Искробезопасный источник питания Советский патент 1991 года по МПК E21F9/00 H02H7/00 

фиг. 1

Изобретение относится к горной проышленности и предназначено для обеспеения безопасной передачи электрической нергии от источника питания к нагрузке в ахтах, опасных по газу и пыли.

Целью изобретения является повышеие надежности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема искробезопасного источника пиания; на фиг, 2 - зависимости правляющего тока тиристора от времени при к,з. известного источника (кривая А) и поедлагаемого источника (кривая Б), где 1)вкл - минимальный ток, необходимый для включения тиристора.

Искробезопасный источник питания содержит источник 1 энергии с внутренним сопротивлением 2 и индуктивностью 3, Параллельно источнику энергии подключен тиристор 4, управляющий переход которого подключен к измерительному резистору 5 через разделительный диод 6, к коллектору транзистора 7 через разделительный диод 8 и к аноду стабилитрона 9. Параллельно выходной цепи источника дополнительно подключены конденсатор 10, который является дополнительным искробезопасным источником энергии, и последовательно с ним ограничительный резистор 11. Общая точка конденсатора 10 и резистора 11 подключена к эмиттеру транзистора 7, база которого включена между ограничительным резистором 11 и катодом стабилитрона 9.

Емкость конденсатора 10 выбирают такой, чтобы его энергия, выделяющаяся в разряде при коротком замыкании, была бы недостаточной для воспламенения взрывоопасной газовой смеси.

Параллельное подключение выходной цепи источника последовательно соединенных конденсатора, который является дополнительным искробезопасным источником энергии, и ограничительного резистора позволяет контролировать падение напряжения на этом резисторе и независимо от величины индуктивности основного источника регистрировать короткое замыкание и перегрузку выходной цепи источника питания в начальный момент замыкания. Это достигается тем, что ток замыкания дополнительного источника достигает максимального значения в начальный момент после замыкания, в то время как ток основного источника в начальный момент может практически не измениться, так как скорость изменения тока ограничивается индуктивностью источника

Подключение коллектор транзисторе) через дополните ль нып рл т,г нпельннй дпОД к управляющему переходу тиристора, эмиттера транзистора - к общей точке конденсатора и ограничительного резистора, а базы транзистора - между ограничительным резистором и катодом стабилитрона позволяет отличать режимы перегрузки и короткого замыканий от режимов включений дополнительной нагрузки, если ее величина не превышает искробезопасных

значений. При набросе нагрузки (при параллельном подключении дополнительной нагрузки) увеличивается ток в цепи и соответственно падение напряжения на внутреннем сопротивлении основного

источника и уменьшается выходное напряжение на зажимах источника. При увеличе; нии тока до искроопасных значений напряжение на зажимах источника уменьшается на величину A U, равную разности

между напряжением холостого хода источника и напряжением на выходных зажимах источника при максимальной искробезо- пасной нагрузке. Величина потенциала Ди на базе транзистора выбирается как пороговое значение. При набросе нагрузки изменение напряжения на выходе источника сравнивается с пороговым Аи, если это .изменение превышает A U, т,е. на базе транзистора более низкий потенциал по

сравнению с выходным на пряжением источника, то источник отключается.

Таким образом, отключение источника происходит только при аварийном увеличении до искроопасных значений тока в выходной цепи источника.

Источник работает следующим образом.

При нормальной работе, KOI да конденсатор 10 заряжен до напряжения источника

1, напряжение на сопротивлении 11 равно нулю, на базе транзистора 7 удерживается потенциал источника 1, запирающий транзистор 7.

При коротком замыкании цепи уже в

первый момент на сопротивлении 11 выделяется полное напряжение конденсатора 10, которое равно выходному напряжению источника 1, но имеет противоположную полярность. Изменение потенциала на базе

транзистора 7 приводит к тому, что транзистор 7 открывается и через него протекает ток, который через разделительный диод 8 попадает на управляющий электрод тиристора 4. Тиристор 4 открывается и шунтиру5 ет источник 1 энергии. При этом, если индуктивность 3 имеет значительную величину (например, сотни мГн), то в начальный момент напряжение на сопротивлении 5 практически не изменяется и на вход тиристора 4 сигнал от этого сопротивления не поступает. Таким образом, в предлагаемом источнике питания формируется сигнал в самом начале короткого замыкания, причем величина этого сигнала в первый момент максимальна и не зависит от срабатывания тиристора 4, им обеспечивается его надежное включение.

При подключении дополнительной нагрузки напряжение на выходе источника 1 изменяется на A U за счет перераспределения напряжения между сопротивлениями источника. При этом, чем меньше эквивалентное сопротивление нагрузки, тем больше A U. При коротком замыкании равно напряжению на конденсаторе 10. С уменьшением сопротивления нагрузки соответственно увеличивается и ток нагрузки. Предельному значению искробезопасного тока соответствует некоторое значение AUh. ДУн при произвольном изменении сопротивления нагрузки выделяется на сопротивлении 11. Эта величина более низким потенциалом по сравнению с выходным напряжением источника открывает транзи- стор 7, который включает тиристор 4.

Таким образом, источник отключается только при подключении дополнительной нагрузки, вызывающей увеличение тока до искроопасного значения, а также при корот- ком замыкании.

Как видно из приведенных кривых, величина сигнала управления предлагаемого источника больше, .чем в известном источнике и возникает этот сигнал без задержки.

Использование предлагаемого искробезопасного источника питания позволит

повысить надежность срабатывания устройства искрозащиты при перегрузке и коротком замыкании за счет увеличения сигнала, необходимого для отключения и уменьшения времени его формирования. За счет этого сокращается время существования электрического разряда, способного воспламенить атмосферу.

Формула изобретения

Искробезопасный источник питания, содержащий источник энергии, параллельно которому подсоединен отключающий тиристор, управляющий переход которого подключен к точке соединения анода стабилитрона и катода разделительного диода, катод и анод которых подключены соответственно к аноду тиристора и к его катоду через измерительный резистор и являются выходами искробезопасного источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены конденсатор,транзистор, ограничительный резистор и дополнительный разделительный диод, при этом общая точка конденсатора и ограничительного резистора подключена к эмиттеру транзистора, коллектор которого подключен через дополнительный разделительный диод к управляющему переходу тиристора, база транзистора включена между свободным выводом ограничительного резистора и катодом стабилитрона, а свободный вывод конденсатора соединен с анодом разделительного диода.

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения безопасной передачи электроэнергии от источника питания к нагрузке в шахтах, опасных по газу и пыли, за счет повышения безопасности срабатывания искрозащиты при коротком замыкании и перегрузки в цепи. Цель изобретения - повышение надежI 3 ности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке. Для этого параллельно выходной цепи источника питания подсоединяют цепочку из последовательно соединенных конденсатора 10, который является дополнительным источником энергии, и ограничительного резистора 11. Такое подключение позволяет контролировать падение-напряжения на этом резисторе и независимо от величины индуктивности основного источника регистрировать короткое замыкание и перегрузку в выходной цепи источника питания. Подключение коллектора транзистора 7 через дополнительный разделительный диод 8 к управляющему переходу тиристора 4, эмиттера транзистора - к общей точке конденсатора и ограничительного резистора, а базы - между ограничительным резистором и катодом стабилитрона 9 позволяет отличать режимы перегрузки и короткого замыкания от режимов включения дополнительной нагрузки, если ее величина не превышает иск- робезопасных значений. 2 ил. (Л vj О О ГО о о