Устройство искробезопасного электропитания

(9) И) 7 51)4 Е 21 Р 9/00 ТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ, ПРИ ГКНТ СССРОПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Украинский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела(57) Изобретение относится к рудничным системам электропитания и можетбыть использовано на предприятиях.со взрывоопасной атмосАерой, в томчисле на предприятиях горной, неФтехимической и газовой промышленности.Цель изобретения - повышение КПД.Устройство содержит задающие генераторы 7,8, трансформатор 2 с первичной и вторичной обмотками, источник1 постоянного тока, пороговые элементы 1415, КЯ-триггер 22, оптрон17, транзисторы 3,4,5,6, переключающие отводы от первичной обмотки,стабилизаторы 9, 21 тока и напряжения,1470977 резисторный делитель напряжения 11,12, выпрямители 13, 20, потенциометры 18, 19 и элемент НЕ 23. Сигнал,пропорциональный току нагрузки,.выделяется в виде падения напряженияна стабилизатор 9 тока. Этот сигналс помощью пороговых элементов 14,15 сравнивается с уставками, заданными потенциометрами 18, 19. Результат сравнения фиксируется КЯ-триг 1Изобретение относится к рудничнымсистемам электропитания и может бытьиспользовано на предприятиях совзрывоопасной атмосферой, в том чис- . ле на предприятиях горной, нефтехимической и газовой промышленности.Цель изобретения - повышение коэф-,фициента полезного действия устройства.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит источник 1постоянного тока, одна шина. питаниякоторого подсоединена к средней точке первичной обмотки трансформатора 152, а другая шина питания соединена с эмиттерами транзисторов 3-6.Коллекторы транзисторов 5 и 6 соединены через первичную обмотку трансформатора 2, а базы подключены к выходам 20 первого задающего генератора 7,коллекторы транзисторов 3 и .4 соединяются через дополнительные отводы первичной обмотки трансформатора 2,базыэтих транзисторов подключаются к выходам второго задающего генератора 8Во вторую обмотку трансформатора 2 последовательно включены стабилизатор 9 тока и нагрузка 10, параллельно со стабилизатором тока включен 30 резисторный делитель, состоящий из резисторов 11 и 12. К выводам резистора 12 подсоединены входы первого выпрямителя 13, положительный выход которого подключен к инверсному вхо ду первого порогового элемента 14, к прямому входу второго порогового элемента 15 и к одной из обкладок сглаживающего конденсатора 16, вто- .рая обкладка конденсатора 16 подсое-. 40 гером 22, который через оптрон 17переключает задающие генераторы ,8и одновременно изменяет коэффициенттрансформации трансформатора 2, переключая отводы от первичной обмотки.В результате поддерживается оптимальное соотношение между индуктивностьюпервичной обмотки трансйорматооа ичастотой преобразования.Этопозволяетуменьшить потери и повысить КПД.1 ил. диняется к отрицательному выходу первого выпрямителя 13, к среднейточке дополнительной обмотки трансформатора 2, к катоду светодиода оптрона 17 и к первым концевым выводампотенциометров 18 и 19, Дополнительная обмотка трансформатора 2 подключена к входам второго выпрямителя 20,нагруженного на стабилизатор 21 напряжения, положительный выход которого соединен с.вторыми концевыми выводами потенциометров 18 и 19,подвижный контакт потенциометра 18 соединяется с прямым входом порогового элемента 14, а подвижный контакт потенциометра 19 - с инверсным входом порогового элемента 15.Выход порогового элемента 14 присоединен к 8-входу КЗ-триггера 22, а выход порогового элемента 15к его К-входу. Прямой выход КЯ-тригге/ра 22 соединен с анодом светодиода оптрона 17, выход приемника оптрона17 подключен к входу управления первого задающего генератора 7 и к входу элемента. НЕ 23, выход которого соединяется с входом управления второго задающего генератора 8.Устройство работает следующим образом. В момент подключения источникапостоянного тока напряжение на выходе стабилизатора 21 отсутствует,таккак преобразователь напряжения не мгновенно выходит на заданный режим генерации прямоугольных импульсов.Ток через светодиод оптрона 17 не протекает. На выходе приемника 17 устанавливается .напряжение логической "1". Таким образом, после вклю 1470977чения источника постоянного напряжения на входе управления задающего генератора 7 устанавливается сигнал логической "1", разрешая его работу,а на входе управления задающего генератора 8 - напряжение логического "0" Так,как задающий генератор 7 управляет транзисторами 5 и 6, на вторичной обмотке трансформатора 2 появля ется переменное напряжение, величина которого определяется полным числом витков в первичной обмотке трансформатора 2. На стабилизаторе 9 тока падает напряжение, обратно пропор циональное сопротивлению нагрузки 10. При увеличении сопротивления нагрузки 10 напряжение, падающее на стабилизаторе 9 тока, уменьшается. При дальнейшем увеличении сопротивления 20 нагрузки 10 падение напряжения на стабилизаторе 9 тока становится близ-. ким.к нулю. Напряжение, снимаемое с резистора 12 пропорционально падению напряжения на стабилизаторе тока. 25 Через выпрямитель 13 и сглаживающий конденсатор 16 напряжение, пропорциональное падению напряжения на стабилизаторе тока, попадает на инверсный вход порогового элемента 14 30 и прямой вход порогового элемента 15На прямой вход порогового элемента 14 с вывода подвижного контакта потенциометра 18 подается напряжение, равное по величине минимальному падению напряжения на стабилизаторе 9 тока, при котором он еще сохраняет работоспособность.