Искробезопасный источник питания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 970547(511 М. Кл.з Н 02 Н 7/06Б 21 Г 5/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(3) УДК 621,318. .528(088.8) Дата опубликования описания 30. 10.82етиар,(72) Авторыизобретения П. В, Лаппо, Г. А. Черномордик, Аи В. Б, Галецкий краинский Филиал Всесоюзного наусследовательского института горни маркшейдерского дела Заявитель,54) ИСКРОБЕЗОПАСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИ ет ток, реле срабатывает и обеспечи"вает эапирание параллельного и отпирание последовательного ключей. Открытый последовательный ключ передает энергию в нагрузку. При аварийномрежиме в нагрузке(увеличение тока прикоротком замыкании) падение напряжения на измерительном резисторе отпирает тиристор, шунтирующий нагрузку. После отпирания тириСтора напря.жение на реле недостаточно для удержания его контактов, которое отпускает и запирает последовательныйключ, что обеспечивает восстановле"ние узла ограничения мощности - запирание тиристора 1 3,Недостатком известного . устройства является невысокая надежность,обусловленная тем,.что ввиду наличиямеханических контактов реле, управляющих ключами, возможен режим, когда. оба ключа будут открыты. В этом случае через параллелыый транзисторныйключ протекает большой ток, что, с25 одной стороны, увеличивает ток раз"ряда аккумуляторной батареи, и с другой стороны, может привести к выходуиз строя параллельного транзисторного ключа, т.е. всего источника пи 30 тания. Для восстановления работы исИзобретение относится к аппарату= :ре шахтной геофизики и устройств автоматики и связи и может быть преиму щественно использовано для создания систем питания и управления на предприятиях и шахтах со взрывоопасной атмосферой.По основному авт, св, Р 765931 известен искробезопасный источник питания, содержащий аккумуляторную батарею, узел ограничения токоперегрузки и короткого замыкания, выполненный на тиристоре с резистором в цепи управления, и транзисторный ключ, включенный последовательно с нагрузкой и тиристором, снабженным транзисторным ключом, диодом и Формирователем импульсов .на основе элементов задержки, и реле, причем диод вклЮчен последовательно с тиристором, параллельно которым подключен дополнительный транзисторный ключ, диод подключен к входу Формирователя импульсов, выход которого подключен к обмотке реле, контакты которОго включены в цепь управления транзисторных ключей. В нормальном режиме работы устройства выходной транзистор формирователя импульсов открыт и через обмотку реле протекаА. Фридман -;.Л:".".:Р,":р1ной геомеХаникй :точника после отключения в аварийном режиме необходимо перевести тиристор в закрытое состояние, для этого нужно обеспечить падение напряжения между его выводами анод-катод, которое значительно меньше, чем падение напряжения между этими выводами в от-. крытом состоянииопределяемое пара- метрами параллель ного транзисторного ключа. На переходе мощного транзистора в режименасыщения падает значительное напряжение порядка 1 В, что исключает его применение, поэтому в качестве параллельного транзисторного ключа необходимо испольэовать только маломощный транзистор, но последний может выйти иэ строя из-эа рассеивания на нем большой мощности.Цель изобретения - повышение надежности коммутации нагрузки ис" точника питания.Поставленная цель достигается тем, что искробезопасный источник питания дополнительно снабжен конденсатором и резистором, включенными в базовую цепь параллельного транзисторного ключа, при этом резистор одним выводом подключен к размыкающему контакту реле, другим выводом - к упомянутому конденсатору, соединен ному с положительной шиной аккумуляторной батареи и резистором, подключенным к эмиттеру входного транзистора.На чертеже изображена принципиальная электрическая схема искробезопасного источника питания.Источник содержит аккумуляторную батарею 1 с токоограничением, подключенную с помощью контактов 2 цепь управления входного транзистора 3, эмиттер которого с помощью последо-, вательно соединенных резисторов 4 и 5 подсоединен к размыкающим контактам реле б, а через подстроечный резистор 7 - к коллектору транзистора 8, эмиттер которого подключен к положительной шине питания. Точка соедине" ния резисторов 4 и 5 через конденсатор 9 подключена к положительной шине аккумуляторной батареи 1. При этом база транзистора 8 с помощью элементов 10-12 задержки .резисторов 10 и 11 и конденсатора 12) соединена с катодом диода 13, анод которого подключен к положительной шине питания. Кроме того, диод 13 соединен с тиристором 14 узла ограничения мощности, в состав которого входит измерительный резистор 15, соединенный с эмиттером последовательного транзисторного ключа 16 и коллектором параллельного транзисторного ключа 17. Базы ключей 16 и 17 с помощью замыкающих контактов реле 6 и резисторов подключены к соответст 55 60 65 довательно соединенные резисторы 5 и 4 к эмиттеру входного транзистора 3, т.е, на базу .