Искробезопасный источник питания безреактивных нагрузок Советский патент 1976 года по МПК E21F9/00 

Изобретение относится к области нскробезопасных источников питания, предназначенных для питания аппаратуры автоматизации производственных процессов со взрывоопасными средами.

Известны искробезопасные источники питания 1, содержащие трансформатор, выпрямитель, тиристоры с узлом ограничения.

Недостатком их Является недостаточная надежность.

Из известных искробезопасных источников питания наиболее близким по технической сущности к изобретению является источник питания, содержащий силовой трансформатор с выпрямителем, к выходу которого подключен блок повторного включения н узел искрозащиты от энергии, выделяющейся при коммутации выходных цепей, содержащий индуктивный датчик в диагонали выпрямительного моста и тиристор, включенный параллелг:,) выходным зажимам источника питания 2.

При коммутации выходной цепи источника питания, сопровождающейся электрическим искрением, на индуктивном датчике возникает сигнал, который после детектирования поступает на вход тиристора узка искрозащиты.

Тиристор открывается и щунтирует выходные зажимы. Напряжение на них уменьщается

до пуля. В результате этого прекращается подача энергии в электрический разряд и обеспечивается искробезопасность выходной цени источника питания. После этого срабатывает блок повторного включения, с помощью которого через заданное время, определяемое постоянной времени индуктивного датчика, закрывается тиристор и восстанавливается напряжение на ВЫХОДНЫХ зажимах.

Амплитуда электрического сигнала на индуктивном датчике при коммутациях неносго янная и колеблется в щироком диапазоне. Она зависит от величины коммутируемого тока и индуктивности этого датчика. При малых

токах величина сигнала может быть недостаточная для открывания тиристора, а при больщих - превышать предельные значения, допустимое на входе тиристора.

Это приводит к снижению надежности узла

искрозащиты и к нарущению искробезопасности выходных цепей источника питания. Кроме того, увеличение выходной мощности источника питания, связанное с повышением чувствительности искрозащиты путем увеличения

индуктивности датчика в диагонали выпрямительного моста, обусловливает увеличение продолжительности перерывов питания пагрузки. Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия источника питания за счет уменьшения индуктивности датчика.

Поставленная -цель достигается тем, что искробезопасный источник литания, содержащий трансформатор, выпрямитель, блок повторного включения и узел искрозащиты на тиристорах и индуктивном датчике, снабжен симм,етричным мультивибратором, усилителем сигналов с прямым и инверсным выходами, формирователем сигналов с двумя выходами и стабилитроном, причем вход усилителя подключен к выходу мультивибратора и индуктивного датчика, а выходы усилителя через формирователь и стабилитрон - к входу тиристора искрозащиты.

На чертеже представлена сх-ема искробезопасного источника Питания.

Источник питания содержит трехфазный трансформатор 1 с силовым выпрямителем 2, к выходным зажИМам а, б которого подключены симметричный мультивибратор 3, индуктивный датчик 4 выпрямительного моста 5, усилитель сигналов 6 с прямым и инверсным выходами, формирователь сигналов 7 с выходными зажимами виг, имеющий два плеча, сИМметричных относительно резистора 8, каждое из которых собрано на резисторе 9 (10), диодах 11, 12 (13, 14), конденсаторе 15 (16) и транзисторе 17 (18) блок повторного включения 19, снабженный резистором 20, усилителем постоянного тока 21, одновибраюром 22 и диодом 23, стабилитрон 24 и тиристор 25, включенный через диоды 26, 27 и тиристор 28 к ВЫХОДНЫМ зажимам (9 и е.

При включении искробезопасного источника питания напряжение сети преобразуется трансформатором 1 и выпрямителем 2 и через индуктивный датчик 4, тиристор 28, диоды 26, 27 подается на нагрузку. Одновременно на входы дас и 3 формирователя 7 поочередно поступают .положительные им-пульсы симметричного -мультивибратора 3 высокой частоты со скважностью, равной двум, усиленные с помощью усилителя 6.