При снижении напряжения на инверсном входе порогового элемента 14 40 относительно прямого на выходе порогового элемента устанавливается напряжение логической "1", переводя КЯ-триггер 22 в положение, соответствующее напряжению логической 1 45 на его выходе. Через светодиод оптрона 17 начинает течь ток, достаточ-. ный для открывания приемника. оптрона 17, на выходе которого устанавлива 1 И ется напряжение логического 0 запрещая работу задающего геиерато 50 ра 7.На выходе элемента .НЕ 23 устанавИ И ливается напряжение логической 1 разрешая работу задающего генератора55 8, управляющего транзисторами 3 и 4, коллекторы которых подключены к дополнительным отводам первичной обмотки трансформатора 2. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 повышается до величины, определяемой числом витков между дополнительными отводами первичной обмотки. Соответственно увеличивается падение напряжения на стабилизаторе 9 тока и на выходе выпрямителя 13.Напряжение на инверсном входе порогового элемента 14 становится больше, чем напряжение на его прямом входе, и на выходе устанавливается напряжение логического "0.Величина напряжения, подаваемого с выхода подвижного контакта потенциометра 19 на инверсный вход порогового элемента 15, устанавливается такой, что при превышении падением напряжения на стабилизаторе 9 тока величины, определяемой как сумма напряжения на вторичной обмотке трансформатора 2, возникающего при работе задающего генератора 2, и минимального падения напряжения на стабилизаторе 9 тока, необходимого для нормальной его работы, на выходе порогового элемента 15 устанавливается напряжение логической "1". При уменьшении сопротивления нагрузки 10 увеличивается падение напряжения на стабилизаторе 9 тока, напряжение на прямом входе порогового элемента 15 увеличивается и становится выше напряжения на его инверсном входе. На выходе порогового элемента 15 устанавливается напряжение логической "1", КЯ-триггер 22 устанавливается в положение, соответствующее напряжению логического "0" на его выходе. Ток через светодиод оптрона 17 уменьшается и на вьйоде приемника оптрона устанавливается напряжение логической "1", разрешающее работу задающего генератора 7 и через элемент НЕ 23 запрещающее работу задающего генератора 8. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 уменьшается до величины, определяемой полным числом витков его первичной обмотки, падение напряжения на стабилизаторе тока уменьшается, уменьшая тем самым потери энергии и повышая КПД.Таким образом, при работе устройства можно вьщелить два диапазона изменения сопротивления нагрузки 10, При малых сопротивлениях нагрузки 10 напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 определяется пол14 70977 Составитель Г, НунупаровРедактор И. Горная Техред А.Кравчук . КорректорС, Шекмар Заказ 1570/39 Тираж 4 10 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул; Гагарина, 101 ным числом витков первичной его обмотки и значительно меньше, чем прибольших сопротивлениях нагрузки 10,когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2 определяетсячислом витков между дополнительнымиотводами от его первичной обмотки.Предлагаемое устройство позволяетуменыпить падение напряжения на стабилизаторе тока 9 при малых сопротивлениях нагрузки 10, что повышаетКПД. Кроме того, во всех случаяхиндуктивность рассеяния вторичной обмотки трансформатора остается неизменной, что имеет большое значениев искробезопасных цепях.Соотношение частот задающих генераторов 7 и 8 определяется изменением числа витков коллекторных обмотоктрансформатора,формула из обр ет енияУстройство искробезопасного электропитания, содержащее источник постоянного тока, первый задающий генератор, выходы которого подключены к базам двух транзисторов, между коллекторами которых включена первичная обмотк а тра нсформат ор а, ср едня я т очка которого соединена с одной шиной источника постоянного тока, а эмиттеры транзисторов соединены с другой шиной источника постоянного тока, стабилизатор тока, включенный последовательно с нагрузкой и вторичной обмоткой трансформатора, первый выпрямитель, со сглаживающим конденсатором, подключенным к его выходу, дополнительную обмотку трансформатора, нагруженную на второй выпрямитель, соединенный со стабилизатором напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, в него 5 10 15 20 25 30 35 ао введены второй задающий генератор,два дополнительных транзистора, элемент НЕ, оптрон, КБ-триггер, двапороговых элемента, резисторный делитель и два потенциометра, дополнительная обмотка трансформатораснабжена выводом от средней точки,апервичная обмотка трансформатораснабжена дополнительными отводами,причем входы резисторного делителяподключены параллельно стабилизаторутока, а выходы подсоединены к входампервого выпрямителя, первый выход которого соединен со средней точкойдополнительной обмотки трансформатора,с первыми концевыми выводамипотенциометров икатодом светодиодаоптрона, второй выход первого выпрямителя соединен с инверсным входомпервого порогового элемента и с прямым входом второго порогового элемента, прямой вхОд первого порогово,го элемента и инверсный вход второгопорогового элемента подключены к выводам подвижных контактов потенциометров, вторые концевые выводы которых объединены и,подключены к положительному выходу стабилизатора на.пряжения, выходы первого и второгопороговых элементов подключены соответственно к Я- и К-входам КБ-триггера, выход которого соединен с анодом светодиода оптрона, выход Фотоприемника которого подключен к входу управления первого задающего генератора и через элемент НЕ к входувторого задающего генератора, выходы которого подключены к базам дополнительных транзисторов, коллекторыкоторых соединены .с дополнительнымиотводами первичной обмотки трансформатора, а эмиттеры с второй шиной источника постоянного тока.