PL90782B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest zródlo zasilania z wyjsciem iskrobezpiecznym, które moze byc sto¬ sowane w przemysle górniczym, w przemysle naf¬ towym i w urzadzeniach chemicznych dla zasilania elektrycznych ukladów sterowania, odczytywania i sygnalizacji o zwiekszonym poborze mocy, wyko¬ nanych na elementach elektrycznych majacych wlasciwosci magazynowania energii, na przyklad na przekaznikach elektromagnetycznych, na zaworach hydroelektrycznych i na innych elementach.

Wiadomo, ze podczas komutacji obwodu zabez¬ pieczonego przed iskra wielkosc energii wyladowa¬ nia elektrycznego nie moze przewyzszac granicznej wartosci dopuszczalnej ze wzgledu na warunki za¬ bezpieczenia przeciwiskrowego.

Ograniczenie energii w wyladowaniu elektrycznym przy komutacji obwodów wyjsciowych zródel zasi¬ lania z zabezpieczeniem przeciwiskrowym dokonuje sie kosztem ograniczenia elektrycznych parametrów wyjsciowych i poprzez sztuczne skrócenie czasu trwania wyladowania.

Znane sa zródla zasilania z wyjsciem zabezpie¬ czonym przed iskra z liniowymi elementami ogra¬ niczajacymi prad, zawierajace transformator z pro¬ stownikiem. W glówny obwód prostownika wlaczo¬ ny jest, szeregowo z obciazeniem, rezystor, który ogranicza prad zwarciowy zródla zasilania zabezpie¬ czajac obwód wyjsciowy przed iskra.

Znane sa równiez zródla zasilania z nieliniowymi elementami zabezpieczajacymi, zawierajace trans¬ formator i prostownik, lecz rózniace sie od opisa¬ nych tym, ze w obwód silnopradowy prostownika wlaczony jest szeregowo z obciazeniem nieliniowy element ograniczajacy prad.

Nieliniowy element ograniczajacy prad moze byc wykonany na tranzystorach, których zlacza baza- -kolektor wlaczone sa w obwód zródla zasilania szeregowo z obciazeniem.

Zlacza baza-emiter tranzystorów podlaczone jest do dodatkowego zródla napiecia polaryzacji. Gdy prad obciazenia staje sie wiekszy niz ustalony z góry prad emitera, opornosc zlacza baza-kolektor tran¬ zystorów gwaltownie rosnie, ograniczajac prad ob¬ ciazenia do wartosci bezpiecznej z punktu widzenia zabezpieczenia przeciwiskrowego.

Znane jest takze wykonanie nieliniowego elemen¬ tu ograniczajacego prad na rezystorze i tyrystorze.

Rezystor zalaczony jest tutaj do obwodu wyjscio¬ wego prostownika zródla zasilania szeregowo z ob¬ ciazeniem, a tyrystor wlaczony jest równolegle do zacisków wyjsciowych prostownika. Gdy prad ob¬ ciazenia przewyzsza wartosc bezpieczna, napiecie na rezystorze jest wieksze od ustalonego z góry, co powoduje wlaczenie tyrystora. Tyrystor zaczyna przewodzic i bocznikuje obciazenie. Prad obciazenia zmniejsza sie do wielkosci bezpiecznej.

Glówna wada opisanych zródel zasilania jest ma¬ la moc wyjsciowa bezpieczna z punktu widzenia zabezpieczenia przeciwiskrowego oddawana do od- 13 90 7823 biorników mocy, co wynika z duzych strat mocy na elementach ograniczajacych prad.

Zródla zasilania z ograniczeniem energii w wy¬ ladowaniu elektrycznym poprzez sztuczne skrócenie czasu trwania tego wyladowania zawieraja trans¬ formator z prostownikiem, blok zabezpieczenia prze¬ ciwiskrowego, przeznaczony do ograniczania energii elektrycznej wydzielanej przy komutacji obwodów wyjsciowych zródla zasilania, zawierajacy element indukcyjny i tyrystory, podlaczony do wyjscia pro¬ stownika.

Po wlaczeniu zródla zasilania napiecie sieci zo¬ staje przeksztalcone przez transformator i prostow¬ nik i doprowadzone do odbiorników. W momencie komutacji obciazenia ^na elemencie indukcyjnym powstaje sila elektromotoryczna, która jest przeka¬ zywana na wejscie tyrystora bloku zabezpieczenia przeciwistowego, w wyniku czego tyrystor zaczyna przewodzic.

Otwarty tyrystor bocznikuje obwód wyjsciowy zródla zasilania, a wyladowanie elektryczne zanika.

