Устройство для питания нагрузки

(щ 687533 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сеез СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22 Эаявлеио 010677 (21) 2491175/24-07с присоединением заявки Йо(51)М, Кл,2 Н 027/34 Н 02 Т 9/00 Государственный номнтет СССР но дедам нзобретеннй н открытнй(72) Авторы изобретения Д,Д. Бальмаков, В.А, Хочинов, В.В, Израилев, Д,В, Солодови В,И. Радченко Государственный проектно-конструкторский и научноР 1) ЗаяВИтЕЛЬ исследовательский институт по автоматизации угольнойпромышленности(54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ Изобретение относится к искробезопасной аппаратуре, а именно к устройствам, предназначенным для электропитания искробезопасных цепей шахтной автоматики.Известен аккумуляторный источник питания, который содержит устройство заряда, батарею аккумуляторов и ключ 1), При подаче управляющего сигнала на ключ батарея аккумуляторов начинает питать нагрузку. К недостаткам этого устройства можно отнести отсутствие узла слвкения за глубоким разрядом батареи аккумуляторов и узла защиты от короткого эаьыкания.Известен также автономный источник питания с искробеэопасным выхо" дом, который содержит батарею аккумуляторов, преобразователь напряжения и искроэащитное устройство по току. К недостатку этого устройства можно отнести отсутствие узла слежения за глубоким разрядом батареи аккумулятора 21,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство, представляющее иэ себя искробезопасный источник питания, который содержит выходные клеммы, сетевой источник питания, батарею аккумуляторов, реле отключениябатареи и тиристорный узел ограничения энергии, при этом шина минуссетевого источника питания соединена с отрицательной клеммой батареи,а полсокительная выходная клемма соединена с обмотками реле отключениябатареи и тиристорным узлом ограничения энергии 3,Одним из недостатков этого устройства является дополнительный15расход энергии батареи аккумуляторов на питание реле отключения батареи в режиме работы батареи на нагрузку при отключенном источникеподзаряда, т,е. при аварийном отключении входного напряжения, Это вызывает снижение КПД использованиябатареи аккумуляторов,Другим недостатком является то,что при срабатывании тиристорногоузла ограничения энергии, в случаевозникновения перегрузки или короткого замыкания, тиристоры узла ограничения энергии, шунтируя нагрузку,вызывают неизбежный ускоренный разряд батареи аккумуляторов и сравнительно большой собственный разогревВ целом это вызывает снижение энергоресурса батареи и "окращение полезного времени работы Устройства а также вынуждает применять аккумуляторы довольно значительной емкости и тиристоры повышенной мощности, что влечет за собой увеличение габа" ритов устройства.Цель изобретения - увеличение вре" мени работы батареи аккумуляторов на нагрузку при аварийном отключении напряжения входной сети, увеличение КПД использования батарей аккумуляторов и уменьшение габаритов устройства.Это достигается тем, что устройство для питания нагрузки, например, для питания цепей шахтной автоматики, содержащее сетевой источник питания, выходные клеммы для подключения нагрузки, батарею аккумуляторов, тиристорный узел ограничения энергии и реле отключения батареи, при этом шина минус сетевого источника питания соединена с отрицательной клеммой батареи аккумуляторов, а положительная выходная клемма соединена с обмотками реле отключения батареи и тиристорным узлом ограничения энергии, введены два ключа с одним входом, дополнительное реле и третий ключ с двумя входами, узел слежения, счетчик времени и три диода, при этом вход счетчика времени соединен с шиной фплюс сетевого источника питания, которая через первый диод соединена с дополнительными реле,узлом слежения и положительной выходной клеммой, а отрицательная выходная клемма через тиристорный узел ограничения энергии и размыкающий контакт дополнительного реле соединена с тремя упомянутыми ключами,отрицательной клеммой батареи аккуму.ляторов и через замыкающий контакт дополнительного реле - с входом узла слежения, выход которого соединен с одним из входов третьего ключа,второй вход которого соединен с отрицательной выходной клеммой, а выход его соединен с обмоткой дополнительного реле, выход счетчика времени сое:динен с входом одного ключа, вход другого ключа через один контакт реле отключения батареи соединен с шиной фплюс сетевого источника питания, а выходы этих ключей соединены с обмотками реле отключения батареи, причем положительная клемма батареи аккумуляторов через второй диод и другой контакт реле отключения батареи соединена с положительной. выходной клеммой, третий диод .