Искробезопасная система питания с защитой Советский патент 1989 года по МПК E21F9/00 

1

//сгш ка

:л

;о

35

to

- 151

Изобретешь, относится к электротехнике и может быть использовано в искробезопасных системах электропитания на предприятиях с взрывоопас- иой атмосферой, в том числе на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промьшленности.

Цель изобретения - повышение КГЩ путем увеличения искробезопасной мощ- ности при дискретно изменяющемся напряжении.

На чертеже представлена принци- пиапьнйя схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ограничител:ь- ный резистор 1, тиристор 2, измерительный резистор 3, у злы 4 ограничения тока. Последние состоят из стабилитрона 5, дополнительного тиристора 6 и дополнительного измерительного резистора 7. Ограничительный резистор 1, измерительные резисторы 3 и 7 включены последовательно с нагрузкой. К измерительному резистору 3 катодом и управляющим электродом подключен тиристор 2, включенный параллельно источнику 8 питания через резистор 1. Измерительные резисторы 7 узлов 4 ограничения подключены.между катодом и управляющим электродом тиристоров 6. В цепь анодов тиристо- рОБ 6 узлов 4 ограчения включены стабилитроны 5. Узлы 4 подключаются Параллельно нагрузке. Количество узлов I 4 определяется необходимым числом I уровней напряжения п и равно п-1. I З стройство работает следующим об- I разом.

I При минимальном напряжении на на- I грузке ток срабатывания устройства устанавливается резистором 3, При превышении током нагрузки заданного значения тиристор 2 вкгпочается и шунтирует нагрузку, тем самым напряже- ние на нагрузке уменьшается до величины прямого падения напряжения на открытом тиристоре. При этом возникновение электрического разряда, способного воспламенить взрывоопасную атмосферу, невозможно. При увеличении напряжения открывается стабилитрон 5 узла 4 ограничения и уровень срабатывания устройства в данном случае определяется величиной резистора 7 и входными характеристиками тиристора 6. Ток срабатывания узла 4 меньше чем ток срабатывания тиристора 2 и выбирается согласно зависимости ми

нимального воспламеняющего тока от напряжения (ГОСТ 227825-78). При , включении тиристора 6 ток, протекающий через резистор 3, увеличивается, что приводит к срабатыванию тиристора 2 и шунтированию нагрузки. При дальнейшем повьпиении напряжения источника 8 питания включаются последовательно остальные узлы. Напряжение включения узлов определяется напряжением стабилизации стабилитронов, а ток срабатывания - величинами измерительных резисторов и входными характеристиками соответствующих тиристоров ,

Использование предлагаемого устройства позволяет полностью реализовать искробезопасную мощность, достижимую при заданном напряжении, что приводит к повышению 1ШД и соответственно искробезопасной мощности. Наиболее эффективно предлагаемое устройство молсет быть использовано в щахтной взрывобезопасной аппаратуре, содержащей источники электропитания с дискретно изменяющимся напряжением, например, в электроразведочных генераторах. При этом сравнительно простым путем обеспечивается автоматический выбор тока ограничения при изменении напряжения.

Пример. Необходимо обеспе чить безопасность выходной цепи устройства с переключаемым (дискретно изме- няемь м) выходным напряжением, с уровнями и, Uj, и,, причем и,) U2.U3. Искробезопасные токи, соответствующие напряжениям U, U, U,, согласно ГОСТ 22782.5-78 составляют неравенство I}, где -Ij соответствует и,; 1 - Ij - и. При использовании известных устройств узлы 4 отсутствуют, поэтому защита тиристора 2 настраивается резистором 3 на безопасный ток, соответствующий максимальному напряжению U,. При этом выходная мощность для всех трех напряжений соответственно равна I U 7 , т.е. Р,Р..

При использовании предлагаемого изобретения каждому значению выходного напряжения соответствует максимально возможный безопасный ток I, Ij, Ij, так как в зависимости от уровня напряжения включается тот или иной узел 4 залиты или узел, выпол- ненньш на тиристоре 2 и резисторе 3. Узел на тиристоре 2 и резисторе 3 настраивается на максимально возможный безопасный ток Ij при минимальном напряжении Ui, При этом выходная мощ.)

ность в нагрузке равна: Р

П

1ч. I,

то р; р,,

1,и

(

1,и,,

Так как I

.

Г

) i

Т.е. происходит повышение выходной искробезопасной мощности по сравнени с п рототипом, где устройство предназ- наченЬ для использования в аппаратуре с непрерывным изменением напряжения. Выигрыш в реализуемой искробез- опасной мощности получается в результате нелинейности характеристики, связывающей напряжение и минимальный воспламеняющий ток (ГОСТ 22782,5-78) В известном устройстве автоматически происходит линейное уменьшение тока срабатывания при возрастании напряже- ния. Изменение выходного напряжения определяется функционированием защищаемой аппаратуры. В изобретении фактически аппроксимируется нелинейная характеристика Искробезопасности, т.е. реализуется та часть мощности, которая теряется вследствие отклонений линейной характеристики известного устройства от экспериментальной

характеристики IgeiOH. fCUewx)- Формула изобретения

Искробезопасная система питания с защитой, содержащая ограничительный

.

10 1520

25

30

резистор, первый вывод которого соединен с первым выходом источника напряжения, второй вывод имеет клемму для подключения к первому выводу нагрузки, и соединен с анодом тиристора, катод которого подключен к второму выходу источника питания и к первому выводу измерительного резистора, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД путем повышения искробезопасной мощности при дискретно изменяющемся напряжении, в него дополнительно введены узлы ограничения тока, каждый из которых состоит из дополнительного тиристора, дополнительного измерительного резистора и стабилитрона, при :этом аноды всех дополнительных тиристоров через соответствующие стабилитроны подключены к второму выводу ограничительного резистора, управляющие электроды всех тиристоров соединены со своими катодами через соответствующие измерительные резисторы, второй вывод измерительного резистора подключен к цепочке из последовательно соединенных всех дополнительных измерительных резисторов, свободный вывод последнего из которых имеет клемму для подключения к второму выводу нагрузки, а количество узлов ограничения тока на единицу меньше числа уровней дискретно меняющегбся напряжения.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в искробезопасных системах электропитания на предприятиях со взрывоопасной атмосферой. Целью изобретения является повышение КПД путем повышения искробезопасной мощности при дискретно изменяющемся напряжении. Цель достигается введением дополнительных узлов ограничения тока, включенных параллельно нагрузке. Каждый узел состоит из стабилитрона 5, тиристора 6 и измерительного резистора 7, а количество узлов определяется необходимым числом уровней напряжения. 1 ил.

Срставитель К.1Чилан Редактор С.Лисина Техред А.Кравчук

Заказ 6208/36

Тираж Д10

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

Корректор Э.Лончакова

Подписное