W ten sposób zapewnia sie zabezpieczenie przeciw- iskrowe wyjsciowego obwodu zródla zasilania.

Odznaczajace sie duza bezpieczna pod wzgledem zabezpieczenia przeciwiskrowego moca wyjsciowa zródlo zasilania ma zaniki napiecia wyjsciowego podczas zadzialania bloku zabezpieczenia przeciw¬ iskrowego w momencie komutacji obciazenia. Z te¬ go wzgledu zródlo moze zasilac tylko obciazenia stale. Stanowi to duza wade tego zródla zasilania.

Celem wynalazku jest usuniecie tej wady.

Zadaniem wynalazku jest zapewnienie automa¬ tycznego odtwarzania nominalnych wyjsciowych parametrów elektrycznych zródla zasilania po za¬ dzialaniu srodków jego zabezpieczenia przeciwiskro¬ wego, a takze wyeliminowania przerw w zasilaniu odbiorników i nastawiania zródla zasilania. Pozwoli to usunac przerwy w zasilaniu odbiorników przy ich komutacji i zapewni normalne dzialanie zasila¬ nych ukladów odznaczajacych sie zmiennym w czasie zapotrzebowaniem energii wykonanych na elementach automatyki elektrycznej i odznaczaja¬ cych sie wlasciwosciami gromadzenia energii elek¬ tromagnetycznej.

Zadanie to zostalo rozwiazane w ten sposób, ze zródlo zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskrzeniem zawierajace transformator z prostowni¬ kiem i podlaczony do wyjscia prostownika blok za¬ bezpieczenia przeciwiskrowego, przeznaczony do ograniczenia energii elektrycznej wydzielanej przy komutacji obwodu wyjsciowego zródla zasilania, za¬ wierajacy element indukcyjny oraz tyrystory, wy¬ posazone jest, wedlug wynalazku w uklad ponow¬ nego zalaczania automatycznego przeznaczony do odtwarzania wyjsciowych parametrów elektrycznych zródla zasilania po zadzialaniu bloku zabezpiecze¬ nia przeciwiskrowego zbudowany na dodatkowych tyrystorach, których liczba odpowiada liczbie uzwo¬ jen wyjsciowych transformatora i z ,których kazdy jest zalaczony równolegle do odpowiedniego uzwo¬ jenia wyjsciowego, oraz na diodach, zalaczonych do obwodów sterujacych dodatkowych tyrystorów.

Korzystne jest, gdy zródlo zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskra jest wyposazone w do¬ li 782 4 . datkowy obwód zasilania podlaczony poprzez diode do wyjscia zródla zasilania.

Proponowane zródlo z wyjsciem zabezpieczonym przed iskrzeniem zapewnia zasilanie odbiorników 3 o duzym poborze energii z magazynowaniem energii.

Odznaczajace sie duza, bezpieczna pod wzgledem zabezpieczenia przeciwiskrowego moca wyjsciowa, zródlo zasilania wedlug wynalazku pozwala zmniej¬ szyc rozmiary i koszty aparatury automatyzacji po- przez zmniejszenie liczby zródel zasilania. Moc wyj¬ sciowa proponowanego zródla zasilania wynosi 50 Watt i kilkakrotnie przewyzsza moc wyjsciowa znanych zródel zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskrzeniem.

Wykonanie zródla zasilania z blokiem ponownego zalaczania automatycznego pozwala skrócic przerwy w zasilaniu odbiorników przy komutacji wyjscio¬ wego obwodu elektrycznego, co zapewnia normalne dzialanie ukladów elektrycznych zasilanych ze zró- dla i rozszerza zakres zastosowania zródel zasilania.

Istnienie dodatkowego obwodu zasilania pozwala wyeliminowac przerwy w zasilaniu odbiorników przy ich komutacji.

Przedmiot wynalazku jest blizej wyjasniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat elektryczny zródla zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskrzeniem zgodnie z wynalazkiem, a fig. 2 — schemat elektryczny in¬ nego przykladu wykonania zródla zasilania z wyj- 80 sciem zabezpieczonym przed iskrzeniem wedlug wy¬ nalazku.

Zródlo zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskrzeniem ma transformator 1 z prostownikiem jednopolówkowym 2, blok zabezpieczenia przeciw- iskrowego 3 przeznaczony do ograniczenia energii elektrycznej wydzielajacej sie podczas komutacji obwodu wyjsciowego zródla zasilania, stabilizator 4 i zespól 5 automatycznego ponownego zalaczania zapewniajacy odtwarzanie elektrycznych parame- ^ trów wyjsciowych zródla zasilania po zadzialaniu bloku zabezpieczenia przeciwiskrowego 3.

