Искробезопасный источник питания Советский патент 1990 года по МПК E21F9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания аппаратуры, эк- сплуатируемой во взрывоопасных средах, предприятий горной и химической промышленности.

Целью изобретения является повышение искробезопасной мощности при электропитании нагрузок с большой кратностью пускового тока.

На чертеже изображено предлагаемо устройство о

Устройство содержит основной 1 и дополнительный 2 выпрямители, узел 3 искрозащиты на первом транзисторе 4, коллектор которого подключен к первому выводу основного выпрямителя 1, эмиттер транзистора 4 подключен к первому выводу нагрузки 5 (лампы накаливания фары), база транзистора 4 подключена к коллектору четвертого транзистора 6 и через первый диод 7 к коллектору третьего транзистора 8, эмиттер которого подключен к первому выводу дросселя 9, второй вывод которого подключен к второму выводу нагрузки 5 и эмиттеру транзистора 6, база которого через восьмой резистор 10 соединена с первым выводом дросселя 9, второй вывод которого через девятый резистор 11 соединен с базой транзистора 8, эмиттер которого соединен с первым выводом второго реэис тора 12 и первым выводом тиристорно- го оптрона 13, второй вывод которого соединен с вторым выводом основного выпрямителя 1, вторым выводом резистора 12 и третьим выводом тиристорно го оптрона 13, четвертый вывод которого через второй диод 14 соединен с базой транзистора 4, генератор 15 импульсов, собранный на пятом тран5

0

5

Q Q 5 Q

зисторе 16, эмиттер которого соединен с первым выводом третьего резистора 17 и первым выводом первого конденсатора 18, второй вывод которого соединен с четвертым выходом тиристорно- го оптрона 13 и через третий диод 19 и четвертый резистор 20 - с базой шестого транзистора 21, коллектор которого соединен с вторым выводом резистора 17, а эмиттер - с коллектором транзистора 4 и через резистор 22 с одной из баз транзистора 16, вторая база которого соединена с вторым выводом основного выпрямителя 1, устройство плавного ввода 23, собранное на седьмом транзисторе 24, база которого через пятый резистор 25 и четвертый диод 26 соединена с четвертым выводом тиристорного оптрона 13, а эмиттер транзистора 24 соединен с первым выводом второго конденсатора 27, первым выводом первого стабилитрона 28, первым выводом дополнительного выпрямителя 2, первым выводом первого резистора 29, второй вывод которого соединен с эмиттером второго транзистора 30, база которого соединена с вторым выводом стабилитрона 28, коллектором транзистора 24, через шестой резистор 31 с вторым выводом конденсатора 27, а через резистор 32 - с вторым выводом основного выпрямителя, и второй стабилитрон 33, конденсатор 34, резистор 35, причем первый вывод последнего соединен с базой транзистора 4, второй вывод - с эмиттером транзистора 6 и первым выводом стабилитрона 33, третий вывод резистора 35 соединен с- вторым выводом стабилитрона 33, коллектором транзистора 30 и первым выводом конденсатора 34, второй вывод

которого соединен с вторым выводом основного выпрямителя 1.

Устройство работает следующим образом.

С подачей напряжения на вход источника питания конденсатор 27 плавно заряжается через резисторы 31, 32 до напряжения стабилизации стабилитрона 28 за время, определяемое постоянной времени R 32 С 27, при этом коллекторный ток транзистора 30 также плавно возрастает от нуля до значения, заданного параметрами стабилитрона 28 и резистора 29. На транзисторе 30, стабилитроне 28 и резисторах 29, 30 выполнен стабилизатор тока, ограничивающий ток через стабилитрон 33 и резистор 35.

При плавном нарастании коллекторного тока транзистора 30 напряжение на резисторе 35, а следовательно, и на базе транзистора 4 плавно нарастает, и транзистор 4 также плавно открывается, отчего ток и напряжение на нагрузке 5 также плавно нарастают, разогревая нить лампы накаливания фары. Время плавного нарастания напряжения на нагрузке 5 выбрано таким, чтобы обеспечить разогрев лампы и вывести ее в нормальный режим ра- бдаЛ,. Стабилизация напряжения на базе транзистора 4 стабилитроном 33 позволяет при повышении напряжения питающей сети ограничить напряжение на необходимом уровне, устанавливаемом резистором 35.

