Устройство для разделения искроопасных и искробезопасных цепей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ф и 924408(511 М. Кл з Е 21 Г 9/00 Н 02 Н 7/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(0888) Дата опубликования описания 3004,82 В,В. Мартынов, А.Е, Погорельский и Г.Г. Ли онская(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИСКРООПАСНЫХ И ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ЦЕПЕЙИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения искробезопасности цепей (главным образом измеритель.ных) электрооборудования, работающего во взрывоопасных помещениях и наружных установках различных отраслей промышленности.Известно устройство для разделе- . ния искроопасных и искробезопасных цепей, содержащее резисторы и предохранители в каждой ветви и цепочку из двух последовательно-встречно включенных стабилитронов с зазевщенной средней точкой. Принцип его работы заключается втом, что в нормальном режиме работы напряжение на входе устройства меньше порога срабатывания цепочки из.двух последовательно включенных стабилит" ронов, поэтому они закрыты и не оказывают заметного влияния на работу защищаемых цепей. В аварийном режиме вероятно попадание со стороны искроопасной цепи на вход рассматриваемого устройства напряжения, превыф шающего суммарное напряжение пробоястабилитронов. Оно может быть приложено либо между двумя линейными проводами, либо между линейным проводом и землей. При этом один нли оба стабилитрона открываются и ограничивают напряжение до безопасной величины, Если при этом ток на входе устройства превьыает ток уставкн его предохранителей, последние перегорают, отключая защищаемую искробезопасную цепь от искроопасной цепи 1. )О ,Недостатком этой схемы являетсяневозможность ее использования, если защищаемая цепь питается двуполярным напряжением и имеет соединенную с землей точку (что соответствует часто встречающемуся случаю - применение емкостного, дифференциально-трасформаторного и других датчиков). Этот недостаток обусловлен тем,что в каждый из полупериодов один 2 О из стабилитронов окажется открытым втечение промежутка времени, когда напряжение питания будет превышать напряжение срабатывания стабилитрона ,в прямом направлении. В этом случае часть измерительной цепи будет этим стабилитроном зашунтирована, т.е.будет нарушена ее работоспособность.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является устройство для разделения искроопасных и искробезопасных цепей. Оно со20 40 держит балластные. и ограничительныерезисторы, цепочку из четырех стабилитронов с заземленной средней точкой, причем между каждым линейным проводом и заземленной точкой имеется два последовательно-встречно включенных стабилитрона.Работа схемы-прототипа заключается в следующем,В нормальном рабочем режиме напряжение в искробезопасной цепи меньше уровня срабатывания цепочки из четырех стабилитронов, поэтому они закрыты, а их заземленная сред- . няя точка отключена от остальной части схемы. Влиянием стабилитронов на работу защищаемой цепи можно пренебречь. При попадании в аварийномрежиме на вход известного устройства напряжения, превышающего суммарное напряжение, срабатывания стабилитронов, последние открываются, и на входе защищаемой искробезопасной цепи напряжение оказывается ограниченным до заданной величины. Опасноенапряжение может быть приложено состороны источника либо между линейным проводом и землей, либо междудвумя линейными проводами. При этомсрабатывают соответственно два иличетыре стабилитрона. Это устройствоможет быть использовано для защитыискробезопасной цепи с заземленнойточкой при питании защищаемой схемыдвуполярным напряжением. При этомотпадает. необходимость примененияспециального разделительного трансформатора в цепи питания (2). Однако серьезным недостатком известного устройства является двукратное увеличение по сравнению с предыдущими схемами напряжения, которое может попасть в защищаемую цепь. Действительно, максимальное напряжение на цепочке из четырех стабилитронов будет равно удвоенной сумме прямого и обратного падений напряжения на одном стабилитроне, т.е.вдвое выше, чем в предыдущих схемах. ной аппаратуры - чувствительностии мощности - путем снижения потерьнапряжения на ограничительных резисторах устройства.Поставленная цель достигается тем,что цепочка стабилитронов с заземленной средней точкой зашунтированадвумя дополнительными последовательно-встречно включенными стабилитронами еНа чертеже дана, электрическаясхема предлагаемого устройства.