Zespól 5 automatycznego, ponownego zalaczenia i stabilizator 4 podlaczone sa poprzez rezystor G od¬ powiednio do wyjscia transformatora 1 i prostow- 45 nika 2.

Blok zabezpieczenia przeciwiskrowego 3 zalaczo¬ ny jest do wyjscia stabilizatora 4. Transformator 1 wykonany jest z zelaza transformatorowego na trzech rdzeniach o jednakowych wymiarach (nie 50 pokazany na rysunku). Na rdzeniu nawiniete sa trzy uzwojenia sieciowe 7-^9 i szesc uzwojen wyj¬ sciowych 10-i-15.

Na kazdym rdzeniu znajduje sie jedno uzwojenie sieciowe i dwa uzwojenia wyjsciowe. Poczatek i ko- 55 niec kazdej pary uzwojen wyjsciowych 10-^15 znaj¬ dujacych sie na tym samym rdzeniu, odpowiednio i 11; 12 i 13; 14 i 15 sa polaczone we wspólnym punkcie. Poczatki uzwojen wyjsciowych 10-^-15 oznaczone sa na rysunku kropkami. 60 Uzwojenia sieciowe 7, 8, 9 polaczone sa w gwiaz¬ de, a uzwojenie wyjsciowe 10^-15 wedlug ukladu szesciofazowego.

Prostownik jednopolówkowy 2 wykonany jest na szesciu diodach 16H-21, których katody polaczone sa 65 w jednym punkcie. Anoda kazdej z diod prostow-90 782 6 nika 2 polaczona jest z wolnym koncem jednego z uzwojen wyjsciowych 10-5-15. Anoda diody 16 po¬ laczona jest z poczatkiem uzwojenia wyjsciowego 10, " anoda diody 17 — z koncem uzwojenia wyjsciowego 11 itd.

Blok 5 ponownego automatycznego zalaczenia zbudowany jest na szesciu tyrystorach dodatkowych 22-5-27, szesciu diodach 28-5-33 i siedmiu rezysto¬ rach 34-5-40. Anody dodatkowych tyrystorów 22-5-27 podlaczone sa do wspólnych punktów podlaczen uzwojen wyjsciowych JO-5-15 transformatora 1 ra-^ zem z anodami diod 16-5-21 prostownika 2. Anoda dodatkowego tyrystora 22 podlaczona jest do wspól¬ nego punktu polaczenia uzwojenia wyjsciowego 15 z anoda diody 21, anoda tyrystora wykonawczego 23 — do wspólnego punktu polaczenia uzwojenia 14 z anoda diody 20, i tak dalej. Sterujace elektrody 41H-46 dodatkowych tyrystorów 22-5-27 polaczone sa z katodami diod 28-5-33. Zgodnie z fig. 1 elektroda sterujaca 41 dodatkowego tyrystora 22 polaczona jest z katoda diody 28, elektroda sterujaca 42 do¬ datkowego tyrystora 23 z katoda diody 29 itd.

Anody diod 28-5-33 poprzez rezystory 34-5-39 o re¬ zystancji regulowanej polaczone sa wspólnie w je¬ den punkt i poprzez rezystor 40 podlaczone sa do katod dodatkowych tyrystorów 22-5-27. Katody ty¬ rystorów dodatkowych polaczone sa we wspólnym punkcie i -poprzez rezystor 6 podlaczone sa do wspólnego punktu polaczenia uzwojen wyjsciowych -5-15 transformatora 1.

Stabilizator napiecia 4 moze byc zbudowany w znanym ukladzie na elementach pólprzewodniko¬ wych lub innych. Stabilizator ma wejscie 47-5-48 i wyjscie 48-5-49.

Blok zabezpieczenia przeciwiskrowego 3 zabezpie¬ cza obwody wyjsciowe zródla zasilania przed iskrze¬ niem. Sklada sie on z elementu indukcyjnego w postaci dlawika 50, który izalaczony jest do prze¬ katnej prostownika zbudowanego na diodach 51-5-54 i rezystorach 55 i 56. Prostownik ten polaczony jest biegunem dodatnim 57 z elektroda sterujaca 58 ty¬ rystora 59, a biegunem ujemnym 60 — z katoda ty¬ rystora 59.

Dlawik 50 przeznaczony jest do kontrolowania predkosci zmiany pradu w obwodzie wyjsciowym 61-5-62 zródla zasilania do którego wlaczone jest obciazenie 63.

