напряжения нагрузка отключается аналогично. Предложенное включение Т 12 (13) и цепочек 20 (21) обеспечивает положительную обратную связь при отключении Т 10 (11), что приводит к форсированному и надежному отключению нагрузки от источника питания при аварийных режимах. 2 ил.

Фиа.

3151

С подключены к базам Т 12 и 13, а через резисторы 22 и 23 - к точкам соединения резисторов и С цепочек 14 и 15; При работе в номинальном режиме ток течет через нагрузку 5 по цепи: диод 8 (9) и открытый силовой Т 11 (10), находящийся в насьще- нии. При этом С в цепочках 20 и 21 закрыты и управляющий ток Т 12 и 13 отсутствует. При перегрузке или коротком замыкании в нагрузке Т 12 (13) открьшается из-за пробоя С в цепрчИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в отраслях промыишенности, где воз- можно образование взрьшчатых пыле- и газовоздушных смесей, например для создания искробезопасных цепей освещения на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности.

Целью изобретения является повышение надежности искрозащиты.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит входные выводы 1 и 2 и выходные вьшоды 3 и 4, к которым подключена нагрузка 5 и цепь встречно-последовательно соеди- ненных стабилитронов 6 и 7. Между входными и выходными выводами последовательно включены диоды 8 и 9, параллельно которым вьшодами эмиттеров и коллекторов включены транзисторы 10 и 11 типа п - р - п, причем аноды диодов и эмиттеры транзисторов подключены к вхрдньш вьшодам. Выводы коллекторов и эмиттеров транзисторов 12 и 13 типа п - р - п, между которыми включены цепочки 14 и 15, каждая из которых состоит из последовательно соединенных резистора 16 (17) и стабилитрона 18 (19), подключены параллельно переходам эмиттер-база соответственно транзисторов 10 и 11, коллекторы которых через цепочки 20 и 21 из соединенных последовательно резистора и стабилитрона соединены соответственно с базами транзисторов 12 и 13, а через резисторы 22 и 23 - с точками соединения резисторов и стабилитронов соответственно цепочек 15 и 14, причем по

ке 20 (21). При этом Т 10 (11) закрывается, отключая нагрузку от источника питания. В случае аварийного

повышения входного напряжения нагрузка отключается аналогично. Предложенное включение Т 12 (13) и цепочек 20 (21) обеспечивает положительную обратную связь при отключении Т 10

(11), что приводит к форсированному и надежному отключению нагрузки от источника питания при аварийных режимах. 2 ил.

0 5

0

0 д г

0

лярность включения стабилитронов во всех ранее упомянутых резисторно диодных цепях такова, что анодами они подключены к входным цепям, а катодами - к выходным.

Устройство работает следующим образом.

При работе.устройства в номинальном режиме напряжение питания (фиг. 2а) вызывает протекание основного тока (кривая 1 на фиг. 2с) через нагрузку nq цепи: диод В (или 9) и открытый силовой транзистор 11 (или 10). Сигнал управления транзистором 11 (или 10) фop fflpyeтcя на стабилитроне 19 (или 18), которьй подключается к источнику питания через диод 8 (или 9) и резистор 22 (или 23). Параметры резисторов 22 и 23 и стабилитронов 19 и 18 выбираются таким образом, чтобы при допус-, тимых изменениях напряжения источника питания стабилитроны находились в режиме стабилизации напряжения, что обеспечивает стабильный базовый ток транзисторов 11 и 10, определяемый сопротивлением резисторов 17 и 16. Так как силовые транзисторы 10 и 11 находятся в режиме насыщения, падение напряжения на них незначительно (кривая 1 на фиг. 2Ь). и недостаточно для пробоя стабилитронов в цепочках 20 и 21, управляющий ток транзисторов 12 и 13 отсутствз ет и они находятся в закрытом состоянии.

