Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 20.04.1973 Opis patentowy opublikowano: 17.06.1974 70635 KI. 2lc, 68/50 MKP [aTF NI* H02h 9/00 ;ut7:7a" Twórcywynalazku: Adam Wnuk, Andrzej Frankowski, Wlodzimierz Stefanski Uprawniony z patentu tymczasowego: Przemyslowy Instytut Automatyki i Pomiarów, Lódz (Polska) Uniwersalny bocznik ograniczajacy prad i napiecie w obwodach iskrobezpiecznych Przedmiotem wynalazku jest uniwersalny bocznik ograniczajacy prad i napiecie w obwodach iskrobezpiecz¬ nych stosowany zwlaszcza w górnictwie i chemii w pomieszczeniach zagrozonych wybuchem.Dotychczas uzywane dla ochrony obwodów elektrycznych przzed skutkami iskrzenia elementy ogranicza¬ jace prad i napiecie,- jak np. diody Zenera, oporniki- dobierano oddzielnie dla kazdego obwodu i opracowy¬ wano konstrukcje bocznika dla ich wlasciwego polaczenia. Boczniki ze wzgledu na polaryzacje napiecia, które moze byc do nich przylozone w warunkach roboczych mozna podzielic na anodowe, katodowe i symetryczne.Obecnie opracowywane konstrukcje musza uwzgledniac oddzielnie dla kazdego obwodu iskrobezpiecznego odpowiednie odleglosci miedzy punktami, których zwarcie mogloby naruszyc warunki iskrobezpieczenstwa, odpowiednie odprowadzenie ciepla, odpowiednia wytrzymalosc mechaniczna i inne parametry zwiazane z zapewnieniem odpowiednio malego prawdopodobienstwa uszkodzenia lub blednego polaczenia zewnetrznego..Poza tym w przypadku stosowania zalew konieczne jest wykonanie za kazdym razem odpowiedniej formy lub obudowy. Dodatkowa wada jest to, ze stosowane uklady ograniczajace majace charakter boczników lini zasilajacej lub przesylowej, maja zróznicowane konfiguracje i parametry elektryczne.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wymienionych wad i opracowanie konstrukcji uniwersalnego bocznika ograniczajacego prad i napiecie w poszczególnych obwodach iskrobezpiecznych.Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostalo rozwiazane w ten sposób, ze skonstruowano monolityczny bocznik ochronny skladajacy sie z dwóch plytek izolacyjnych z naniesionymi na nich polaczeniami wykonanymi np. technika obwodów drukowanych, zaopatrzonych w zaciski wejsciowe i wyjsciowe. Na plytkach tych montowane sa elementy ograniczajace prad np. oporniki, natomiast elementy ograniczajace napiecie np. diody Zenera montowane sa miedzy tymi plytkami, przy czym elementy ograniczajace prad moga byc zastepowane zwiernikami bezrezystywnymi, a elementy ograniczajace napiecie przerwami izolacyjnymi.Bezpiecznik ograniczajacy prad przeciazenia diody w trakcie zwarcia, montuje sie miedzy plytkami montazo¬ wymi i równiez mozna go zastapic zwiernikiem.Podstawowa zaleta uniwersalnego bocznika wedlug wynalazku jest mozliwosc realizacji licznych wersji schematów polaczen*bez opracowywania odrebnych konstrukcji i dobierania elementów, przy czym bardziej zlozone, niz stosowane obecnie, schematy polaczen moga byc realizowane przez odpowiednie polaczenie dwóch9 70635 boczników uniwersalnych. Calosc konstrukcji stanowi monolit dzieki zatopieniu ukladu w zalewie z zywicy utwardzalnej. Elementy ograniczajace prad i napiecie moga miec dowolne wymagane parametry i kierunek wlaczania zalezne od przeznaczenia ukladu i od warunków technicznych wynikajacych z przeciazen.Przyklad wykonania bocznika wedlug wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia widok bocznika z boku, fig. 2 — widok bocznika z góry, fig. 3 — charakterystyki elementów stosowanych do ograniczenia napiecia, fig. 4 - charakterystyki elementów do ograniczania pradu, a fig. 5 - przyklady mozliwych do wykorzystania schematów polaczen bocznika.Jak uwidoczniono na rysunku (fig. 1) bocznik ograniczajacy prad i napiecie sklada sie z izolacyjnej plytki górnej 1 i dolnej 2, na które naniesiono polaczenia np. technika obwodów drukowanych. Bezposrednio do wspomnianych plytek 1 i 2 przymocowano zaciski wejsciowe 3 i 4 oraz wyjsciowe 5 i 6, które sa polaczone galwanicznie z odpowiednimi plytkami. Elementy ograniczajace prad np. oporniki liniowe 7 i 8 sa zamontowane: jeden 7 na plytce górnej 1, drugi 8 na plytce dolnej 2. Elementy ograniczajace napiecie np. diody Zenera 9,10 i 11 oraz bezpiecznik 12 sa wmontowane miedzy plytke górna 1 i dolna 2, przy czym kierunku ich wlaczania konstrukcja nie ogranicza - wybór kierunku jest zalezny od przyjetego ukladu. Ponadto uklady anodowe i katodowe wymagaja zwiernika 13 miedzy plytkami, a w ukladach bez bezpiecznika 12 stosuje sie zamiast niego zwiernik.Calosc konstrukcji jest zatopiona w zalewie 14 z zywicy utwardzalnej, przedstawionej jako przezroczysta dla zachowania jasnosci rysunku, a jej obrys zaznaczono gruba linia konturowa. Jedynie otwory zacisków i ich wkrety zaciskowe nie sa zalane zywica i sa dostepne z zewnatrz. Elementy stosowane do ograniczania napiecia zgodnie ze znanymi wymaganiami musza miec charakterystyke nieliniowa typu napieciowego przedstawiona na rysunku (fig. 3), przy czym moze byc ona niesymetryczna 15 lub symetryczna 16. Elementy stosowane do ograniczenia pradu maja charakterystyke przedstawiona na rysunku (fig. 4), przy czym moze byc ona liniowa 17 lub nieliniowa typu pradowego 18.Na rysunku (fig. 5) przedstawiono przykladowo mozliwe do wykorzystania schematy polaczen bocznika z zaznaczeniem punktu odniesienia 19. Zaleznie od tego czy z punktem tym sa polaczone anody, katody lub anoda jednego i katoda drugiego elementu ograniczajacego napiecie boczniki dziela sie na anodowe, katodowe lub symetryczne. Elementy ograniczajace prad oznaczono jako oporniki Rl i R2, a elementy ograniczajace napiecie jako diody