RU1773277C - Искробезопасна система питани - Google Patents

Abstract

Использование: область электроизмерений , может примен тьс  дл  питани  стабилизированным напр жением посто н; ного тока измерительных устройств и их первичных измерительных преобразователей , расположенных во взрывоопасных помещени х . Сущность изобретени :, источник питани  содержит в своей первичной цепи источник опорного напр жени  со стабилитроном 17, а в качестве ограничител  тока - транзистор 1 с резистивной нагрузкой в цепи эмиттера и со стабилитроном 4, включенным в цепь база-резистор нагрузки . Цепь управлени  токоограничивающе- го транзистора 1 зашунтирована транзистором 14, соединенным по входу с выходом усилител  разности напр жений между источником опорного напр жени  и отводом от делител  напр жени  19, включенного на искробезопасный выхо д источника . Этот выход через диод 22 в противотокозом включении соединен с источником опорного напр жени . 2 ил.

Description

Фиг 1

Изобретение относитс  к области электротехники и может использоватьс  дл  питани  стабилизированным напр жением посто нного тока измерительных устройств и их первичных измерительных преобразователей , эксплуатируемых во взрывоопасных средах на предпри ти х химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. -

Известны источники питани  измерительных цепей, содержащие ограничивающие резисторы, предохранители и шунтирующие стабилитроны или диоды. Эти источники питани  могут быть использованы только в цеп х питани  таких измерительных устройств, потребление тока которыми допустимо мощностью, рассеиваемой на резисторах и на стабилитроне.

Известна искробезопаснэ  система питани , содержаща  источник посто нного тока, ограничительные резисторы, токоог- раничивающий транзистор, источник опорного напр жени  со стабилитроном, диод соедин ющий стабилитрон с выходом иск- робезопасного источника питани , регулирующий и шунтирующий транзисторы Его недостатком  вл етс  низка  надежность защиты по взрывобезопэсности в услови х перенапр жений в питающей сети, при токовых перегрузках и при коротких замыкани х .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности в услови х перенапр жени , токовой перегрузки и короткого замыкани , а также стабилизации выходного напр жени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в искробезопасную систему питани  введены дополнительно тиристор, включенный между первым и вторым вывЪдами искробе- зопасной системы питани , усилитель, выполненный на полевом транзисторе, затвор которого соединен с регулируемым выводом резистивного делител  выходного напр жени . Исток транзистора соединен со средней точкой источника опорного напр жени , а сток - через резистор с базой шунтирующего транзистора, котора  через конденсатор соединена с его коллектором и через другой резистор - с его же эмиттером. При этом эмиттер и коллектор шунтирующего транзистора соединены с дополнительным стабилитроном низкого напр жени . Коллектор регулирующего транзистора подключен через ограничивающий резистор на управл ющий электрод вновь сведенного тиристора и на этот же электрод через согласующий резистор и стабилитрон контрол  перенапр жени  подключен источник посто нного тока

На фиг 1 изображена электрическа  схема искр оЬезопасной системы питани , на фиг. 2 - графики по сн ющие сущность ее работы.

Искробезопасна  система питани  содержит ограничитель силы тока в цепи нагрузки , состо щий из транзистора 1 с ограничительными резисторами 2 и 3 в цепи его эмиттера и стабилизатора падени  на0 пр жени  по его базовой цепи, рыполнен- ного на стабилитроне А, а также элемент короткого замыкани  выхода системы - тиристора 5. Цепь управлени  тиристором включает резистор 2, вход щий в часть цепи

5 токоогрзничени  транзистора 1 и регулирующий транзистор б, подключенный своим коллектором на управл ющий электрод тиристора 5, соединенный кроме того через стабилитрон 7 со входом первичного источ0 ника питани  8, Катод тиристора 5 соединен С управл ющим электродом через резистор 9, к которому также подключены токоогра- ничивающие резисторы 10 и 11. Резистор 10 согласно с напр жением стабилизации ста5 билитрона 7. Резисторы 12 и 13 включены в цепи без транзистора б и 1 соответственно. ПараллеЛьно стабилитрону 4 подключен шунтирующий транзистор 14 база которого соединена через резистор 15 с

0 выходом /стоком/ усилител , выполненного на полевом транзисторе 16, и подключенного своим истоком на источник опорного напр жени  - стабилитрон 17 с резистором 18, а затвором - на регулируемый вывод

5 резистивного делител  19 выходного напр жени , соединенного с выходом системы питани .

В базовую цепь транзистора 14 включены также резистор 20 и конденсатор 21.

0 Средн   точка источника опорного напр жени  17 и 18 соединена также с выходом системы питани  через диод 22.

Устройство работает следующим образом .

5 Ток, протекающий от источника посто нного тока 8 на выход системы, создает падение напр жени  на резистора 2 и 3, которое в сумме с напр жением эмиттер-базового перехода транзистора 1 сравнивает0 с  с напр жением на стабилитроне 4 и /в случае превышени установленной резисторами 2 и 3 нормы тока нагрузки/ ограничивают коллекторный ток транзистор 1 до этой нормы. Эта цель выполн ет функцию огра5 ничени  тока, но не выключает его из искро- безопасной цепи /фиг, 2, крива  А - если не учтено действие транзисторов 6 и 14/.

