Устройство обеспечения искробезопасности

/00, Н 02 Н 3/О 1)4 Е 2 ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРетений и ОтнРытии ОСУДАРС ПО ДЕЛА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) (22) (46) (71) орде науч горн дела (72) (53) 3919647/22-0302.07.8515.11.86, Бюл. УУкраинский филиала Трудового Красио-исследовательскй геомеханики и м Всесоюзного ого Знамени ого института аркшейдерског Г.Н.Алехин621.3 11.69(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 723186, кл. Е 21 Г 9/00, 1978.Авторское свидетельство СССР У 750110, кл. Е 21 Г 9/00, 1977,Авторское свидетельство СССР У 950927, кл, Е 21 Г 9/00, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ(57) Изобретение относится к искробезопасным системам электропитания. Цель изобретения - увеличение искробезопасной выходной мощности и повышение надежности искрозащиты. Устройство содержит включенные последовательно с нагрузкой 15 ограничительный 1 и измерительный резисторы(Р), тиристор (Т) 2, включенный параллельно нагрузке 15, генератор 3тока, шунтирующий транзистор (ШТ) 4,два транзистора 5 и 6, источник опорного напряжения на элементах 11 и 12,делитель напряжения на Р 13 и 14 итокоэадающие Р 8, 9 и 10, Генератор3 обеспечивает необходимый ток длясрабатывания Т 2, не зависящий оттемпературы. Это достигается при следующем соотношении сопротивлений Р 8,9 и 10: 1/Р =1/Р +1/Р . СрабатываниеТ 2 зависит также и от состояния ШТ 4.При включенном ШТ 4 он не срабатывает.Открытый током базы ШТ 4 шунтирует фуправляющий переход Т 2, который находится в выкпюченном состоянии. Приувеличении тока нагрузки 15 ток базы СвШТ 4 уменьшается. При его значении,близком к нулю, ШТ 4 запирается, аТ 2 включается. Ток срабатывания зависит от питающего напряжения. Приего увеличении ток срабатывания умень.шается и наоборот. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано вискробезопасных системах электропитания на предприятиях со взрывоопасной атмосферой, в том числе на предприятиях горной, нефтехимической игазовой промышленности.Цель изобретения - увеличение искробезопасной мощности и повышениенадежности устройства. 10На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства обеспечения искробеэопасности; на фиг.2 - зависимость искробеэопасного тока от напряжения для метано-воздушной смеси. 15Устройство обеспечения искробеэ-опасности содержит ограничительныйрезистор 1, тиристор 2, генератортока 3, шунтирующий транзистор 4,транзисторы сравнения 5 и 6, измерительный резистор 7, токозадающие резисторы 8 - 10, источник опорногонапряжения на элементах 11 и 12, делитель напряжения 13 и 14, нагрузку15. Ограничительный резистор 1, измерительный резистор 7 и нагрузка 15включены последовательно в контролируемую цепь. Тиристор 2 подключенпараллельно выходной цепи устройства.Генератор тока 3 включен между анодом щи управляющим электродом тиристора 2,Шунтирующий транзистор 4 коллекторомподключен к управляющему электродутиристора 2, эмиттер транзистора. 4соединен с катодом тиристора 2, эм 35митерами транзисторов сравнения 5 и6 и выводом измерительного резистора7. База транзистора 4 соединена сколлектором транзистора сравнения 5и через токозадающий резистор 8 систочником опорного напряжения 11 и12, который подключен параллельнотиристору 2. База транзистора сравнения 5 соединена с базой и коллектором транзистора 6 и через токоза 45дающий резистор 9 с делителем напряжения 13 и 14 и через токозадающийрезистор 10 с выводом измерительногорезистора 7.Устройство работает следующим образом,50Генератор тока 3 обеспечивает ток,необходимый для срабатывания тиристора 2, но его срабатывание такжезависит от состояния шунтирующеготранзистора 4, Если транзистор 4 находится в состоянии "включено", тоток генератора 3 отводится транзистором 4 и срабатывания не происходит.Базовый ток 1 транзистора 4 определяется выражением Поп 0 й (Т)оп 2 В- 1 лКвк 044в (Т) 1 еьк К о уЕ (Т(К +Кк ) К К1где 0 п - напряжение на тиристоре 2;7 ю Кз Кк сопротивлениерезисторов 79,10,13,14 соответственно;1 ы - ток нагрузки 15.Кроме того 1, =1 +1 о +В 1 о , где 1 , 1 р - базовые токи транзйсторовь5 и б; В 6 - коэффициент усиления по току транзистора б. Учитывая, что 1 с 6: 1, тогда ток 1, =1(2+Вб) .Обычно Вб )2 и 1 =Вб 1 .Отсюда1определяем 1 о =, Ток коллектораВвтранзистора 1 ко равен Ко Ко В 5Вб где В- коэффициент усиления по токутранзистора 5;Обеспечив В 5 В 6, получаем 1 - 1, .