Искробезопасный источник питания

(19) 7002 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 2 О О Ьс) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОР КОМУ ВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный Макеевский научноисследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Э.Г. Коган, А,С. Залогин, А.Н. Шатило, В,Н. Иванилов и И.К. Ильюшкина(56) Авторское свидетельство СССР М 1437508, кл, Е 21 Р 9/00; 1986.Коган Э.Г. Способы и средства обеспечения искробезопасности рудничного электрооборудования. - М,: Недра, 1988, с.46-47.(54) ИСКРОБЕЗОПАСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ(57) 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 надеж 51)5 Е 21 Е 9/00, Н 02 Н 7/Оности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке. Цля 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 искробезопасных значений. 2 ил,10 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для обеспечения безопасной передачи электрическойэнергии от источника питания к нагрузке вшахтах, опасных по газу и пыли.Целью изобретения является повышение надежности срабатывания при коротком замыкании и перегрузке.На фиг. 1 представлена принципиальная схема искробезопасного источника питания; на фиг. 2 - зависимостиуправляющего тока тиристора от временипри к,з, известного источника (кривая А) ипоедлагаемого источника (кривая Б), где, Овкд. - минимальный ток, необходимый длявкЛючения тиристора.Искробезопасный источник питания содержит источник 1 энергии с внутреннимсопротивлением 2 и индуктивностью 3, Параллельно источникуэнергии подключен тиристор 4, управляющий переход которогоподключен к измерительному резистору 5через разделительный диод б, к коллекторутранзистора 7 через разделительный диод 8и к аноду стабилитрона 9, Параллельно выходной цепи источника дополнительно подключены конденсатор 10, который являетсядополнительным искробезопасным источником энергии, и последовательно с нимограничительный резистор 11. Общая точкаконденсатора 10 и резистора 11 подключена к эмиттеру транзистора 7, база котороговключена между ограничительным резистором 11 и катодом стабилитрона 9.Емкость конденсатора 10 выбирают такой, чтобы его энергия, выделяющаяся вразряде при коротком замыкании, была бынедостаточной для воспламенения взрывоопасной газовой смеси,Параллельное подключение выходнойцепи источника последовательно соединенных конденсатора, который является дополнительным искробезопасным источникомэнергии, и ограничительного резистора позволяет контролировать падение напряжения на этом резисторе и независимо отвеличины индуктивности основного источника регистрировать короткое замыкание иперегрузку выходной цепи источника питания в начальный момент замыкания, Этодостигается тем, что ток замыкания дополнительного источника достигает максимального значения в начальный моментпосле замыкания, в то время как ток основного источника в начальныи момент можетпрактически не измениться, так как скорость изменения тока ограничивается идуктивностью источника,Подключение олл,;ор; гранзисгорачерез дополнительый р ,.е, 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 замыкания 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 увеличении тока до искроопасных значений напряжение На зажимах источника уменьшается на величину Л О, равную разности между напряжением холостого хода источника и напряжением на выходных зажимах источника при максимальной искробезопасной нагрузке. Величина потенциала Л О на базе транзистора выбирается как пороговое значение, При "набросе" нагрузки изменение напряжения на выходе источника сравнивается с пороговым Ь О, если это,изменение превышает Л О, т.е. на базе транзистора,более низкий потенциал по сравнению с выходным напряжением 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, когда 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 шунтирует 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 тири1700266 кэ стора 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 5 максимальна и не зависит ог срабатывания тиристора 4, им обеспечивается его надежное включение.При подключении дополнительной нагрузки напряжение на выходе источника 1 10 изменяется на Л О за счет перераспределения напряжения между сопротивлениями источника, При этом, чем меньше эквивалентное сопротивление нагрузки, тем больше Ь О. При коротком замыкании равно 15 напряжению на конденсаторе 10. С уменьшением сопротивления нагрузки соответственно увеличивается и ток нагрузки. Предельному значению искробезопасного тока соответствует некоторое значение 20 ЛОн, ЬОн 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. 35Использование 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. Формул а и зоб ре те н и я 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.