Генераторное устройство с искробезопасным выходом Советский патент 1982 года по МПК E21F9/00 H02H7/26 

(54) ГЕНЕРАТОРНОЕ УСТЮЙСТВО С ИСКРОБЕЗОПАСНЫМ ВЫХОДОМ

1

Изобретение предназначено для передачи информа1щи электрическими сигналами низкой частоты, и может быть использовано в . аппаратуре управления в злектроразведочной аппаратуре, работающей во взрьгеоопасиой среде.

Известны генераторные устройства для наземной злектроразведки, использующие для возбуждения злектромагнитного поля в изучаемой среде источник питания постоянного тока, задаюн1ий генератор, преобразователь напряжения, выходной каскад 1.

Однако известные генераторные устройства имеют искробезопасные выходные цепи и не могут использоваться в условиях щахт, опасных по газу или пыли.

Наиболее близким по технической сущности, к предлагаемому является генератор ГЭШ-3, содержащий источник питания постоянного тока, преобразователь напряжения, узел искрозащить, выходной каскад и задающий генератор рабочей частоты, включенные JBO вторичные обмотки трансформатора преобразователя напряжения. Искробезопасность

выходной цепи генератора обеспечивается утиеньшением индуктивности генератора, ограничением мощности цепи нагрузки в режиме перегрузки или короткого замыкания ограш;чительным резистором и включением двух тиристоров встречно-параллельно выходной обмотке трансформатора преобразователя. Наличие низкочастот1юго сигнала повышешюго напряжения в нагрузке АВ и гальванической связи между задающим генератором и выходным каскадом не позволяют получить выходную искробезЪпасную мощность генератора более 2-3 В 2.

Целью изобретения является увеличе1ше искробезопасной мощности выходной цепи генератора.