Anoda tyrystora 59 podlaczona jest poprzez stabi¬ lizator 4 do wspólnego punktu katod diod 16-5-21 prostownika 2, a jego katoda poprzez diode 53 i dla¬ wik 50 — do wspólnego punktu polaczenia rezysto¬ rów 34-5-39 i rezystora 40.

Pomiedzy anoda i elektroda sterujaca 58 tyrystora 59 zalaczony jest kondensator 64 który pozwala na przyspieszanie otwarcia tyrystora 59 przy pojawie¬ niu sie napiecia na dlawiku 50 w momencie komu¬ tacji obwodu wyjsciowego 61-5-62. Celem zapewnie¬ nia izolacji energetycznej prostownika 2 od obcia¬ zenia 63 podczas zalaczania tyrystora 59 w obwód silnopradowy zródla zasilania zostaje wlaczony ob¬ wód diodowy skladajacy sie z polaczonych szerego¬ wo tyrystora 65 i dwóch diod 66 i 67. Anoda tyrys¬ tora 65 podlaczona jest do anody tyrystora 59 i po¬ przez rezystor 68 polaczona jest z elektroda steruja¬ ca 69. Katody tyrystora 65 oraz diod 66 i 67 skiero¬ wane sa w strone obciazenia 63.

Zródlo zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskra przedstawione na fig. 2 zawiera transformator 70 z prostownikiem jednopolówkowym 71, blok za¬ bezpieczenia przeciwiskrowego 72 przeznaczony do ograniczenia energii elektrycznej wydzielanej pod¬ czas komutacji obwodów wyjsciowych zródla zasi¬ lania, stabilizator -73, blok ponownego automatycz- nego wlaczenia 74 zapewniajacy odtwarzania sie wyjsciowych parametrów elektrycznych zródla za¬ silania po zadzialaniu bloku zabezpieczenia przeciw¬ iskrowego 72, dodatkowy obwód zasilania 75, diode 76 i obwód wyjsciowy 77-5-78.

Zespól 74 ponownego automatycznego zalaczenia i stabilizator 73 podlaczone sa poprzez rezystor 79 odpowiednio do wyjsc transformatora 70 i prostow¬ nika 71.

Blok zabezpieczenia przeciwiskrowego 72 podla- czony jest do wyjscia stabilizatora 73. Dodatkowy obwód zasilania 75 podlaczony jest poprzez diode 76 do zacisków wyjsciowych 77, 78 zródla zasilania.

Transformator 70 wykonany, jest na trzech jedna¬ kowych rdzeniach z zelaza transformatorowego (nie pokazanych na rysunku) o jednakowych wymiarach.

Na transformatorze znajduje sie trzy uklady uzwo¬ jen sieciowych 80-5-82 i szesc uzwojen wyjsciowych 83-5-88. Na kazdym rdzeniu umieszczone jest jedno uzwojenie sieciowe i dwa uzwojenia wyjsciowe, so Poczatek i koniec kazdej pary uzwojen wyjscio-, wych 83-5-88 znajdujacych sie na osobnym rdzeniu, odpowiednio uzwojenia 83 i 84, 85 i 86, 87 i 88 po¬ laczone sa w punkcie wspólnym. Poczatki uzwojen wyjsciowych 83-5-88 oznaczone sa na rysunku krop- kami. Uzwojenia sieciowe 80-5-82 sa polaczone w gwiazde, a uzwojenia wyjsciowe 83-5-88 — w ukla¬ dzie szesciofazowym.

Prostownik jednopolówkowy 71 wykonany jest na szesciu diodach 89-5-94 których katody sa polaczone 40 razem.

Anody kazdej z osobna diody prostownika 71 po¬ laczone sa z wolnym koncem jednego z uzwojen wyjsciowych 83-5-88.

Anoda diody 89 polaczona jest z poczatkiem uzwo- 45 jenia wyjsciowego 83, anoda diody 90 z koncem uzwojenia wyjsciowego 84 i tak dalej.

Uklad ponownego automatycznego zalaczania wy¬ konany jest na szesciu tyrystorach dodatkowych 95-5-100 i na dwóch diodach 101, 102. 50 Anody tyrystorów dodatkowych 95-5-100 podlaczo¬ ne sa do wspólnych punktów uzwojen wyjsciowych 83-5-88 transformatora 70 z anodami diod 89-5-94 prostownika 71.