соединен катодом с положительной клеммой батареи аккумуляторова .анодом связан с шиной для подзарядки батареи от сетевого источника питания.кумуляторной батареи 5 выпрямленным током через диод 2 по шине подзаряда осуществляются от сетевого источника 1 питания, В этом режиме ключи 10, 11, 12 закрыты, обмотки реле 8 и реле 9 соответственно обесточены,20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Ла чертеже дана принципиальная схема устройства.Г)но солеожит сетевой источник питания 1,диоды 2,3 и 4,батарею аккумуляторов 5,контакты 6 и 7,реле 8 отключения батареи, дополнительное реле 9, однозходовые ключи (например, транзисторные) 10, 11, двухвходовой ключ 12, контакты 13, 14 дополнительного реле 9, тиристорный узел ограничения энергии 15, узел слежения 16, (например, транзисторный усилитель постоянного тока) и счетчик времени 17 (например, триггерный двоичный счетчик с дешифратором) . узлы и элементы соединены между собой следующим образом.Шинаплюссетевого источника 1 питания соединена с анодом диода 3, входом счетчика 17 времени и контактом 7 реле отключения батареи 8, а катод диода 3 соединен с контактом,б реле 8, входами питания реле 8 и дополнительного реле 9, тиристорным узлом 15 ограничения энергии, узлом 16 слежения и с. выходной положительной клеммой, Шина минусф сетевого источника 1 питания соединена с отрицательной клеммой батареи 5 аккумуляторов, одновходовыми ключами 10, 11 двухвходовым ключом 12 и через контакт 13 дополнительного реле 9 - с тиристорным узлом 15 ограничения энергии, Отрицательная выходная клемма соединена с первым входом двухвходового ключа 12, контактом 14 реле 9 и тиристорным узлом 15 ограничения энергии. Выход счетчика 17 времени соединен с входом ключа 11,выход которого соединен с первой обмоткой реле 8.Контакт 7 реле 8 соединен с входом ключа 10,выход которого соединен со второй обмоткой реле 8. Контакт 14 реле 9 соединен с входом узла 16 слежения, выход которого соединен с вторым входом двухвходового ключа 12, Выход ключа 12 соединен с обмоткой реле 9, Положительная клемма батареи аккумуляторов 5 соединена с катодом диода 2 и анодом диода 4. Катод диода 4 соединен с контактом б реле 8. Шина подразряда сетевого источника 1 питания соединена с анодом диода 2 .устройство работает следующим образом.При наличии сетевого напряжения (нормальный режим работы) питание нагрузки по шинам ффплюс 1 - минус источника и непрерывный подзаряд ак"и их контакты 6 и 13 эамкнуты, а контакты 7 и 14 Разомкнуты. При этом выходное напряжение сетевого источника питания по шине плюсф выбрано несколько болывим величины напряжения батареи аккумуляторов 5, в ре зультате чего диод 4 закрыт и предотвращает разряд батареи аккумуляторов 5 через нагрузку.При аварийном отключении напряжение шахтной сети выходное напряжение сетевого источника 1 литания становится равным нулю, и сигнал (инверсный), снимаемый с шины фплюс источника 1 питания, поступает на счетчик времени 17, а на груэка при этом остается под напряжением от батареи аккумуляторов 5 через диод 4 и замкнутый контакт б реле 8. После истечения заданного времени, величина которого может меняться по необходимости, счетчик 17 времени выдает сигнал, который открывает ключ 11 и первая обмотка реле 8 начинает обтекаться током, Реле сра.:атывает, и его кочгакт б размыкает цепь питания нагрузки от батареи 5 аккумулятора, предотвращая от глубокого разряда батарею аккумулятора. Одновременно происходит замыкание контакта 7 реле 8, подготавливающего цепь срабатывания ключа 10,При появлении входного напряжения в сети напряжение с шины плюс источника 1 через контакт 7 открывает ключ 10, что приводит к срабатыванию реле 8 по второй обмотке. При этом контакт б замыкается, а контакт 7 размыкается, В результате устройство автоматически переходит в нормальный рвким работы.Искробеэопасность устройства обес печивается тиристорным узлом 15 ограничения энергии, собранным, например, на тиристоре, резисторах, диоде. В рабочем диапазоне тока нагрузки тиристор закрыт, а при пеРегРуз ке или коротком замыкании он открывается и шунтирует нагрузку. При перегрузке или коротком замыкании выходная клемма минус имеет более положительный потенциал по отнсыению к отрицательной клемме батареи аккумулятора. Как только величина этого потенциала становится достаточной для открывания ключа 12, он открывается, и срабатывает реле 9, контакт 13 которого.