Источник питания Советский патент 1992 года по МПК H02J9/06 

XI х|

о со со

Изобретение относится к устройствам для питания аппаратуры, работающей во взрывоопасной среде, и может быть применено в угольных шахтах, в том числе опасных по газу, пыли и внезапным выбросам, а также на предприятиях химической, нефтяной и газовой промышленности, где возможно случайное или аварийное отключение внешней сети. Устройство содержит внешний взрывозащищенный корпус, внутри которого размещен внутренний корпус. Во внутреннем корпусе установлен автономный источник 1 питания, состоящий из двух аккумуляторных батарей 2 и 3, ограничительных резисторов 4,5 и разъема 6. Во внешнем корпусе установлен сетевой источник питания 7, состоящий из разъединителя 8 с дополнительным контактом 9. трансформатора 10, выпрямителя 11 сетевого источника, стабилизатора напряжения 12, диодов 13-16. 1 ил. (Л С

Изобретение относится к устройствам для питания аппаратуры, работающей во взрывоопасной среде, и может быть применено в угольных шахтах, в том числе опасных по газу, пыли и внезапным выбросам, а также на предприятиях химической, нефтяной и газовой промышленности, где возможно случайное или аварийное отключение внешней сети.

Известен взрывозащищенный комбинированный источник питания, состоящий из сетевого и автономного аккумуляторных источников входящий в состав станции громкоговорящей связи системы шахтной искробезопаеной громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации (авт.св. СССР Ns 1314051, кл. Н 02 J 9/06, 1985).

Ввиду того, что весь зарядный ток аккумуляторной батареи автономного источника, который значительно превосходит рабочий ток нагрузки, протекает через контакты электромагнитного реле, последние имеют свойство привариваться, что резко снижает надежность источника питания.

Наиболее близким к изобретению является взрывозащищенный комбинированный источник питания (авт.св. № 1113571, кл. Н 02 J 9/06,1984), содержащий внешний и внутренний корпусы с крышками, установленный во внешнем корпусе сетевой источник, установленный во внутреннем корпусе автономный источник, разъединитель с дополнительным контактом, соединенный с помощью блокировочного устройства с крышкой внешнего корпуса и сетевым источником, дополнительные средства взры- возащиты в виде коммутационного элемента (реле) с замыкающим контактом.

Цепь автономного источника питания отключается и включается контактом реле, который соединен последовательно с нагрузкой; следовательно, через контакт реле .протекает большой ток, что способствует привариванию контактов, тем самым снижается надежность источника питания. Кроме того, для обеспечения взрывозащиты нормально искрящих контактов необходимы дополнительные средства взрывозащиты, например заливка термореактивным компаундом.

Так как внутренний корпус, содержащий аккумуляторную батарею, во взрывоопасной среде открывать в шахте запрещено, необходимо этот корпус для обслуживания и ремонта транспортировать в безопасную зону, что затруднено из-за его больших габаритов и массы,

Цель изобретения - повышение надежности и обеспечение искробезопасности автономного источника.

Поставленная цель достигается тем, что в источнике питания, содержащем внешний и внутренний корпусы с крышками, установленный во внешнем корпусе сетевой источник питания, установленный во внутреннем корпусе автономный источник питания, разъединитель с дополнительным контактом, соединенный с помощью блокировочного устройства с крышкой внешнего

0 корпуса и сетевым автономным источником, автономный источник питания выполнен из двух аккумуляторных батарей, отрицательный полюс первой батареи соединен через первый ограничительный резистор и допол5 нительный контакт разъединителя и второй ограничительный резистор с положительным полюсом втооой батареи, а положительный полюс первой батареи через диод - с положительным выводом выпрямителя се0 тевого источника и через диоды, включенные в обратном направлении, - с положительным выходом сетевого источника, отрицательный выход которого соединен с отрицательным полюсом второй

5 батареи.

Существенным признаком является выполнение автономного источника питания из двух аккумуляторных батарей.

При невыполнении этого условия пони0 жается надежность и искробезопасность источника питания, так как автономный источник питания, состоящий из одной батареи, искроопасен и его тяжело эксплуатировать (контролировать, транс5 портировать и т.д.),

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого взрывозащищен- ного комбинированного источника питания. Взрывозащищенный комбинирован0 ный источник питания содержит внешний взрывозащищенный корпус, внутри которого размещен внутренний корпус. Во внутреннем корпусе установлен автономный источник 1 питания, состоящий из двух ак5 кумуляторных батарей 2 и 3, ограничительных резисторов 4 и 5 и разъема 6. Во внешнем корпусе установлен сетевой источник 7 питания, состоящий из разъединителя 8 с дополнительным контактом 9, трансфор0 матора 10, выпрямителя 11 сетевого источника, стабилизатора напряжения 12, диодов 13-16:

Источник питания работает следующим образом.