Поставленная цель достигается тем, что генераторное устройство с искробезопасным выходом, содержащее источник питания посто20 янного тока, задающий генератор, преобразователь напряжения высокой частоты с обмоткой нагрузки и обмоткой управления, вьшрямнтель, подключенный к обмотКе управления, релаксатор напряжения, вход которого под39ключей к выпрямителю, а выход - к управляющему переходу тиристора, включенному последовательно в цепь нагрузки, а также тиристоры, включенные встречно-параллель но между собой и параллельно обмотке нагрузки, снабжено дополнительной обмоткой управления с вьтрямительным мостом, нагруженным на два последовательно включенных резистора, а также дополнительным тиристоро вК(Люченным встречно-параллельно тиристору в цепи нагрузки и дополнительным релаксаторо напряжения, причем релаксаторы напряжения выполнены на многофункциональных оптронах, излучатели которых включены в цепи задающего генератора, а приемники - в цепи выпрямительных мостов соответствующих обмоток управления, причем эмЛтер каждого из оптронов подключен к средней точке резисторов, подсоединенных к выпрямителю обмотки управления, На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Генераторное устройство содержит источник постоянного тока 1, задающий генератор рабочей частоты 2, транзисторы 3 и 4, многофу1в циональные оптроны: излучатели 5, 6 и , соответственно, приемники 7,8, преобразователь напряжения высокой частоты 9, трансформатор 10, выпрямители цепей управления 11 и 12, встречно-параллельно включенные ти ристоры 13 и 14, резистивные делители напряжения 15 и 16, диодно-тиристорнь1е цепоч ки из последовательно соединенных между собой тиристора 17 и диода 18, диод 19 и тиристора 20, нагрузки 21 (АВ). Устройство работает следующим образом. При подключении источника постоянного тока 1 задающий генератор 2 начинает вырабатывать прямоугольные импульсы рабочей частоты fp (например, fp 20 Гд), а преобразователь напряжения 9 генерирует во вторичной обмотке напряжение высокой частоты f , При этом релаксаторы на приемниках многофункциональных оптронов (однопереходных транзисторах (ОПТ) 7 и 8) находятся в заторможенном состоянии за счет смещения рабочей точки ОПТ резистивными делителями напряжения 15 и 16, При протекании через излучатель оптрона 5 тока 5 заданной рабочей частоты посредством оптронной связи включается приемник оптро на 7 и вырабатывается положительный импульс управления, поступающий на управляющий электрод тиристора 17. Последний откры вается, так как включенный последовательно с ним диод 18 выпрямляет высокочастотные импульсы переключения преобразователя, и в течение половины периода колебаний задающего генератора в нагрузке 21 протекает ТОК высокой частоты fp отрицательной по лярности. По истечении половины периода тиристор 17 выключается (при уменьщенни напряжения на его аноде до 0), и управляющим импульсом с оптронного приемника 8 включается тиристор 20. Через диод 19, тиристор 20 в течение второго полупериода колебаний задающего генератора рабочей частоты в нагрузке 21 протекает ток высокой частоты fj, положительной полярности. Таким образом, достигается гальваническое разделение низковольтных цепей источника постоянного тока и высоковольтных выходных цепей. В случае короткого замыкания или перегрузки на выходе АВ генераторного устройства срабатывает один из тиристоров 13 или 14 и щунтирует выходную цепь за время срабатывания тиристоров (менее 5 мкс), предотвращая воспламенение взрывоопасной среды. В случае возникновения коммутации в цепи нормальной нагрузки происходит ограничение длительности коммутационного разряда за счет деиош1защ1И плазмы разряда за время паузы, равной половине периода высокочастотных колебаний преобразователя rj , что позволяет увеличить величину амплитуды выходного напряжения а следовательно, и величину вь1ходной искробезопасной мощности генераторного устройства. Оптимальное включение диодно-тиристорных цепочек и многофункциональных оптронов позволяет повысить искробезопасную мощность в выходной цепи повышенного напряжения. Увеличение искробезопасной мощности достигается импульсами высокой частоты, длительность этих импульсов выбирается такой, чтобы энергия одного импульса была недостаточна для воспламенения газовой смеси, а пауза между импульсами выбирается достаточной для прекращения разряда. В прототипе такая модуляция не производится, поэтому величина искробезопасной мощности данного устройство на порядок превыщает мощность генераторного устройства - прототипа и достигает 20-30 В. Увеличение искробезопасной мощности позволяет, в частности, применять электроразведочную аппаратуру в подземных горных выработках, увеличить отношение сигнал-помеха, измеряемое аппаратурой, а следовательно, н точность подземных электроразведочных работ. Увеличение искробезопасной мощности позволяет также распшрить функциональные возможности аппаратуры управления. Формула изобретения Генераторное устройство с искробезопасным выходом, содержащее источник питания постоянного тока, задающий генератор, преобра зователь напряжения высокрй частоты с обмоткой нагрузки и обмоткой управления, вьтрямктель, подключенный к обмотке управления, релаксатор напряжения, вход которого подключен к вьшрямителю, а выход - к управляющему переходу тиристора, включенному последовательно в цепь нагрузки, а также тиристоры, включенные встречно-параллельно между собой и параллельно обмотке нагр}гзки, о тличающееся тем, что, с целью увеличения искробезопасной мощности выходной цепи, оно снабжено дополнительной обмоткой управления с выпрямительным мостом, нагруженными на два последовательно включенных резистора, а также дополнительным тиристором, включенным встречно-параллельно тиристору в цепи нагрузки и дополнительным релаксатором напряжения, причем

релаксаторы напряжения вьшолнены на многофункциональных штронах, излучатели которых включены в цепи задающего генератора, а приемники - в цепи выпрямительных мостов соответствующих обмоток управления, причем змиттер каждого из оптронов подкдпочен к средней точке резисторов, подсоединенных к вьтрямителю обмотки управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Лаппо П„ В. и Колчина Г. И. Искробезопасньп электроразведочный генератор. Труды (ВНИИМИ), Сб. 102 Шахтная геофизика и геология. Л., 1976, стр. 53-59.