При поступлении на вход ж формирователя 7 логической «1, а на вход з логического «О, транзистор 17 открывается, а транзи-стор 18 закрывается. Конденсатор 15 заряжается по цепи 8, 12, 15, 17 до напряжения, непревышающего напряжение стабилизации стабилитрона 24. Величина напряжения, до которого заряжается конденсатор 15, зависит от напряжения на зажимах а, г и соотношения длительности входного сигнала и постоянной времени цепи заряда этого конденсатора.

Когда напряжение на конденсаторе 15 достигает величины уставки, на вход ж поступает логический «О, а на .вход з - логическая «1. Транзистор 17 закрывается, а транзистор 18 открывается. Конденсатор 16 заряжается по цепи 8-13-16-18, а конденсатор 15 разряжается по цепи 9-15-11.

Когда напряжение на конденсаторе 16 достигает величины уставки, на вход з поступает логический «О, а на вход ж - логическая

«1. При этом транзистор 18 закрывается, а транзистор 17 открывается. Конденсатор 15, разряженный за время закрытого состояния транзистора 17, заряжается по цепи 17-15- 5 12-8, а конденсатор 16 заряжается по цепи 10-16-14, после чего процесс повторяется.

До момента коммутации нагрузки напряжение на выходных зажимах виг формирователя 7 имеет пилообразную форму. Максимум

10 этого напряжения, равный по величине напряжению уставки, ниже напряжения стабилизации стабилитрона 24.

При коммутации нагрузки на индуктивном датчике 4 возникает электрический сигнал,

15 который выпрямляется, усиливается усилителем 6 и подается на один из входов формирователя 7. Так как длительность сигнала датчика 4 больше постоянной времени заряда конденсаторов 15 и 16, то один из них заряжается до величины напряжения, превышающего напряжение стабилизации стабилитрона 24, через последний и унравляющий переход тиристора 25 течет ток, и тиристор открывается. Напряжение между зажимами d и е

5 источника питания уменьщается до нуля,

После открывания тиристора 25 через диод 23 течет ток. Напряжение с диода 23 подается на вход одновибратора 22, выходной сигнал

0 которого усиливается усилителем 21. При этом усилитель 21 открывается и шунтирует тиристор 25, тиристор 25 закрывается. На индуктивном датчике 4 наводится ЭДС, которая одновременно с сигналами .мультивибратора 3

5 подается на вход усилителя 6, преобразуется формирователем 7 и обеспечивает ток через управляющий переход тиристора 25.

После исчезновения этой ЭДС на вход усилителя 6 поступают только сигналы мультиУ вибратора 3. Потенциал на выходных зажимах виг формирователя 7 уменьщается до величины, меньшей уставки. Стабилитрон 24 закрывается и ток через управляющий переход тиристора 25 прекращается. Сигнал на

5 выходе одновибратора 22 исчезает, усилитель 21 закрывается и ))апряжение на зажимах д и е восстанавливается до номинального значения. Наличие в искробезопа.сном источнике питания мультивибратора позволяет автоматически контролировать неисправность усилителя и формирователя сигналов. При неисправности одного из них срабатывает тиристор узла искрозащиты и обеспечивается искробезо5 пасность источника питания.

Выполнение источника питания с мультивибратором, формирователем и усилителем сигналов обеспечивает положительный эффект: повыщается надежность искрозащиты за

0 счет управления тиристора, шунтирующего нагрузку, стабильным заданной величины электрическим сигналом; возникает возможность уменьшения индуктивности датчика контроля коммутации и повыщения быстро5 действия источника питания.

Формула изобретения

Искробезопасный источник питания безреактивных нагрузок, содержащий трансформатор, выпрямитель, блок повторного включения и узел искрозащиты на тиристорах и индуктивном датчике, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия за счет уменьщения индуктивности датчика, он дополнительно снабжен симметричным мультивибратором, усилителем сигнало.з с лрямым и инверсным выходами и

формирователем сигналов с двумя выходами и стабилитроном, .причем вход усилителя подключен к выходу мультивибратора и индуктивного датчика, а выходы усилителя через формирователь и стабилитрон - к входу тиристора искрозащиты.

Источники информации, Принятые во внимание при экспертизе: 1. Авт. св. 278858, кл. Е 21F 9/00, 1968.

.2. Авт. св. № 365476, кл. Е 21F 9/00, 1969 (прототип).

I 1

-a.i44--fIsItn-L

.