Искробезопасный блок питания

О П И С А Н И Е п)675193ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалист ичесвиРеспублик СВИДВТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ) Зая-Е 21 Г 9/00 нением заявки исое удврвтввнный квинтет СССР о делам нэаарвтенкй(2) Авторы изобретени Н. Т. Ерыгин, В выдов и В, П. Яковлев 71) Заявитель ктор физико-техничеЗемли им. 54) исКРОБезОпн НЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ я пита- рабои может ической сущобезой изоИзобретение предназначено длния энергоемких систем автоматикитающих во взрывоопасных средах,быть использованов игольной, хими других отраслях промышленности.В энергоемких системах автоматики, работаюцих во взрывоопасных средах, применяют блоки питания, обеспечивающие искробезопасность.Известно устройство обеспечивающееискробезопасность цепи нагрузки за счетшунтирования сосредоточенных индуктивных элементов искрогасящими шунтами 1.Его недостаток заключается в том, чтошунты не позволяют ограничить энергию,накопленную распределенными индуктивностями линии связи.Известен блок питания, обеспечивающийограничение тока нагрузки и изоЛяцию разрядного промежутка от энергии источникапитания при возникновении к. з. нагрузки 21Однако искробезопасная мощность такого источника всегда меньше допустимойискробезопасной мощности.Наиболее близким по техническойности к предложенному является искрпасный блок питания, обеспечивающи их горных проблем института физик Ю. Шмидта НН СССР ляцию разрядного промежутка при возникновении аварийного разряда за счет закорачивания источника питания по сигналу о начале разряда.Он содержит источник постоянного тока, узел защиты с измерительным резистором, шунтирующим тиристором и датчиком начала коммутационного разряда. иЛунтирующий тпристор срабатывает в момент начала аварийного разряда и остается включенным в течение всей длительности разряда 31.Однако такой блок не позволяет значительно увеличить иекробезопасную мощность из-за того, что шунтирующий тиристор под действием ЭДС источника постоянного тока остается открытым в течение всей длительности разряда, в результате чего энергия, запасенная в распределительных индуктивных элементах цепи, полностью выделяется в разрядном промежутке, несмотря на то, что к тиристору приложена ЭДС самоиндукции запирающей полярности,Кроме того, необходимость испытаний такого источника в случае его включения на короткозамкнутую нагрузку приводит к тому, что величина реактивной энергии. пропорпиональная квадрату тока нагрузки, будет выше, чем при нормальном питании нагрузки, что соответственно приводит к снижению допустимой искробезопасной мошности такого источника питания.Целью изобретения является повышение искробезопасной мощности и исключение режима включения источника на коротко- замкнутую нагрузку.Это достигается тем, что в предложенном искробезопасном блоке питания, содержащем источНик постоянного тока, узел защиты с измерительным резистором и датчик начала коммутационного разряда, узел защиты дополнительно снабжен управляющим тиристором, первым тиристорным выключателем, состоящим из основного и запирающего тиристоров, вторым тиристорным выключателем, состоящим из включающего и шунтируюшего тиристоров, ограничительного и измерительного резисторов, пороговым элементом, состоящим из динистора, разделительных диодов, резистора и дифференцируюшей цепи, причем основной тиристор первого выключателя, измерительный резистор, включающий тиристор второго выключателя, и датчик начала коммутационного разряда включены последовательно и соединены с выводом для подключения нагрузки, ограничительный резистор подключен параллельно включающему тиристору, катод шунтирующего тиристора соединен с катодом включающего тиристора, а анод через диод и эталонное сопротивление - с общей плюсовой шиной блока питания, являющейся вторым выводом для подключения нагрузки, к которому анодом подключен динистор порогового элемента, связанный через один разделительный диод и резистор с анодом, а через другой разделительный диод и дифференцируюшую цепь - с управляющим электродом включающего тиристора.На чертеже представлена схема блока питания,Блок состоит из источника 1 постоянного тока, узла 2 защиты с измерительным ре. зистором 3 и датчиком 4 начала коммутационного разряда. В узел защиты входят первый тиристорный выключатель 5 и второй тиристорный выключатель 6 с ограничительным резистором 7 и измерительный динистор 8 с развязывающей схемой на диодах 9. 10. Первый тиристорный выключатель состоит из последовательного тиристора 11 и запирающего тиристора 12 с конденсатором 13, включенным между их анодами,изолирующего диода 14, сопротивления 15 и дифференцируюшей цепочки 16. Выходной тиристорный выключатель состоит из включакнцего 17 и шунтируюшего 18 тиристоров, конденсатора 19, включенного между анодами этих тиристоров и изолирующего диода 20 с эталонным сопротивлением 21.