При перегрузке или коротком замыкании выхода источника напряжение на измерительном резисторе 12 возрастает, тиристорный оптрон 14 открывается и закрывает транзистор 4, подключая его базу через развязывающий диод 14 к минусовому выводу основного выпрямителя 1.

Напряжение на выходе источника и ток через резистор 12 исчезают. Но тиристорный оптрон 13 удерживается в открытом состоянии за счет токов цепей управления транзисторов 21 и 24, которые подключаются к аноду оптрона 13 через развязывающие диоды 19 и 26 соответственно. Открывающийся оптрон открывает транзисторы 21 и 24, переводя их из режима отсечки в режим насыщения.

Открытый транзистор 24 разряжает времязадающий конденсатор 27 через резистор 21 и закрывает транзистор

31, подготавливая таким образом уст-, ройство к повторному включению с пла вным изменением напряжения на нагруз- , ке, т.е. к исходному состоянию.

Открытый транзистор 21 образует цепь заряда конденсатора 18 через резистор 17 и открытый тиристор оптрона 13. Конденсатор 18 медленно заряжается от основного выпрямителя 1 до напряжения срабатывания однопереходного транзистора 16 за время, определяемое постоянной времени R 17 С 18. Од- нопереходный транзистор открывается,

5 и напряжение конденсатора 18 обратной полярности прикладывается к открытому тиристору оптопары 13 и закрывает его. При этом закрываются транзисторы 21 и 24, конденсатор 27 на0 чинает плавно заряжаться и т.д., как описано выше. Если перегрузка или короткое замыкание выхода источника не устранены, то весь процесс работы устройства в режиме перегрузки или

5 короткого замыкания повторяется многократно до устранения перегрузки или короткого замыкания. В режиме перегрузки или короткого замыкания устройство может находиться неограничен0 но долго, т.е. до устранения перегрузки или короткого замыкания, после чего устройство выходит на нормальный режим.

При аварийном отключении нагрузки (обрыв жилы питания фары) транзистор 6 открывается энергией дросселя 9, запасенной во время работы фары, а транзистор 4 полностью закрывается, предупреждая появление опасной искры в месте разрыва питающей жилы. Время отсутствия напряжения на выходе источника определяется временем разряда предварительно запасенной энергии дросселя 9 через резистор 10 и эмит- терный переход транзистора 6 и временем заряда.конденсатора 34 коллекторным током транзистора 30. После разряда дросселя 9 транзистор 6 закрывается, конденсатор 34 плавно заря0 жается коллекторным током транзистора 30, транзистор 4 плавно открывается, и на выходе источника появляется напряжение.

При подключении нагрузки 5 к вы- 5 ходным контактам источника, находящимся под напряхсением, транзистор 8 кратковременно открывается, разряжая конденсатор 34 и закрывая транзистор 4. Напряжение на выходе кратковре5

0

5

менно исчезает, транзистор 8 закрывается, и напряжение на нагрузке нарастает за счет заряда конденсатора 34. Таким образом, при коммутациях в цепи нагрузки 5 схема искро- защиты по скорости изменения тока нагрузки кратковременно отключает источник от нагрузки 5, предупреждая появление разряда на месте разрыва (питающей жилы.

| Включение транзисторов 6 и 8 происходит через резисторы 10 и 11 в отличие от прототипа, где включение этих транзисторов осуществляется через резистор и диод, что уменьшает чувствительность искрозащиты за счет падения на диоде. Уменьшение чувствительности искрозащиты равносильно уменьшению искробезопасности мощнос- .и.

Введение транзистора 21 в цепь заряда конденсатора 18 генератора 15 исключает работу его при закрытом тиристоре оптрона 13, так как сопротивление закрытого транзистора значительно больше, чем сопротивление утечек однопереходного транзистора, и конденсатор 18 разряжен. Это позволило построить однокаскадную схему защиты по току (тиристор оптрона 13 через диод 14 соединен с базой управляемого транзистора 4).

Соединение базы транзистора 6 через -резистор 10 с эмиттером транзистора 8 и наоборот увеличивает чувствительность защиты с индуктивным датчиком за счет исключения диода во входной цепи транзисторов 6,8, что позволило увеличить величину искро- безопасной мощности.

Данный источник питания обеспечивает электропитание фар с лампой накаливания А24-55-50 (мощность 55 Вт, суммарная мощность двух каналов 110 Вт) для проходческих машин, что позволяет повысить безопасность применения систем освещения в шахтных условиях.