5При нормальной работе (при закрытой

крышке внешнего взрывозащищенного корпуса и включенной сети) напряжение подается на сетевой источник 7 через разъединитель 8, дополнительным контактом 9 этого же разъединителя батаоеи 2 и ;j

соединяются последовательно и образуют автономный и,.роопасный источник. Выходные цепи автономного источника питания 1 подключаются через диод 13 параллельно к сетевому выпрямителю 11. Вследствие того, что постоянное напряжение, поступающее от выпрямителя 11 сетевого источника 7 питания, всегда выше, чем напряжение автономного источника 1 питания, происходит подзаряд аккумуляторных батарей 2, 3 через стабилизатор напряжения 12, диоды 14-16. С помощью диодов добиваются необходимого напряжения для заряда аккумуляторных батарей, исходя из напряжения 1,35 В на одну аккумуляторную батарею. Выбор величины 1,35 В на одну батарею исключает перезаряд аккумуляторной батареи, так как заряд производится неизменным напряжением.

Заряд аккумуляторных батарей происходит через зарядную цепочку, состоящую из диодов 14-16, тока ограничительных резисторов 4, 5 и зарядного резистора (на чертеже не показан). Параметры цепочки выбраны такими, что уменьшение разности потенциалов, приложенной к ней, происходящее по мере заряда аккумуляторов батарей 2, 3 и подьема на них напряжения, приводит к резкому уменьшению зарядного тока за счет нелинейности вольт-амперных характеристик диодов 14-16. Это позволяет длительное время держать батареи 2,3 при малом токе подзаряда, компенсирующем естественные утечки и не приводящем к перезаряду аккумуляторов. Этим предотвращается выход из строя аккумуляторов, последние постоянно находятся в заряженном состоянии, т.е. в постоянной готовности к действию в случае отключения сети, за счет чего повышается надежность и безотказность работы устройства. При отсутствии сети диод 13 открывается и автономный источник подключается к стабилизатору 12 (условно показанному в виде регулирующего транзистора) и нагрузке RH.

Для извлечения автономного источника, имеющего внутренний корпус, аккумуляторные батареи 2 и 3, токоограничительные резисторы 4,5 и разъем 6, необходимо открыть крышку аппаратной камеры внешнего взрывозащищенного корпуса

Крышку внешнего корпуса можно открыть, сняв механическую блокировку. Для снятия механической блокировки необходимо отключить разъединитель. При отключении разъединителя размыкается дополнительный контакт и автономный источник превращается в две искробезопасные аккумуляторные батареи с токоограни- чительными резисторами 4 и 5. Выходные цепи аккумуляторных батарей 2 и 3 искробе- зопасны, так как допустимые токи при более

низких напряжениях значительно больше токов при более высоких напряжениях. Например, при напряжении аккумуляторной батареи 16 В воспламеняющий ток равен 3,5 А, а для напряжения 8 В воспламеняющий ток равен 12,5 А.

Величина сопротивления токоограничи- тельных резисторов 4 и 5 небольшая (8 В/12,5 А), а отбираемые токи не превышают величины 1 А, поэтому падение на токоограничительных резисторах мало и КПД автономного источника достаточно высокий (0,9).

Таким образом, при открывании крышки внешнего взрывозащищенного корпуса

выходные цепи автономного источника питания являются искробезопасными, а поэтому автономный источник можно демонтировать и переносить в шахтных условиях. Искробезопасные выходные цепи

автономного источника питания позволяют контролировать его электрические параметры в шахтных условиях, что невозможно для автономного источника устройства-прототипа.

Базовым объектом для предлагаемого

взрывозащищенного комбинированного источника питания является источник питания аппаратуры АС-ЗСМ, выпускаемый Про- копьевским заводом шахтной автоматики.

Этому источнику присущи те же недостатки, что и устройству-прототипу. Они полностью устранены в предлагаемом источнике. Формула изобретения Источник питания, содержащий сетевой и автономный источники питания и разъединитель с дополнительным контактом, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности и обеспечения иск- робезопасности автономного источника,

последний выполнен из двух аккумуляторных батарей, отрицательный полюс первой батареи соединен через первый ограничительный резистор и дополнительный контакт разъединителя и второй

ограничительный резистор с положительным полюсом второй батареи, а положительный полюс первой батареи через диод - с положительным выводом выпрямителя сетевого источника и через диоды, включенные в обратном направлении, - с положительным выходом сетевого источника, отрицательный выход которого соединен с отрицательным полюсом второй батареи