Устройство искробезопасной коммутации рудничных электрических цепей Советский патент 1992 года по МПК E21F9/00 

-Ј

О

О

ю

Јь

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на предпри- ягиях со взрывоопасной атмосферой, в частности на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности в рудничных взрывозащищенных устройствах электропитания.

Известен генератор, в котором искробе- зопасность коммутации источника питания достигается введением в силовую цепь транзисторного ключа. Механические контакты выключателя введены в базовую цепь транзисторного ключа, малые токи которой не воспламеняют взрывоопасную смесь.

Недостатком известного технического решения является невозможность отключить источник питания в случае пробоя тран- зисторного ключа. Кроме того, для реализации устройства необходима дополнительная группа контактов, подсоединенная параллельно первой группе контактов дополнительного выключателя.

Наиболее близким к изобретению является устройство для искробезоласной комму «ции нагрузки, подключенной к источнику питания, содержащее источник постоянного тока, транзистор, резистор смещения, базовый резистор и дополнительные коммутирующие устройства. Параллельно соединенные замыкающие контакты этих коммутиоующих устройств включены между положительным выводом источника постоянного тока и коллектором транзистора, а последовательно соединенные замыкающие контакты коммутирующих устройств включены последовательно между коллектором транзистора и резистором смещения.

При включении любого из коммутирующих устройств замыкаются один из параллельно соединенных и один из последовательно соединенных контактов, Напряжение от источника питания подается на коллектор транзисторного ключа, который остается запертым. При включении второго коммутирующего устройства замыкается второй последовательно соединенный контакт и через резистор смещения на базу подается отпирающее напряжение. Транзисторный ключ отпирается и нагрузка подсоединяется к источнику.

Недостатком известного устройства является невысокая надежность обеспечения мскробезопасности режимов коммутации, так как существует возможность одновременного срабатывания контактов об оих коммутирующих устройств, что может привести к коммутации параллельными контактами токоа нагрузки, достаточных для

воспламенения взрывоопасной смеси, т.е. нарушению искробезопасности устройства. Цель изобретения - повышение надежности искробезопасной коммутации.

Поставленная цель достигается тем, что

устройство искробезопасной коммутации рудничных электрических цепей, содержащее транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу нагрузки, к второму

0 выводу которой подключена офицательная шина источника питания, два резистора, первые выводы которых объединены, снабжено четырехполюсным трехпозиционным галетным переключателем, подвижные кон5 такты первого, третьего и четвертого полюсов которого объединены и подключены к коллектору транзистора, база которого подключена к первым выводам резисторов, а второй вывод первого резистора подключен

0 к подвижному контакту второго полюса га- летного переключателя, третий неподвижный вывод первого полюса и второй и третий неподвижный вывод четвертого полюса объединены и подключены к положи5 тельной шине источника питания, к отрицательной шине которого подключен второй вывод второго резистора, а третий вывод второго полюса галетного переключателя и второй и третий выводы третьего

0 полюса также объединены.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства искро- безопосной коммутации.

Устройство содержит источник 1 пита5 ния. соединенный отрицательной шиной с вторым выводом резистора 2 и первым выводом нагрузки 3, транзистор 4 п-p-n проводимости, подключенный эмиттером к второму выводу нагрузки, а базой - к пер0 вым выводам резистора 2 и резистора 5, четырехполюсный трехпозиционный галет- ный переключатель б, у которого подвижные контакты 6.1, 6.3 и 6.4 соответственно первого, третьего и четвертого полюсов объ5 единены и подключены к коллектору транзистора 4, а третий неподвижный вывод 6.1.3 первого полюса и второй 6.4.2 и третий 6.4.3 неподвижные выводы четвертого полюса соединены с положительной шиной ис0 точника 1 питания, подвижный контакт 6.2 второго полюса создинен с вторым выводом резистора 5, а третий неподвижный вывод 6.2.3 второго полюса, второй 6.3.2 и третий 6.3.3 неподвижные выводы третьего полюса

5 объединены.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении, как показано на чертеже, подвижные контакты переключателя 6 контактируют с неподвижными выводамиб.1.1,6.2.1 и 6.3.1 м 6.4.1 соответственно. При этом цепь между коллектором и положительным выводом источника 1 питания гальванически разорвана, цепь резистора 5 отключена от цепи коллектора транзистора 4 и база транзистора через резистор 2 подключена к отрицательной шине источника 1. Транзистор 4 закоыт, м нагрузка 3 обесточена.