Входная обмотка имиульсного трансформа 5 10 15 2 О 25 30 35 4 О 45 Я тора 22 включена в анодную цепь управляющего тиристора 23. Вход последнего соединен через диод 24 с катодом включающего тиристора 17, через диод 25 - с выходом датчика, Вход включаюшего тиристора 17 соединен через дифференцируюшю цепочку 26, диод 9 с катодом динистора 8. На вы. ходе источника включены ключ 27 и на. грузка 28.Вход шунтируюшего тиристора через диод 29 и дифференцируюшую цепочку 30 соединены с анодом включающего тиристора 17 и через диод 31 с сопротивлением 32 - с одной вторичной обмоткой импульсного трансформатора 22, со второй выходной обмоткой через сопротивление ЗЗ соединен вход запирающего тиристора 12 зашунтированный встречно включенным диодом 34. Первичная обмотка импульсного трансформатора включена параллельно накопительной емкости, включенной последовательно на шины питания через диод 35 и резистор 36. Балластный резистор 37 включен последовательно с диодом 10 и динистором 8.Блок работает следующим образом.При замыкании ключа 27 на управляюшие электроды тиристоров 11 и 18 по дифференцируюшим цепочкам, соответственно, 16 и 30 подаются управляющие сигналы и они открываются, по эталонному сопротивлению начинает протекать.ток, на на нагрузку 28 подается напряжение через ограничительный резистор 7. При номинальном сопротивлении нагрузки падение напряжения на нем будет достаточным для срабатывания динистора 8, и .он открывается, а падения напряжения на измерительном сопротивлении 3 недостаточно для обрабаты. вания управляюшего тиристора 23. При этом открывается тиристор 17, конденсатор 19 разряжается, тиристор 18 запирается и нагрузка обтекается номинальным рабочим током. При размыкании ключа 27 или при аварийном разрыве цепи сигнал с датчика 4 поступает на вход тиристора 23, последний открывается и через импульсный трансформатор открывает тиристоры 12 и 18,При срабатывании тиристоров 12 и 18 внешняя цепь, содержащая сосредоточенную и распределенную индуктивности шунтируется сопротивлением 21, и тиристор 11 под действием встречно приложенного напряжения конденсатора 13 запирается ускоренно, что приводит к уменьшению тока через тиристор 18. После запирания тиристора 11 к тиристору 18 прикладывается встречная ЭДС самоиндукции нагрузки и линии связи, что вызывает ускоренное запирание тиристора 18.При возникновении к. з, нагрузки на управляющий электрод тиристора 23 подается сигнал с измерительного сопротивления 3, он открывается и процесс отключения схемы повторяется. Когда на линии существует к. з.675193 Формула изобретения ставитель Л. Шилоед О. Луговаяж 656 Редактор Е. КравцоваЗа к аз 4266/28 Те Тир И Государст делам изобр осква, Ж - 3 Патент,орректор М. Пож одписноеСР ЦНИИПпо113035, Млиал ППП енного комитета Сетений и открытий5, Раушская наб.,Ужгород, ул. Про д. 4/5ктная 5до момента включения ключа 27, напряжения на нагрузке недостаточно для открывания динистора 8, и тиристор 17 не включается, а тиристор 11 запирается по сигналус измерительного сопротивления 3. В этомслучае су ммарный ток, протекающий поэталонному сопротивлению 21 и ограничиэтельному сопротивлению 7, будет больше,чем допустимый ток, падения напряженияна измерительном сопротивлении 3 будетдостаточно для срабатывания тиристора 23.Следовательно, при этом открывается тиристор 12, разряжает конденсатор 13 на тиристор 11, и последний запирается,Таким образом, предлагаемый блок в начал: - коммутационного разряда отключаетисточник питания и изолирует разрядныйпроме куток от энергии, запасенной в участ эках цепи, содержащих распределенные индуктивности. Это позволяет обеспечить искробезопасность энергоемких систем при питании их по длинной линии связи. Искробезопасный блок питания, содержащий источник постоянного тока, узел зашиты с измерительным резистором и дат- и чик начала коммутационного разряда, отличаюи 1 айся тем, что, с целью повышения искробезопасной мощности, узел защиты дополнительно снабжен управляющим тиристором, первым тиристорным выключателем, состоящим из основного и запирающего тиристоров, вторым тиристорным выключателем, состоящим из включающего и шунтируюшего тиристоров, огра ничительного и измерительного резисторов, пороговым элементом, состоящим из динистора, разделительных диодов, резистора и дифференцируюшей цепи, причем основной тиристор первого выключателя, измерительный резистор, включающий тиристор второго выключателя и датчик начала коммутационного разряда включены последовательно и соединены с выводом для подключения нагрузки, ограничительный резистор подключен параллельно включающему тиристору, катод шунтирующего тиристора соединен с катодом включающего тиристора, а анод через диод и эталонное сопротивление - с общей плюсовой шиной блока питания, являющейся вторым выводом для подключения нагрузки, к которому анодом подключен динистор порогового элемента, связанный через один разделительный диод и резистор с анодом, а через другой разделительный диод и дифференцирующую цепь - с управляющим электродом включающего тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР412601, кл. 6 05 Г 1/58, 1971.2. Султанович А, И. Расчеты и конструирование искробезопасной аппаратуры М.,Энергия, 1971,3. Авторское свидетельство СССР278858, кл. Е 21 Г 9/00, 1968.