Данный искробезопасный источник позволяет питать фару стабилизированным напряжением, обеепечивает искро- беэопасные параметры, что позволяет повысить безопасность применения систем освещения в шахтных условиях.

Формула изобретения Искробезопасный источник питания, содержащий основной и дополнительный

выпрямители, первый транзистор, коллектор которого подключен к положительному выводу основного выпрямите- ля, а эмиттер соединен с первым выво дом нагрузки, второй транзистор, эмиттер которого соединен с одним из выводов первого резистора, третий и четвертый транзисторы, эмиттеры которых соединены между собой через дроссель, соединенный с отрицательной шиной основного выпрямителя последовательно с вторым резистором, параллельно которому подсоединен светодиод

тиристорного оптрона, пятый транзистор, к эмиттеру которого подключены один из выводов третьего резистора и первого конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повы0 шения искробезопасной мощности при электропитании нагрузок с большой кратностью, пускового тока, он снабжен двумя транзисторами, двумя стабилитронами, четырьмя диодами, шестью

5 резисторами и вторым конденсатором, причем коллектор третьего транзистора соединен с базой первого транзистора через первый диод, анод тиристора тиристорного оптрона соединен с

0 базой первого транзистора через второй диод, другой вывод третьего резистора подключен к коллектору шестого транзистора, эмиттер которого подключен к коллектору первого транзисг тора, база шестого транзистора через четвертый резистор и третий диод соединена с анодом тиристора тиристорного оптрона, другим выводом первого конденсатора и одним из выводов чет0 вертого диода, другой вывод которого через пятый резистор подключен к базе седьмого транзистора, эмиттер которого соединен с катодом первого стабилитрона, первым выводом второго кон5 денсатора, другим выводом первого резистора и положительным выводом дополнительного выпрямителя, коллек р седьмого транзистора подключен к аноду первого стабилитрона, базе втород го транзистора и через шестой резистор к второму выводу второго конденсатора, коллектор второго транзистора подключен к катоду второго стабилитрона и первому выводу седьмого per зистора, второй вывод которого соединен с анодом второго стабилитрона, эмиттером четвертого транзистора и вторым выводом нагрузки, подвижный кон:акт седьмого резистора соединен

91567798. I0

с базой первого транзистора, а база тьего транзистора, база которого че- четвертого транзистора через восьмой рез девятый резистор соединена с эмит- резистор соединена с эмиттером тре- тером четвертого транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания аппаратуры, эксплуатируемой во взрывоопасных средах предприятий горной и химической промышленности. Цель - повышение искробезопасной мощности при электропитании нагрузок с большой кратностью пускового тока. Устройство содержит основной 1 и дополнительный 2 выпрямители, узел 3 искрозащиты, генератор импульсов 15 и устройство 23 плавного ввода. С подачей напряжения на вход конденсатор 27 плавно заряжается через резисторы /Р/ 31, 32 до напряжения стабилизации стабилитрона 28 за время, определяемое постоянной времени Р 32. Коллекторный ток транзистора (Т) 30 также плавно возрастает от нуля до значения, заданного параметрами стабилитрона 28 и Р 29. Стабилитрон 28, Т 30 и Р 29 образуют стабилизатор тока, ограничивающий ток через стабилитрон 33 и Р 35. При плавном нарастании коллекторного тока Т 30 напряжение на Р 35 и базе Т 4 плавно нарастает, последний открывается, обеспечивая плавное нарастание тока и напряжения на нагрузке 5. При перегрузке или коротком замыкании выхода источника напряжение на измерительном Р 12 возрастает, тиристорный оптрон 13 открывается и закрывает Т 4. Напряжение на выходе источника и ток через Р 12 исчезают, но оптрон 13 удерживается в открытом состоянии за счет токов цепей управления Т 21 и 24. Открывшийся оптрон 13 переводит Т 21 и 24 в состояние насыщения. Открытый Т 24 разрежает конденсатор 27 и закрывает Т 21, подготавливая устройство к повторному включению. При аварийном отключении нагрузки Т 6 открывается импульсом с дросселя 9, а Т 4 закрывается, предотвращая искрение в месте обрыва. Соединение базы Т 6 через Р 10 с эмиттером Т 8 и наоборот увеличивает чувствительность защиты и величину искробезопасной мощности. 1 ил.