Anoda tyrystora dodatkowego 95 podlaczona jest 55 do wspólnego punktu polaczenia uzwojenia wyjscio¬ wego 88 z anoda diody 94, anoda tyrystora dodatko¬ wego 96 do wspólnego punktu polaczenia uzwojenia 87 z anoda diody 93 itd.

Elektrody sterujace 103—108 tyrystorów dodatkó- 60 wych 95-5-100 polaczone sa razem i podlaczone do dwóch polaczonych szeregowo diod 101, 102. Katody diod 101, 102 skierowane sa do elektrod sterujacych 103-5-108 tyrystorów dodatkowych 95-5-100. Katody tyrystorów dodatkowych 95-5-100 polaczone sa ra- 65 zem i poprzez rezystor 79 podlaczone do wspólnego90 782 9 10 iskrowego 72 zalaczenie tyrystorów 95-J-100 ukladu ponownego automatycznego zalaczania 4, dokony¬ wane jest napieciem wyjsciowym prostownika 71, które to napiecie poprzez stabilizator 73, otwarty tyrystor 121, diody 101, 102 i rezystor 79 zostaje do¬ prowadzone do elektrod sterujacych 103-M08 ty¬ rystorów dodatkowych 95-M00. Jednoczesnie przy zamknieciu tyrystora 125 i diod 126, 127 napiecie wyjsciowe dodatkowego obwodu zasilajacego 75 otwiera diode 76, która do chwili zadzialania bloku zabezpieczenia przeciwiskrowego 72 byla zamknieta napieciem prostownika 71, przez co napiecie dostaje sie na obciazenie 123, co eliminuje przerwy w zasi¬ laniu odbiorników.

W czasie, gdy poprzez obciazenie 123 plynie prad na rezystancji dlawika 112 powstaje spadek napie¬ cia, który moze spowodowac mylne zadzialanie ty¬ rystorów dodatkowych 95-M00. Aby tego uniknac w obwód elektrod sterujacych 103-M08 tyrystorów dodatkowych 95-M00 wlaczone sa diody 101, 102.

Po wyprowadzeniu napiecia prostownika 71 do zacisków wyjsciowych 77—78 zródla zasilania dioda 76 zostaje zamknieta. Dostarczenie energii do obcia¬ zenia 123 z obwodu dodatkowego 75 zasilania zo¬ staje przerwane. Poprzez obciazenie 123 plynie prad z prostownika 71. Podlaczenie dodatkowego obwodu zasilania 75 do obwodu wyjsciowego 77—78 poprzez diode 76 eliminuje mozliwosc jednoczesnego dopro¬ wadzenia energii do wyladowania elektrycznego z prostownika 71 i z obwodu dodatkowego zasilania 75 gdyz dioda 76 otwiera sie po zadzialaniu bloku zabezpieczenia przeciwiskrowego 72 i jak z tego wynika, nie zmniejsza stopnia zabezpieczenia zródla zasilania przed iskrzeniem.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Zródlo zasilania z wyjsciem zabezpieczonym przed iskrzeniem zawierajace transformator z pro¬ stownikiem, blok zabezpieczenia przeciwiskrowego przeznaczony do ograniczania energii elektrycznej wydzielajacej sie przy komutacji obwodu wyjscio¬ wego zródla zasilania, zawierajacy element induk¬ cyjny oraz tyrystory podlaczony do wyjscia pro¬ stownika, oraz uklad ponownego zalaczania auto¬ matycznego, znamienne tym, ze uklad (5) ponow¬ nego zalaczania automatycznego, przeznaczony do odtwarzania elektrycznych parametrów wyjscio¬ wych zródla zasilania po zadzialaniu bloku (3) za¬ bezpieczenia przeciwiskrowego, zawiera dodatkowe tyrystory (22—27), których liczba odpowiada liczbie uzwojen wyjsciowych (10—15) transformatora (1), z których to tyrystorów (22—27) kazdy jest zalaczo¬ ny równolegle do odpowiedniego uzwojenia wyjscio¬ wego (10—15) transformatora (1) oraz diody (28— —33) podlaczone do elektrod sterujacych (41—46) dodatkowych tranzystorów (22—27).

2. Zródlo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze do wyjscia (61—62) bloku (3) zabezpieczenia przeciw¬ iskrowego jest zalaczony poprzez diode (76) dodat¬ kowy obwód (75) zasilania. ^i r3JLJ7JL& ssm §8 103 m 105 105 107 101 w Jkv *m wl lZZLJT. j ^r #77 121% i x~x~x— m m 135 TXl38 140® mA_ m l/o iw M 115 m TTPf W 3FF-- 118 119 WS m WIS W FIG. 2