PL207451B1 - Tyrystorowy układ ochronny obwodu iskrobezpiecznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest tyrystorowy układ ochronny obwodu iskrobezpiecznego, do zabezpieczenia iskrobezpiecznych obwodów elektrycznych funkcjonujących w przestrzeniach zagrożonych wybuchem, na przykład w obecności gazów lub pary cieczy palnych, zwłaszcza w obiektach przemysłu węglowego i petrochemicznego.

Znana jest, na przykład z polskiego opisu patentowego nr 203051, bariera ochronna z nieliniową charakterystyką wyjściową, wykonana w postaci czwórnika z zaciskami wejściowymi dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego. Pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy i pierwszy zacisk wyjściowy włączony jest rezystor pomiarowy. Drugi zacisk wejściowy poprzez bimetalowy bezpiecznik termiczny jest związany z anodami trzech tyrystorów, katodami trzech diod Zenera i z drugim zaciskiem wyjściowym. Katody wymienionych tyrystorów są wspólnie połączone z pierwszym zaciskiem wejściowym. Bramka pierwszego tyrystora jest związana z anodą pierwszej diody Zenera i poprzez pierwszy rezystor z pierwszym zaciskiem wyjściowym, bramka drugiego tyrystora jest związana z anodą drugiej diody Zenera i poprzez drugi rezystor z pierwszym zaciskiem wyjściowym, a bramka trzeciego tyrystora jest związana z anodą trzeciej diody Zenera i poprzez trzeci rezystor z pierwszym zaciskiem wyjściowym.

Wadą takiego rozwiązania jest niska skuteczność przy zapewnieniu iskrobezpieczeństwa w trybie komutacji awaryjnej typu „rozwarcia” w chronionym obwodzie elektrycznym.

Znany jest także, na przykład z polskiego opisu patentowego nr 203594 elektroniczny układ ochronny iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, w którym dla zwiększenia skuteczności zabezpieczenia przeciwiskrzeniowego w trybie awaryjnego rozwarcia, powstałego w obwodzie chronionym, wprowadzono zamiast rezystora pomiarowego element pomiarowy w postaci zintegrowanej indukcyjności i rezystancji.

W obwodach indukcyjnych takie rozwią zanie również nie zapewnia dostatecznej skutecznoś ci pod względem minimalizacji energii wyładowania elektrycznego w punkcie komutacji awaryjnej typu „rozwarcie”, ze względu na wzrost szybkości zmiany pola magnetycznego w chronionym obwodzie RLC, spowodowanego zadziałaniem jednego z kluczy tyrystorowych.

Tyrystorowy układ ochronny obwodu iskrobezpiecznego, wykonany w postaci czwórnika z zaciskami wejściowymi dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, w którym pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy i drugi zacisk wyjściowy jest włączony element pomiarowy, a drugi zacisk wejściowy poprzez bezpiecznik termiczny jest związany z anodami trzech tyrystorów, których katody są połączone z pierwszym zaciskiem wejściowym, a bramki sterujące są związane odrębnie poprzez rezystory z połączonymi ze sobą katodami trzech diod Zenera i poprzez kolejne rezystory z pierwszym zaciskiem wyjściowym, według wynalazku, ma trzy połączone szeregowo diody prostownicze, włączone pomiędzy katody diod Zenera i drugi zacisk wyjściowy oraz ma element w postaci indukcyjności, włączony pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy i bezpiecznik termiczny.

W układzie według wynalazku, powstanie komutacji awaryjnej typu „rozwarcie” i zadziałanie jednego z tyrystorów nie powoduje wzrostu szybkości prądu wyładowania elektrycznego w chronionym obwodzie RLC, wskutek rezystancji zaporowej diod prostowniczych. Natomiast obecność indukcyjności, pomiędzy drugim zaciskiem wejściowym a bezpiecznikiem termicznym, pozwala na łagodne przepalanie się tego bezpiecznika i zapobiega jego wyparowaniu w chwili zadziałania zabezpieczenia nadprądowego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, przedstawiającym schemat wewnętrznych połączeń poszczególnych elementów tyrystorowego układu ochronnego obwodu iskrobezpiecznego.

Tyrystorowy układ ochronny obwodu iskrobezpiecznego jest wykonany w postaci czwórnika z zaciskami wejś ciowymi 1, 2 dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi 3, 4 dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego. Pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy 1 i pierwszy zacisk wyjściowy 3 jest włączony element pomiarowy R, L w postaci zintegrowanej rezystancji i indukcyjności. Drugi zacisk wejś ciowy 2 poprzez element L1 w postaci indukcyjności i bezpiecznik termiczny B jest związany z anodami trzech tyrystorów T1, T2 i T3, z wspólnie połączonymi katodami trzech diod Zenera D1, D2 i D3 oraz poprzez szeregowo połączone trzy diody prostownicze D4, D5 i D6 z drugim zaciskiem wyjściowym 4, katody wymienionych

PL 207 451 B1 tyrystorów są wspólnie połączone z pierwszym zaciskiem wejściowym 1, a bramka pierwszego tyrystora T1 poprzez pierwszy rezystor R1 jest związana z anodą pierwszej diody Zenera D4 i poprzez drugi rezystor R2 z pierwszym zaciskiem wyjściowym 3, bramka drugiego tyrystora T2 poprzez trzeci rezystor R3 jest związana z anodą drugiej diody Zenera D2 i poprzez czwarty rezystor R4 z pierwszym zaciskiem wyjściowym 3, bramka trzeciego tyrystora T3 poprzez piąty rezystor R5 jest związana z anodą trzeciej diody Zenera D3 i poprzez szósty rezystor R6 z pierwszym zaciskiem wyjś ciowym 3.

W stanie normalnej pracy każ dy z tyrystorów T1, T2 i T3 jest rozwarty. Przy powstaniu komutacji awaryjnej w chronionym obwodzie elektrycznym spadek napięcia na elemencie pomiarowym R, L przekracza ustaloną wartość, co powoduje szybkie wysterowanie jednego z wymienionych tyrystorów. Załączenie jednego z tyrystorów powoduje zwarcie zacisków wejściowych 1 i 2, a tym samym odcięcie dopływu prądu do części iskrobezpiecznej obwodu elektrycznego. Natomiast wzrost napięcia na wyjściu bariery ochronnej powyżej ustalonej wartości wymusi przebicie jednej z diod Zenera D1, D2, D3, co z kolei powoduje szybkie wysterowanie odpowiedniego tyrystora.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Tyrystorowy układ ochronny obwodu iskrobezpiecznego, wykonany w postaci czwórnika z zaciskami wejściowymi dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi dla przyłączenia iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, w którym pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy i drugi zacisk wyjściowy jest włączony element pomiarowy, a drugi zacisk wejściowy poprzez bezpiecznik termiczny związany jest z anodami trzech tyrystorów, których katody związane są z pierwszym zaciskiem wejściowym, a bramki sterujące są związane odrębnie poprzez rezystory z połączonymi ze sobą katodami trzech diod Zenera i poprzez kolejne rezystory z pierwszym wyjściem układu, znamienny tym, że ma trzy połączone szeregowo diody prostownicze (D4, D5 i D6), włączone pomiędzy katody diod Zenera (D1, D2 i D3) i drugi zacisk wyjściowy (4) oraz ma element (L1) w postaci indukcyjności, włączony pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy (1) i bezpiecznik termiczny (B).