Устройство состоит из предохранителей 1 и 2, балластных резисторов3 и 4, стабилитронов 5-10 с заземленной средней точкой 11 и резисторов 12 и 13, ограничивающих ток вискробезопасной цепи. Одна из точек(не Показана) датчика 14 имеет соединение с землей. Устройство включено между искроо асной (вторичныйприбор с выводами 15 и 16) и искробезопасной (датчик с выводами 17и 18) цепями.Устройство работает следующим образом,Поскольку стабилитроны в предлагаемой схеме (для простоты рассуждений будет считать йараметры всехстабилитронов идентичными) включеныпопарно и встречно, то в случае срабатывания любой пары падение напряжения на ней будет равно сумме прямого и обратного падений напряженияна одном стабилитроне, Обозначим этусумму Уст, В нормальном режиме напряжение между точками 19-20 меньшеП с . В этом случае все стабилитронызакрыты и их влиянием на работу аппаратуры можно пренебречь. При повреждениях в искроопасной цели напредлагаемую схему со стороны выводов 15 и 16 возможно попадание напряжения, превышающего Ост Это напряжение может быть приложено междуодним линейным проводом и землей,между двумя линейными проводами изекпей, а также между линейными проводами,Поэтому для обеспечения искробезопасности необходимо увеличивать сопротивления ограничительных резисторов, расположенных между цепочкой стабилитронов и защищаемой цепью. Это, в свою очередь, приводит к увеличению падения напряжения на огра 55 ничительных резисторах в нормальномрежиме работы и соответствующемууменьшению напряжения на нагрузке,которая в электроизмерительной аппаратуре чаще всего представляетсобой датчик. Уменьшение напряженияпитания и выходного сигнала датчикаэквивалентно снижению его чувствительности и мощности,60 Цель изобретения - улучшение функциональных характеристик измерительДопустим, что повышенное напряжение приложено между точками 15-11. В этом случае открываются стабилитроны 5 и 6 и напряжение между точками 11-19 ограничивается величиной П . Если повышенное напряжение окажется приложенным между каждой из точек 15 и 16 и точкой 11, цепочка из элементов 2,4,7 и 8 работает аналогично цепочке из элементов 1,3,5 и б. Стабилитроны 9 и 10 ограничивают напряжение на выходе (точки 17-18) устройства до величины Б в том случае, если повышенное напряжение окажется приложенным между линейны- ми проводами 15-16. Если ток через балластные. резисторы 3 и 4 превышает номинальное. значение тока предох924408 Формула изобретения Ваорцчнцц прцЮарДали це Г НИИПИ Заказ 2777/52 Тираж 470 Подписное нлиал ППП "Патент", г.ужгород;ул.Проектная ранителей, один илн оба предохранителя перегорают и отключают защища-емую искробезопасную цепь от точек 15-16.Таким образом, во всех возможных случаях приложения повышенного на пряжения ко входу. устройства на его выходе напряжение не превышает О Это как минимум вдвое ниже, чем в известном устройстве (в котором величина аварийного напряжения опреде- О ляется четырьмя последовательно включенными стабилитронами), поэтому для ограничения аварийноготока искробезопасной цепи до заданной величины в предлагаемом устройстве потре" 15 буются гораздо меньшие сопротивления ограничительных резисторов 12 и 13.Достоинством предлагаемого устрой,ства для разделения искроопасных и искробезопасных цепей является значительно больший коэффициент. передачи, равный отношению напряжений на выходе (точки 17 и 18) и входе (точки 15 и 16), что обусловлено меньшими потерями напряжения на ограничительных резисторах 12 и 13, Если же учесть, что между датчиком и вторичной аппаратурой часто включена не одна, а две последовательно расположенные схемы искрозащиты (одна в цепи питания, другая в выходной цепи),. то эквивалентное возрастание чувствительности датчика будет еще значительнее.Изобретение целесообразно приме 35 нять для разделения искроопасных и искробеэопасных цепей, если последние представляют собой измерительные датчики, например, усилия, давления, натяжения, перемещения, особенно, если схеваа искрозащиты вкл 1 очены ак в цепи.питания, так и в выходной цепи датчика. Устройство для разделения искроопасных и искробезопасных цепей, содержащее балластные и ограничительные резисторы, предохранители, цепочку из четырех стабилитронов с заземленной средней точкой, причем между каждым линейным проводом и заземленной точкой включены два последовательно-встречно соединенных стабилитрона, о т л и ч а ю щ е- е с я тем,что,с целью улучшения функциональных характеристик измерительФ ной аппаратуры путем снижения потерь напряжения на ограничительных резисторах, цепочка стабилитронов.с зазем- . ленной средней точкой зашунтированадвумя дополнительными последовательно-встречно включенными стабилитронами.. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе