Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 05.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.10.1975 81901 KI. 21c, 58/40 MKP H02p 1/02 C-V 1 w^rtlA Urzedu Patentowego Twórcywynalazku: Tadeusz Froehlich, Antoni Piechota, Urszula Trawinska Uprawniony z patentu tymczasowego: Kopalnia Wegla Kamiennego „Rymer", Niedobczyce (Polska) Uklad polaczen iskrobezpiecznej linii sterowniczej z samoczynna stabilizacja skladowej stalej pradu Przedmiotem wynalazku jest uklad polaczen iskrobezpiecznej linii sterowniczej z samoczynna stabilizacja skladowej stalej pradu, przeznaczony do sterowania, blokady, lub kontroli pracy elektrycznych urzadzen w pomieszczeniach zagrozonych wybuchem mieszanki gazowej, zwlaszcza w podziemiach kopaln silnie gazo¬ wych.Znany jest uklad iskrobezpiecznej linii sterowniczej, w którym jako element wykonawczy jest zastosowany przekaznik teletechniczny pradu stalego z ruchoma zwora. Obwód uzwojenia przekaznika polaczony jest szeregowo poprzez obwód linii iskrobezpiecznej z zestykiem zwiernym i rozwiernym oraz dioda pólprzewodniko¬ wa do transformatora zasilajacego. Zestyk zwiemy jest zbocznikowany oporem podtrzymujacym dzialanie przekaznika. Pod wplywem chwilowego zwarcia zestyku zwiernego przekaznik jest pod dzialaniem pradu wyprostowanego jednopolówkowo i przyciaga. Dzialanie przekaznika jest podtrzymywane nadal poprzez prze¬ plyw pradu przez obwód z oporem podtrzymujacym. Dopiero przy rozwarciu zestyku rozwiernego obwód zasilajacy zostaje przerwany i przekaznik zwalnia. Zwolnienie przekaznika nastepuje równiez przy awaryjnym zwarciu obwodu linii iskrobezpiecznej wskutek przeplywu pradu przemiennego przez uzwojenie przekaznika.Zasadnicza wada tego ukladu jest mozliwosc smoczynnego zadzialania przekaznika wskutek nadmiernego wzrostu napiecia zasilajacego. Dalsza niedogodnoscia jest powstawanie drgan zwory przekaznika teletechnicznego pod wplywem przeplywu przez uzwojenie tego przekaznika pradu przemiennego przy zwarciu obwodu linii, uwydatnione szczególnie przy podwyzszonym napieciu zasilania.Znany jest równiez uklad polaczen do zdalnej kontroli stanu zestyku linia iskrobezpieczna, wyposazony w elektroniczny czlon wykonawczy, linie iskrobezpieczna, kontrolowany zestyk i diode pólprzewodnikowa.Czlon wykonawczy posiada dwuuzwojeniowy przekaznik rurkowy, którego uzwojenia sa przylaczone swymi koncami wspólnie do ramienia pólprzewodnikowego mostka Graetza zasilanego z pierwszego uzwojenia wtórnego transformatora iskrobezpiecznego, zas swymi poczatkami oddzielnie do kolektorów dwu tranzystorów, przylaczonych swymi emiterami równolegle do przeciwleglego ramienia mostka Graetza, oraz przez opornik do bazy pierwszego tranzystora, zas drugim koncem poprzez przewód linii i kontrolowany zestyk z dioda pólprze-2 81901 wodnikowa do bazy drugiego tranzystora. Niedogodnoscia tego ukladu jest jego skomplikowany schemat polaczen oraz brak przystosowania do zdalnego sterowania urzadzen poprzez obwód linii iskrobezpiecznej- W przypadku dostosowania schematu i parametrów ukladu do obwodu sterowniczego iskrobezpieczna linia z zestykiem zwiernym zbocznikowanym oporem podtrzymujacym i zestykiem rozwiernym oraz dioda pólprze¬ wodnikowa—uklad powyzszy cechuje równiez wadliwe samoczynne dzialanie przy podwyzszonym napieciu zasilajacym ze wzgledu na brak stabilizacji tego napiecia, zwlaszcza jego skladowej stalej. W tym stanie rzeczy dotychczas znane uklady polaczen nie daja pewnosci eksploatacyjnej i stwarzaja sytuacje powstawania zródel wadliwych zadzialan, co w ukladach automatycznej blokady moze spowodowac bardzo powazne zagrozenie bezpieczenstwa pracy oraz szkody materialne.Celem wynalazku jest unikniecie wad i niedogodnosci dotychczas znanych ukladów polaczen z linia iskrobezpieczna. Zadaniem wynalazku jest opracowanie odpowiedniego ukladu sterowniczego ze stabilizowana linia iskrobezpieczna, spelniajacego cel i wymagania stawiane przez warunki eksploatacyjne w podziemiach kopaln silnie gazowych, jak równiez górnicze przepisy bezpieczenstwa pracy, a zapewniajacego bezpieczne sterowanie obwodem iskrobezpiecznym przy powaznych wahaniach napiecia sieci zasilajacej pradu prze¬ miennego. Cel ten zostal osiagniety wedlug wynalazku przez opracowanie ukladu polaczen iskrobezpiecznej linii sterowniczej z samoczynna stabilizacja skladowej stalej pradu, wyposazony w przekaznikowy czlon wykonaw¬ czy, linie iskrobezpieczna i zestaw zestykowy. W obwód linii iskrobezpiecznej wlaczona jest dioda Zenera, polaczona szeregowo z uzwojeniem przekazniku czlonu wykonawczego, oraz zestawem zestykowym do iskro- bezpiecznego zasilacza pradu przemiennego.Cenna zaleta ukladu polaczen wedlug wynalazku jest celowe zastosowanie w obwodzie linii iskrobez¬ piecznej diody Zenera jako elementu nieliniowego do wytwarzania skladowej stalej pradu sterujacego w miejsce stosowanej dotychczas diody pólprzewodnikowej. W zakresie napiec powyzej napiecia Zenera pojawia sie w pradzie sterujacym skladowa zmienna pradu plynaca w kierunku zaporowym, co daje gwarancje utrzymania górnej granicy wielkosci przeplywajacego przez uzwojenie przekaznika pradu pomimo wzrostu napiecia zasila¬ jacego, oraz wyklucza samoczynne zadzialanie ukladu. Dalsza zaleta ukladu polaczen wedlug wynalazku jest jego prostota, wysoka czulosc oraz pewnosc dzialania w ciezkich warunkach eksploatacyjnych w podziemiach -' kopaln, zwlaszcza w sprzezeniu z elementami obwodów blokady i automatyki.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladowym wykonaniu na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad polaczen iskrobezpiecznej linii sterowniczej z obwodami zabezpieczen kopalnianego wylacz¬ nika stycznikowego, fig. 2 i fig. 3 — uklady polaczen z odmiennym czlonem wykonawczym, fig. 4 — przebieg napiecia i pradu sterujacego w zakresie do wielkosci napiecia Zenera, natomiast fig. 5 — przebieg napiecia i pradu w zakresie powyzej napiecia Zenera.Uklad polaczen wedlug wynalazku sklada sie z przekaznikowego czlonu wykonawczego 1, linii iskrobez¬ piecznej 2 oraz diody Zenera 3 polaczonej szeregowo z zestawem zestykowym 4. Uklad zasilany jest z uzwojenia wtórnego transformatorowego zasilacza iskrobezpiecznego 5, polaczonego w szereg z opornikiem 6, celem ograniczenia pradu zwarcia do wartosci iskrobezpiecznej. Transformator iskrobezpieczny 5 jest zalany wraz z opornikiem 6 zywica teroutwardzalna w jednolity blok. Uzwojenie wtórne transformatora iskrobezpiecznego 5 polaczone jest poprzez opornik 6 do zacisku A przekaznikowego czlonu wykonawczego 1, którego drugi zacisk B przylaczony jest do linii iskrobezpiecznej 2. Szeregowo w obwód linii iskrobezpiecznej 12 wlaczona jest dioda Zenera 3 i zestaw zestykowy 4, stanowiacy zestyk zwiemy 7 przycisku zalaczajacego i zestyk rozwierny 8 przycisku wylaczajacego. Zestyk zwiemy 7 jest zbocznikowany oporem 9, podtrzymujacym dzialanie zestyku zwiernego 7. W przykladowym wykonaniu przedstawionym na fig. 1 przekaznikowy czlon wykonawczy 1 stanowi elektromagnetyczny przekaznik 10 najkorzystniej przekaznik rurkowy, zbocznikowany czlonem inercyj¬ nym 11. Przy zastosowaniu jako elementów czlonu inercyjnego kondensatorów elektrolitycznych przedstawiono na fig. 2 i fig. 3 odmienne rozwiazania czlonu wykonawczego 1. Przekaznikowy czlon wykonawczy 1 wedlug fig. 2 jest wyposazony w elektromagnetyczny przekaznik 10a, dwa kondensatory elektrolityczne 11a i 12a, oraz cztery diody pólprzewodnikowe 13a, 14a, 15 i 16. Uzwojenie przekaznika 10a polaczone jest jednym koncem do zacisku A oraz katody kondensatora 11a i anody drugiego kondensatora 12a, zas drugim koncem do anody diody pólprzewodnikowej 13a polaczonej posobnie z trzecia dioda pólprzewodnikowa 15, oraz do katody drugiej diody pólprzewodnikowej 14a polaczonej posobnie z czwarta dioda pólprzewodnikowa 16. Katoda pierwszej diody pólprzewodnikowej 13a jest przylaczona do anody kondensatora 11 a. Anoda drugiej diody pólprzewodnikowej 14a jest przylaczona do katody drugiego kondensatora 12a. Katoda trzeciej diody pólprze¬ wodnikowej 15 krótkozwarta z anoda czwartej diody pólprzewodnikowej 16 jest przylaczona do zacisku B przekaznikowego czlonu wykonawczego 1.Przekaznikowy czlon wykonawczy 1 wedlug fig. 3 jest wyposazony w dwuuzwojeniowy elektromagnes• 81901 3 tyczny przekaznik 10b, dwa kondensatory elektrolityczne 11b i 12b oraz dwie diody pólprzewodnikowe 13b i 14b. Wspólny koniec obu uzwojen przekaznika 10b polaczony jest do zacisku A oraz katody kondensatora 11b i anody drugiego kondensatora 12b. Poczatek pierwszego uzwojenia przekaznika 10b podlaczony jest do anody diody pólprzewodnikowej 13b i anody kondensatora 11b, zas poczatek drugiego uzwojenia do katody drugiej diody pólprzewodnikowej 14b i katody drugiego kondensatora 12b. Katoda pierwszej diody pólprzewodnikowej 13b wraz z anoda drugiej diody pólprzewodnikowej 14b jest przylaczona do zacisku B przekaznikowego czlonu wykonawczego 1.Zasada dzialania ukladu wedlug wynalazku jest nastepujaca: W zakresie napiec od 0 do napiecia Zenera skladowa stala pradu sterujacego jest liniowa funkcja wielkosci napiecia sterujacego. W zakresie napiec powyzej napiecia Zenera pojawia sie w pradzie sterujacym skladowa zmienna pradu plynaca w kierunku zaporowym (fig. 5). Wielkosc tej skladowej zmiennej jest determinowana róznica napiec pomiedzy wartoscia szczytowa sinusoidy i napieciem Zenera. W efekcie uzyskujemy stabilizacje pradu sterujacego w iskrobezpiecznym obwodzie sterowniczym przekaznikowego czlonu wykonawczego 1. Skutecznosc dzialania opisanego ukladu polaczen wedlug wynalazku zostala zbadana laboratoryjnie a nastepnie sprawdzona praktycznie w warunkach eksploata¬ cyjnych iskrobezpiecznych obwodów sterowniczych w podziemiach kopaln silnie gazowych we wszystkich trzech wariantach rozwiazan przekaznikowego czlonu wykonawczego 1, zwlaszcza w obwodzie sterowniczym 17 kopalnianego wylacznika stycznikowego. Elektromagnetyczny przekaznik 1.0 dziala na skutek wzrostu sklado¬ wej stalej pradu sterowniczego w jego obwodzie pod wplywem zwarcia zestykiem zwiernym 7 przycisku zalaczajacego opornika 9 ograniczajacego wartosc tego pradu ponizej granicy zadzialania przekaznika 10.Wskutek twórczego zastosowania szeregowo w obwodzie linii iskrobezpiecznej 2 diody Zenera 3 w miejsce dotychczas stosowanych diod pólprzewodnikowych ograniczono skutecznie wzrost skladowej stalej pradu sterujacego pomimo znacznego wzrostu napiecia zasilajacego i wyeliminowano calkowicie mozliwosc samoczyn¬ nego zadzialania przekaznikowego czlonu wykonawczego 1. PL PL