раэьыкается,При этом происходит запирание тиристора и прекращение дальнейшего хопостогоф разряда батареи аккумуляторов 5, ОднОвременно с этим замыкается контакт 14 реле 9, который подключавт выходную отрицательную клемму к узлу 16 слежения. Узел слежения служит для автоматического возвращения устройства в исходное состояние и представляет собой транзисторный усинитЕль постоянного тока, безо аяцепь которого подключена к о:рииательной выходной клемме и следит засопротивлением нагрузки. Если н дань.нейшем сопротивление нагрузки увеличивается до номинальной величины,т,е, снимется режим перегрузки иникороткого замыкания, то узел 16 словжения выдаст сигнал, закрывающийключ 12. При этом реле 9 перестанетобтекаться током, контакт 13 его зам 1 кается, и нагрузка начинает обтекаться током, Одновременно размыкается контакт 14, возвращая узел 16слежения в исходное положение, прикотором он закрыт и практически непотребляет энергии, В случае, еслиосопротивление нагрузки остается меньше номинального значения, ключ 12остается открытым, контакт 13 - разомкнутым, тиристор узла 15 ограни "чения - закрытым, Таким образом предотвращается холостой разрядаккумуляторной батареи 5,Изобретение предназначено дляэлектропитания искробеэопасных цепейсистем управления технологическимипроцессами угольной, нефтяной, химической и других отраслей промышленности с взрывоопасной атмосферой.Предложенное устройство позволяетповысить КПД использования аккумул яторных батарей на 10, управлятьвременем их работы, а также уменьшить габариты устройства,Изобретение может заменить аналогичные автономные искробеэопасныеблоки питания, например ЬП,Формула изобретенияУстройство для питания нагрузки, например, для питания цепей шахтной автоматики, содержащее сетевой источник питания, выходные клеммы для подключения нагрузки, батарею аккумуляторов, тиристорный узел ограничения энергии и реле отключения батареи, при этом шина минус сетевого источника питания соединена с отрицательной клеммой батареи аккумуляторов,.а положительная выходная клегка соединена с обмотками реле отключения батареи и тиристорным,узлом ограничения энергии, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения времени работы батареи аккумуляторов на нагрузку при аварийном отключении напряжения входной сети, увеличения КПД использования батареи аккумуляторов и уменьшения габаритов, в устройство введены два ключа с одним входом, дополнительное реле, третий ключ с двумя входами, узел слежения, счетчик времени и три диода, при этом вход счетчика времени соединен с шинсй1 плюсф687533 аекто Н. Ст ель И. НаКовапева Составит Техред Н.Тираж 85 ственног обретенийЖаэ мова дписиоеСССР 9/49 НИИПИ Госуда по делам из 13035 Москв Заказ комитет и открыт а сная аб.4 5 П 1 Патент , г. Ужгород, ул, Проектная сетевого источника питания, котораячерез первый диод соединена с допол-,нительным реле, узлом слежения иположительной выходной клеммой, аотрицательная выходная Клемма черезтристорный узел ограничения энергиии размыкающий конакт дополнительного реле соединена с тремя упомянутыми ключами, отрицательной клеммойбатареи аккумуляторов и через замыкающий контакт дополнительного реле - с входом узла слежения, выходкоторого соединен с одним иэ входовтретьего ключа, второй вход которо"го соединен с отрицательной выходной клеммой, а выход его связан собмоткой дополнительного реле, выходсчетчика времени соединен с входомодного ключа, вход другого ключа через один контакт реле отключения батареи соединен с шиной фплюс сетевого источника питания, а выходыэтих ключей соединены с обмоткамиреле отключения батареи, причем положительная клемма батареи аккумуля тора через второй диод и другой контакт реле отключения батареи соединена с положительной выходной клеммой, третий диод соединен катодом сположительной клемкой батареи аккумуляторов, а анодом связан с шинойдля подэаряда батаери от сетевогоисточника питания. Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Биэин П.С,и др.Шахтная связь и сигнализация.Кедра , Москва, 1970, с. 99-101.2. Лозобко Г.А. и др. Автономный источник питания с искробеэопасным выходом. Сборник трудов ВНИИ Горной геомеханики и маркшейдерского дела 9 98 Шахтная геофизика и геология .3. Густилин В.Г, и др. Аппаратура громкоговорящей связи типаСигмадля лав крутого падения. Сборник статей 1 Шахтная автоматика. 1 Техникаф, Киев, 1975, с. 29-32,