При совмещении подвижных контактов переключателя 6 с неподвижными выводами 6.1.2,6,2.2.6.3.2 5.4.2 на коллектор транзистора 4 подается положительный потенциал по цепи: плюс источника 1 - неподвижный вывод 6.4.2 - подвижный контакт 6.4 - коллектор транзистора 4. Одновременно замыкается цепь: коллектор транзистора 4 - подвижный контакт 6.3 - неподвижный вывод б.З. - неподвижный вывод 6.2.3. Однако между неподвижным выводом 6.2.3 и подвижным контактом 6.2 пока еще существует гальванический разрыв, на резистор 5 положительный потенциал не подается, и транзистор 4 закрыт. Через нагрузку 3 ток не протекает

При совмещении подвижных контактов переключателя 6 с неподвижными выводами 6.1.3, 6.2.3, 6.3.3, 6.4.3 замыкается цепь: коллектор транзистора 4 - подвижный контакт 6.3 - неподвижный вывод 6.3.3 - непод- вижный вывод 6.2.3 - подвижный контакт 6.2 - резистор 5 - база транзистора 4. Транзистор 4 открывается и через нагрузку 3 протекает ток. Искробезопасность цепи: плюс источника 1 - неподвижный вывод 6А2 - подвижный контакт 6.4 - подвижный контакт 6.3 - неподвижный вывод 6.2.3 - подвижный контакт 6.2 - резистор 5 - резистор 2 - минус источника 1, осуществляет- ся за счет выбора сопротивления резисторов 2 и 5, т.е. за счет ограничения базового тока транзистора 4 до искробезо- пасного. Так как транзистор 4 открывается за единицы микросекунд, то коммутация нагрузки происходит без воспламенения взрывчатой газовой смеси (время формирования минимального ядра пламени для ме- тановоздушной смеси составляет 100 мкс, для водородовоздушной - 10 мкс, типовое время отключения транзисторов КТ827 0,5 мкс).

Процесс отключения нагрузки происходит следующим образом.

При совмещении подвижных контактов 6.1, 6.2, 6.3, 6.4 переключателя с неподвижными выводами 6.1.2, 6.2.2, 6.3.2 и 6.4.2 разрывается цепь: плюс источника 1 - неподвижный вывод 6.4.2 - подвижный контакт 6,4 - коллектор транзистора 4 - подвижный контакт 6.3 - неподвижный вывод 6,3.2 - неподвижный вывод 6.2.3 - подвижный контакт 6.2 (место разрыва) - резистор 5 - резистор 2 - минус источника 1. Транзистор 4 запирается, так как база оказывается подсоединенной через резистор 2 к отрицательной шине источника. Прекращается протекание тока через нагрузку 3. Таким образом, за время выключения транзистора 4 (для транзистора КТ827 типовое время отключения 4 мкс) осуществляется отключение нагрузки.

Одновременно разрывается цепь: плюс источника 1 - подвижный вывод 6.1.3-попв1/.жный контакт 6.1 (место разрыва) - коллектор транзистора 4. Однако на коллекторе транзистора 4 сохраняется потенциал, равный напряжению источника 1, т.е. нагрузка отключена, но гальванически еще не отсоединена от источника 1. После перевода подвижных контактов 6.1, 6.2, 6.3 и 6.4 переключателя в положение 6.1.1, 6.2.1,6.3.1,6..1 цепь коллектора транзистора 4 отсоединяется от источника 1 (место разрыва - неподвижный вывод 6.4.2 - подвижный контакт 6,4), т.е. осуществляется гальванический разрыв обесточенной цепи, так как ранее цепь нагрузки 3 была отключена транзистором 4. Таким-образом, надежно обеспечивается искробезопасность нормально искрящего контакта и гальваническое отключение источника опасной энергии от нагрузки.

Формула изобретения

Устройство искробезопасной коммутации рудничных электрических цепей, содер- жащее транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу нагрузки, к второму выводу которой подключена отрицательная шина источника питания и два резистора, первые выводы которых объединены, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности искробезопасной коммутации, устройство снабжено четырех- полюсным тоехпозицмонным галетным переключателем, подвижные контакты первого, третьего и четвертого полюсов которого объединены и подключены к коллектору транзистора, база которого подключена к первым выводам резисторов, а второй вывод первого резистора подключен к подвижному контакту второго полюса галетного переключателя, третий неподвижный вывод первого полюса и второй и третий неподвижный вывод четвертого полюса объединены и подключены к положительной шине источника питания, к отрицательной шине которого подключен

717406948

второй вывод второго резистора, а третий чателя и второй и третий выводы третьего вывод второго полюса галетного переклю- полюса также объединены.

Изобретение относится к электротехнике. Устройство содержит источник 1 питания, два резистора 2, 5, нагрузку 3, транзистор 4, переключатель 6. Цель - повышение надежности искробезопасной коммутации 1 ил.