Тогда для тока базы транзистора 4можно записать ПпК 4 П уо(Т) Поп ПэБ (Т)14 Кв Кв1 вькК ПЕ(Т)1 1 1При - += ток базы транзистора 4Кч Кю Квне зависит от температуры и равенПоп А 1 К 4 1 пык К 7ь4О 4 К (Кз+К 4)Кз Кю Транзистор 4 открыт током базы 1 и шунтирует управляющий переход тиристора 2, который при этом находится в выключенном состоянии, При где Ц- опорное напряжение; П о (Т) - прямое падение напряженияна переходе база-эммитер,зависящее от температуры(Т);К - сопротивление резистора 8;1 - ток коллектора транзистора 5.Ток 1, текущий к базам транзисторов 5 и 6, равен сумме токов резисторов 9 и 10 и равенО)127 ОЗ 7 мощность, реализуемую в известныхустройствах.При напряжении менее 40 В крутизнакривой искробезопасцости (ГОСТ 22782578) увеличивается, следовательно,возрастает эффективность устройства,Высокая температурная стабильностьпорога срабатывания и обеспечениенормированного тока управления ти ристором определяет повышение надежности устройства.Наиболее эффективно устройствоможет быть использовано в искробеэопасных источниках питания с изменяемым вБходцым напряжением, например,в шахтных электроразведочных генераторах, входящих в комплект геофизической аппаратуры. При этом, расширяются функциональные воэможностиаппаратуры и улучшаются ее энергетические параметры. Поп К(о1с К,К,Кю+Кн )КоК = и 12 Кд Кс (К и Ток срабатывания 1 зависит от 1 величины питающего напряжения Б. При увеличении Бд ток срабатывания уменьшается, при уменьшении Б ток увеличивается.Допускаемый искробеэопасный так определяется при заданном напряжении по экспериментальным кривым, приведенным в ГОСТ 22782.5-78. Часть кривой искробезопасности 1=1(П) в линейном масштабе для метана-воздушной 25 смеси и активной нагрузке приведена на фиг.2,В известных устройствах с изменяющимся выходным напряжением ток ограничивается ца уровне, соответствующем максимальному значению напряжения. Например, для диапазона 60 В 100 В, выходной ток ограничивается на уровне 0,08 А (прямая 1).Так как в известных устройствах ток ограничения не изменяется при изменении выходного напряжения, то выходная искробеэопасная мощность ца нижней границе диапазона 60 В составляет 60 В х 0,08 А=4,8 Вт, что значительно меньше возможной (60 Вх 0,18 А= 10,8 Вт (по кривой 1=ЕМ). увеличении 1, ток 1 уменьшается,и при его значении, близком к нулю,транзистор 4 запирается и тиристор 2включается.Ток срабатывания можно определитьиэ полученного уравнения при 1 с "-0цЕсли выбрать КЧ=Кю, тогдауравнение принимает вид 2 аоп Пй К(4 с К К (Р, +К )Устройство позволяет сформировать зависимость уравнения ограничения выходного тока от напряжения, показанную на фиг.2 прямой 2. Это приводит к тому, что при уменьшении выходного напряжения увеличивается искробезопасная мощность за счет увеличения тока ограничения. Для рассматри ваемого случая выходная искробезопасная мощность при напряжении 60 В составляет 60 В О, 128 А = 7,6 Вт, что в 1,6 раза превышает искробеэопасную Формула изобретения Устройства обеспечения искробезопасности, содержащее измерительный резистор, включенный последовательно с нагрузкой, тиристор, включенный параллельно нагрузке, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения искробезапасности мощности и повышения надежности, в него введены генератор тока, шунтирующий транзистор, первый и второй транзисторы сравнения, источник опорного напряжения, делитель напряжения, токозадающие резисторы, причем шунтирующий транзистор коллектором подключен к управляющему электроду ти-ристора, а база подсоединена через первый токаэадающий резистор к источнику опорного напряжения, и к коллектору первого транзистора сравнения, который базой подсоединен к коллектору и базе второго транзистора сравнения, а также к второму и третьему токозадающим резисторам, другие выводы которых подключены соответственно. к средней точке делителя напряжения и первому выводу измерительного резистора, второй вывод которого подключен к точке соединения эмиттеров, транзисторов с катодом тиристора, а генератор тока включен между анодом и управляющим электродом тиристора.12 7 О 3 73 ОЧГ О 02Составитель И,Назаркина Редактор И.Сегляник Техред Я.Верее Корректор Е,Рошко Заказ 6216/31 Тираж 436 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4