Втора  церь, включающа  резисторы 2, 12, 11, 9, регулирующий транзистор 6 и тиристор 5, при токах в пределах установленной нормы удерживает транзистор б и тиристор 5 в закрытых состо ни х. В случае возрастани  тока до критического состо ни , падением напр жени  на резисторе 2 транзистор 6 через резистор 12 отпираетс  и своим коллекторным током ограниченным резистором 11 открывает тиристор 5, который накоротко замыкает искробезопасную цепь системы и исключает в ней возможность искрообразовани . Сила тока, протекающего через тиристор 5, ограничиваетс  при этом транзистором 1 /фиг. 2, крива  Б, котора  справедлива если не учитываетс  действие транзистора 14/. Тогда на транзисторе 1 рассеиваетс  мощность равна  про- изведению тока ограничени  на напр жение источника посто нного тока 8. Нагрев транзистора 1 исключаетс  действием транзистора 14.

Аналогичное отключение тока в искро- безопасной цепи происходит при превышении напр жени  на источнике посто нного тока 8 Сверх допустимого уровн , задаваемого согласующим резистором 10. В этом случае открываетс  стабилитрон 7 и тиристор 5 через резистор 10.

Исключа  прин тое условие бездействи  транзистора 14 и св занных с ним цепей , рассматриваем полный вариант работы схемы по фиг, 1.

Источник опорного напр жени  создает напр жение, которое полевым транзистором 16 сравниваетс  с напр жением, снимаемым с резистивного делител  19 выходного напр жени  системы. Характеристика полевого транзистора 16 имеет отрицательное смещение напр жени  на затворе. В случае нарушени  баланса напр жений .транзистор 16 управл ет проводимостью эмиттер-коллектор тран- зисторз 14 и регулирует тем самым напр жение на выходе системы питани  посредством транзистора 1, обеспечива  тем самым требуемую жесткость вольт-амперной внешней характеристики системы /фиг. 2, крива  В/.

В случае короткого замыкани  на линии искробезопасной цепи или в момент срабатывани  тиристора 5, ток источника опорного напр жени  протекающий через стабилитрон 17 шунтируетс  диодом 22 и напр жение на стабилитроне 17 падает почти до нулевого уровн . Тогда, благодар  отрицательному смещению характеристики транзистора 16, он переходит в открытое состо ние и полностью открывает транзистор 14, который в свою очередь запирает ограничивающий транзистор 1, Протекание тока через транзистор 1 прекращаетс , что исключает его нагрев и повышает тем самым надежность работы системы питани 

, /фиг. 2, крива  Г перехода на Мин/. Кроме

того, уменьшаетс  ток. протекающий через

тиристор 5 до величины ограниченной рези5 стором 18, что также повышает надежность

работы тиристора.

Восстановление работоспособности системы выполн етс  отключением источника посто нного тока 8 и его повторным вклю- 0 чением, При этом могут иметь место два случа :

-на искробезопасной цепи короткое замыкание не устранено;

-на искробезопасной цепи короткое за- 5 мыкание отсутствует.

В обоих случа х тиристор 5 переходит в закрытое состо ние. В первом случае ток короткого замыкани  ограничиваетс  резистором 18 до безопасной дл  искрообразо0 вани  величины, а транзистор 1 находитс  в закрытом состо нии ввиду шунтировани  его базы транзистором 14, в результате ток от источника 8 не поступает невыход системы .

5 Во втором случае между величинами сопротивлений резистора 18 и внешней нагрузки устанавливаетс  такой баланс, при котором транзистор 16 начинает переходить из открытого в управл емое состо ние,

0 что влечет за собой включение в работу транзисторов 14 и 1 и ввод системы питани  в нормальный режим работы.

В результате объединени  в транзисторе 1 функций ограничени  и отсечки тока в

5 искробезопасной цепи, а также стабилизации в ней напр жени  достигаетс  повышение надежности взрывозащиты в услови х перенапр жени  в сети питани , токовой перегрузки и короткого замыкани .

Claims (1)

1. 0 Формула изобретени 

   Искробезопасна  система питани , содержаща  источ нйк посто нного тока, первый вывод которого через последовательно соединенные ограничительные резисторы

   5 и эмиттер-коллекторный переход первого транзистора соединен с первым выводом искробезопасной системы питани , источник опорного напр жени , выполненный на последовательно соединенных резисторе и

   0 стабилитроне и подключенный к выходу источника посто нного тока, средн   точка указанного источника опорного напр жени  через диод соединена с первым выводом резистивного делител  выходного

   5 напр жени , второй вывод которого подключен к второму выводу искробезопасной системы питани  и к второму выводу источника посто нного тока, регулирующий транзистор , эмиттер которого подключен к первому выводу источника посто нного тока , а база через первый резистор соединена со средней точкой ограничительных резисторов , шунтирующий транзистор, коллектор которого соединен с базой первого транзистора, второй, третий, четвертый и п тый резисторы, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности в услови х перенапр жени , токовой перегрузки и короткого замыкани , а также стабилизации выходного напр жени , в нее дополнительно введены тиристор, включенный между первым и вторым выводами искробе- Зопасной системы питани , усилитель, выполненный на полевом транзисторе, затвор которого соединен с регулируемым выводом резистивного делител  выходного на

   5

   пр жени  и через второй резистор подключен к базе первого транзистора и к аноду вновь введенного второго стабилитрона, катод которого соединен с эмиттером шунтирующего транзистора, первым выводом источника посто нного тока и через третий резистор подключен к базе шунтирующего транзистора и истоку полевого транзистора, сток которого соединен со средней точкой источника опорного напр жени , управл ющий электрод тиристора через последовательно соединенные четвертый резистор и вновь введенный третий стабилитрон соединен с первым выводом источника посто нного тока, а через п тый резистор - с коллектором регулирующего транзистора.

   1 rrtin

   Фиг. I