При перегрузке или коротком замыкании цепи нагрузки резко возрастает коллекторный ток транзистора 10 (или 11) (кривая 2 на фиг. 2с), а его базовьп ток остается на прежнем заданном уровне, поэтому транзистор

515

переходит в активньп реясим работы, что ПР1ШОДИТ к увеличению падения напряжения на его коллектор-эмиттер- ном перекоде U,, (кр1шая 2 на фиг. 2b

При достижении напряжения на упомянутом переходе, достаточного для пробоя стабилитрона, в цепочках 20 (или 21) (моменты t, и t, кривая 2 на фиг, 2Ъ) появляется ток управления транзистором 12 (или 13) ион открывается, шунтируя при этом переход база-эмиттер транзистора 10 (или 11). который закрьшается, отключая нагрузку от источника питания, а напряжение на нем возрастает до напряжения источника питания.

В случае аварийного повышения напряжения источника питания коллекторный ток силового транзистора 10 (или 11) и падение напряжения на нем также возрастают, что приводит к последовательному открыванию транзистора 12 (или 13), запиранию транзистора 10 (или 11) и отключению нагрузки 5 от источника питания.

Включение транзисторов 12 и 13 и цепочек 20 и 21 согласно схеме на фиг. 1 обеспечивает положительную обратную связь при отключении тран- зисторов 10 и 11, что приводит к надежному форсированному отключению нагрузки 5 от источника питания при аварийных режимах. Кроме того, при аварийных режимах устройство подключает нагрузку к источнику питания только при снижении напряжения питания ниже напряжения пробоя стабили- тронов в цепочках 20 и 21 (момент tj и t на фиг. 2).

Таким образом, при длительном аварийном режиме отключение нагрузки от источника питания происходит в промежутке времени t, - t,, (или t - tg) в зависимости от тока в нагрузке и в дальнейшем в течение почти четверти периода питающего напряжения, т.е. в течение времени t - tg (или tg-ty), нагрузка будет отключена от источника питания, что обеспечивает благоприятные условия для рассеивания вьщеляемой энергии. С увеличением перегрузки время нахождения нагрузки под напряжением уменьшается, а время ее отключенного состояния з величивается, что стабилизирует энергию коммутационного раз66

ряда и повьшает величину допустимой искробезопасной мощности.

Формула изобретения

Устройство искрозащиты, содержащее первый резистор, первый диод, анод которого соединен с первой входной, а катод - с первой выходной

клеммами, второй диод, анод которого соединен с второй входной, а катод - с второй выходной клеммами, два транзистора, эмиттеры которых подключены

соответственно к первой и второй

входным клеммам, а коллекторы - к первой и второй выходным клеммам, между которьми включены два соединенные встречно-последовательно, стабилитрона, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности искрозащиты, оно дополнительно содержит четыре цепочки из последовательно соединенных резистора и стабилитрона, второй резистор, третий и четвертьш транзисторы, причем в первой и второй цепочках катод стабилитрона соединен с одним из вьто- дов резистора, анод стабилитрона

первой цепочки соединен с первой входной клеммой, анод стабилитрона второй цепочки соединен с второй входной клемной, а в третьей и четвертой цепочках анод стабилитрона

соединен с одним из вьшодов резистора, .катод стабилитрона третьей цепочки подключены к первой выходной клемме, к;атод стабилитрона четвертой цепочки подключен к второй выходной

клемме, коллекторы третьего и четрер- того транзисторов подключены соответственно к базам первого и второго транзистора и к другим выводам резисторов первой и второй цепочек,

эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены соответственно с первой и второй входными клеммами, а базы этих транзисторов подключены к другим вьшодам резисторов третьей и четвертой цепочек, первый р езис- ijop. включен между первой выходной клеммой и объединенными вьюодами стабилитрона и резистора второй цепочки, а второй резистор включен между второй выходной клеммой и объединенными выводами стабилитрона и резистора первой цепочки.

Редактор Ю. Середа

Составитель Г. Нунупаров

Техред А.Кравчук Корректор Т. Малец

Заказ 5877/36

Тираж 410

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

фиг.2

X

Подписное