подается напряжение отпирания. Конденсатор 9, подключенный к положительной шине аккумуляторной батареи, заряжается. Нарастание отрицательного потенциала на базе транзистора 17 затягивается за счет заряда конденсатора 9. Время задержкиопределяется номиналами резисторов 4 и 5 и конденсатора 9 и выбирается иэ расчета того, что паралелльвующим шинам питания, Коллектор транзистора 8 с помощью элементов 18-20задержки, а также стабилитрона 21подключен к базе выходного транзистора 22, в коллекторную цепь которого5 включена обмотка реле б. При этомэмиттер транзистора 22 с помоцьюдиода соединен с положительной шиной питания. Выходной транзистор 3,транзистор 8 с токозадающими цепями,О элементы 10- 12 и 18-20 задержки, и выходной транзистор 22 образуютформирователь импульсов, которыйформирует сигнал заданной длительности для управления реле б.Устройство работает. следуюцимобразом,Включение источника питания осуществляется замыканием контактов 2.При этом через входной транзистор 3,подстроечный резистор 7, элементы18-20 задержки и диод 21 на базувыходного транзистора 22 поступаетотпирающий ток и вызывает срабатывание реле б. Последнее своими кон"тактами обеспечивает открываниепоследовательного ключа 16 и запирание параллепьного ключа 17. Открытыйпоследовательный ключ 16 передаетэлектрическую мощность аккумуляторноЯ батареи в нагрузку. При этомЗ 0 падение напряжения на измерительномрезисторе 15 недостаточно для открывания тиристора 14. Следовательно,напряжение на диоде 13 отсутствуети транзистор 8 заперт.35При аварийном режиме в нагрузке,заключающемся в увеличении тока нагрузки или коротком замыкании, падение напряжения на измерительном40 резисторе 15 отпирает тиристор 14,шунтируюц 1 ий нагрузку. После открывания тиристора 14 увеличивается потребляемый от батареи ток, напряжение между точками А и В уменьшается.Этого напряжения недостаточно для. удержания контактов реле б, котороеотпускает и своими контактами подключает базу последовательного транзисторного ключа 16 через резисторк положительной шине аккумуляторной50 батареи, при этом упомянутый ключзапирается. Одновременно вторая пара контактов реле б подключает базупараллельного ключа 17 через посленый ключ 17 должен открыться только после надежного запирания последова" тельного ключа, задержка составляет около 3 мс (при ВЧ130 Ом, Сб 25 мкф), тем самым исключается воз" можность одновременно откоытого состояния обоих ключей, что позволяет уменьшить мощность, рассеиваемую на параллельном ключе 17, а это, в свою очередь, позволяет использовать маломощные транзисторы, у. которых напряжение между переходомколлектор-эмиттер в режиме насыщения мало. Тем самым обеспечивается необходимое .условие надежного восстановления тиристорного узла ограничения 1 мощности - напряжение между катодом и анодом последнего становится близким к нулю, Чфаким образом, тиристор восстановился, падение напряжения на диоде 13 стало равным. нулю и транзистор 8 закрывается нулевым потенциалом на базе, После этого через время, определяемое узлом задержки на элементах 18-20, открывается транзистор 22 и реле 6 срабатывает, Если к этому моменту аварийный режим в нагрузке ликвидирован, то обеспечивается дальнейшее нормальное энергопитание. В противном случае тиристор вновь открывается и источник входит в режим генерации. Средний ток разряда аккумуляторной батареи определяется скважностью импульсов генерации, которая, в свою очередь,определяется постоянной времени элементов 10-12 и 18- 20. Такое Т-образное включение резисторов и.конденсатора обусловлено требованиями искробезопасности. Эти элементы заливаются эпоксидным компаундом и считаются неповреждаемыми. При закорачивании одного из выводов узла задержки на другую шину питания конденсатор может заряжаться или разряжаться. Чтобы ограничить ток, который может превышать искробезопасные величины,:. ставят резисторы с двух сторон конденсатора. При ликвидации аварийного состо" яния нагрузки обеспечивается восстановление нормальной работы источника. Таким образом, наличие в базовойцепи параллельного ключа, резистораи конденсатора обеспечивает открывание последнего только после надежного закрывания последовательного ключа, тем самым исключается аварийный режим упомянутого. Это позволяет использовать маломощный транзистор,что обеспечивает более надежное вос становление тиристора, следовательно, и всего источника в целом. Кроме того, при этом уменьшается средний ток разряда аккумуляторной батареи, так как исключается закорачива ние последней через оба открытыеключа. При этом в аварийном режимесредний ток, потребляемый от аккумуляторной батареи, определяется током короткого замыкания последней ;щ и отношением величин интервалов времени нахождения параллельного ключав открытом и закрытом состояниях,которое может быть изменено в широких пределах и тем самым потребля емый ток можно уменьшить до определенйой величины.формула изобретенияИскробезопасный источник питанияпо авт. св. Р 765931, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повьыения надежности коммутации нагрузки источника питания, он допол-.нительно снабжен конденсатором и резистором,включенными в базовую цепьпараллельного транзисторного ключа,при этом резистор одним выводом подключен к размыкающему контакту реле,40 другим выводом - к упомянутому конденсатору, соединенному с положительной шиной аккумуляторной батареии резистором, подключенным к эмиттеру входного транзистора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 765931, кл, Н 02 Н 7/06, 1978.тель М, Ко Цегольковаура Корректор Л. ГрицЕнк ное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Редак Заказ 13/69 Тираж бб 9НИИПИ Государственного по делам изобретений035, Москва, 3-35, Рау Поомитета СССРоткрытийкая наб., д, 4