Zenera Yl, Y2, Y3, zas bocznik jako B. PLPriority: Application announced: April 20, 1973 Patent description was published: June 17, 1974 70635 KI. 2lc, 68/50 MKP [aTF NI * H02h 9/00; ut7: 7a "Inventors: Adam Wnuk, Andrzej Frankowski, Wlodzimierz Stefanski Authorized by a temporary patent: Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów, Lódz (Poland) Universal shunt limiting current and voltage in intrinsically safe circuits The subject of the invention is a universal shunt limiting the current and voltage in intrinsically safe circuits, used especially in mining and chemistry in potentially explosive atmospheres. So far used to protect electrical circuits against the effects of sparking, elements limiting the current and voltage, such as diodes Zener, resistors - were selected separately for each circuit and shunt structures were developed for their proper connection. Shunts due to the voltage polarization that may be applied to them under operating conditions can be divided into anode, cathode and symmetrical ones. Currently, the designs under development must take into account appropriate for each intrinsically safe circuit separately distances between points, the short circuit of which could violate the intrinsic safety conditions, adequate heat dissipation, appropriate mechanical strength and other parameters related to ensuring a sufficiently low probability of damage or erroneous external connection .. Moreover, in the case of using a filler, it is necessary to make an appropriate form or housing each time . An additional disadvantage is that the limiting systems used, having the nature of shunts of the supply or transmission line, have various configurations and electrical parameters. The aim of the invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages and to develop a universal shunt limiting the current and voltage in individual intrinsically safe circuits. According to the invention, this task was solved in such a way that a monolithic protective shunt was constructed, consisting of two insulating plates with connections on them, made, for example, with the technique of printed circuits, equipped with input and output terminals. These plates are equipped with elements limiting the current, e.g. resistors, while elements limiting the voltage, e.g. Zener diodes, are mounted between these plates, while the elements limiting the current can be replaced with non-resistive short-circuits, and the elements limiting the voltage with insulation gaps. during a short-circuit, it is mounted between the mounting plates and can also be replaced with a short-circuit. The main advantage of the universal shunt according to the invention is the possibility of implementing numerous versions of connection diagrams * without developing separate structures and selecting elements, while the connection diagrams are more complex than currently used. can be realized by a suitable combination of two9 70635 universal shunts. The whole structure is made of a monolith due to embedding the system in a hardenable resin compound. The elements limiting the current and voltage may have any required parameters and the direction of switching on, depending on the intended use of the system and on technical conditions resulting from overloads. An embodiment of the shunt according to the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a side view of the shunt, Fig. 2 - top view of the shunt, fig. 3 - characteristics of the elements used to limit the voltage, fig. 4 - characteristics of the elements for limiting the current, and fig. 5 - examples of possible use diagrams of shunt connections. As shown in the figure (fig. 1) the shunt limiting the current and voltage consists of an insulating top 1 and a bottom 2 with connections, e.g. printed circuit technology. Input terminals 3 and 4 and output terminals 5 and 6 are directly connected to the mentioned plates 1 and 2, which are galvanically connected to the respective plates. Current limiting elements, e.g. line resistors 7 and 8, are mounted: one 7 on the top plate 1, the other 8 on the bottom plate 2. Voltage limiting elements, e.g. Zener diodes 9, 10 and 11, and fuse 12 are installed between the upper 1 and lower plate 2, but the direction of their switching on is not limited by the construction - the choice of direction depends on the chosen system. In addition, the anode and cathode systems require a jumper 13 between the plates, and a jumper without a fuse 12. The whole structure is embedded in a hardenable resin compound 14, shown transparent for clarity of drawing, and its outline is marked with a thick contour line. Only the terminal holes and their terminal screws are non-resinous and accessible from the outside. The elements used for limiting the voltage according to known requirements must have the characteristics of a nonlinear voltage type shown in the figure (Fig. 3), and it can be asymmetrical or symmetrical 16. The elements used to limit the current have the characteristics shown in the figure (Fig. 4). , but it can be linear 17 or non-linear of the current type 18. The figure (Fig. 5) shows an example of possible to use shunt connection diagrams with the reference point 19. Depending on whether the anodes, cathodes or anode of one are connected to this point. and the cathode of the second voltage-limiting element, the shunts are divided into anode, cathode or symmetrical. The current limiting elements are marked as Rl and R2 resistors, and the voltage limiting elements as Zener diodes Yl, Y2, Y3, and the shunt as B. PL