Изобретение относитс к искробезопасным источником питани устройств автоматики, телемеханики; св зи, работающих во взрывоопасных средах на угольных шахтах,и может быть использовано также в нефтегазовой и химической промыншенности. Известен искробезопасный источник питани , содержащий источник ЭДС, блок автоматического повторного включени , вспомогательный тиристор, шунтирующий тиристор, измерительный резистор и датчик начала разр да. Источник ЭДС, измерительный резистор и датчик начала разр да включены последовательно с нагрузкой, вспомогательный и шунтирующий тиристоры подключены параллельно нагрузке, причем управл югций электрод вспомогательного тиристора подключен к измерительному резистору, а управл ющий электрод шун тирующего тиристора - к датчику начал разр да l . Недостатком известного устройства вл етс возможность его работы только в цеп х с сосредоточенными индуктивными элементами, обеспечение искро безопасности которых достигаетс использованием высокоэффективных искрозащитных шунтов. Это ограничивает возможность применени данного устройства в электрических цеп х с длинными лини ми св зи, так как при коммутации цепи магнитна энерги , запасенна в 35 линии, полностью вьщел етс в электри-t ческом разр де, что приводит к существенному снижению допустимой искробезопасной мощности.This invention relates to an intrinsically safe source of power for automation, remote control devices; communication, working in explosive atmospheres in coal mines, and can also be used in the oil and gas and chemical industries. An intrinsically safe power source is known, which contains an EMF source, an automatic reclosing unit, an auxiliary thyristor, a shunt thyristor, a measuring resistor, and a discharge start sensor. The EMF source, the measuring resistor and the start-of-discharge sensor are connected in series with the load, the auxiliary and shunt thyristors are connected in parallel to the load, and the control electrode of the auxiliary thyristor is connected to the measuring resistor, and the control electrode of the shunt thyristor to the discharge start sensor l. A disadvantage of the known device is the possibility of its operation only in circuits with concentrated inductive elements, the provision of sparkle safety of which is achieved using highly efficient spark protection shunts. This limits the possibility of using this device in electrical circuits with long lines of communication, since when switching a circuit, magnetic energy stored in 35 lines is completely electrically charged, which leads to a significant reduction in the permissible intrinsically safe power.
Наиболее близким к предлагаемому 40 по своей технической сущности и достигаемому эффекту вл етс искробезопасный источник питани , содержащий и :точник ЭДС выпр мленного тока, ограничительный резистор ,последователь-:45 ньм ключевой элемент, шунтируниций тиристор , вспомогательный тиристор,, ка-год которого подключен к измерительному резистору, датчик начала разр да с формирователем управл ющего сиг- 50 нала, нагрузку и пороговый элемент, причем источник ЭДС выпр мленного тока , измерительный резистор, последовательньм ключевой элемент и датчик начала разр да включены последователь-55 но с нагрузкой, вспомогательный н щунтирующий тиристоры подключены параллельно нагрузке, выход формироватиристор , вспомогательный тиристор, катод которого подключен к измерительному резистору, датчик начала разр да с формирователем управл ющего сигнала, нагрузку и пороговый элемент причем источник ЭДС выпр мленного тока , измерительный резистор, последовательный ключевой элемент и датчик начапа разр да включены последовательно с нагрузкой, вспомогательный и шунтирующий тиристоры подключены параллельно нагрузке, выход формировател управл ющего сигнала присоединен к управл ющему электроду шунтирующего тиристора, он дополнительно снабжен вторьм ограничительным резистором, BTop№d пороговым элемектом и диодом, а последовательньм ключевой элемент выполнен в виде транзистора, при этом эмиттер транзистора через защит ый диод в пр мом направлении соединен с измерительным резистором, а его база через ограничительньи резистор подподключена к положительному полюсу источника ЭДС н к катоду порогового элемента5 выполненного в виде стабилитрона , анод которого включен между измерительным резистором и отриц тел управл ющего сигнала присоединен к управл ющему электроду шунтирующего тиристора 2j, Однако известное устройство имеет р д недостатков, которые снижают допустимую величину искробезопасной мощности. К ним относитс сравнительно большое врем отключени последовательного ключевого элемента, обусловленное использованием тиристора со схемой принудительного запирани , наличие измерительного резистора в цепи управлени вспомогательного тиристора , что увеличивает потери и снижает КПД источника. Б цеп х выпр мленного тока известное устройство ограничивает возможность перехода на повышенное напр жение питани , которое- наиболее выгодно использовать с точки зрени повышени искробезопасной мощности при большой длине линии св зи. Цель изобретени - повышение искробезопасной мощности в цеп х с длинными лини ми св зи. Цель достигаетс тем, что искробезопасный источник питани , содержащий источник ЭДС выпр мленного тока, ограничительный резистор, последователь„ ключевой .элемент, шунтирующий тельным полюсом источника ЭДС, катод стабилитрона второго порогового элемента включен между коллектором транзистора и датчиком контрол нача ла разр да, а его анод соединен с уп равл ющим переходом вспомогательного тиристора и через второй ограничител ный резистор подключен к катоду защи ного диода и к катоду вспомогательного тиристора. На чертеже представлена cjceMa предлагаемого искробезопасного источ ника питани . йскробезопасный источник питани содержит источник 1 ЭДС выпр мленног тока, ограничительный резистор 2, шунтирующий тиристор 3, вспомогательный тиристор 4, датчик 5 начала разр да с формирователем 6 управл ющего сигнала и нагрузку 7. Йскробезопасный источник питани содержит также последовательный ключевой элемент, выполненный на транзисторе 8, защитньш диод 9 в цепи эмиттера, резисторе 10 и стабилитрон 11, в цепи базы транзистора, порогового элемента на стабилитроне 12 и ограничительный резистор 13, тирис тор 14 и разв зывающий диод 15, предусмотренные дл автоматического пов торного включени . При этом источник 1 ЭДС выпр мленного тока, ограничительный резистор 2, последовател ный ключевой элемент 8, датчик 5 начала разр да включены последовательно с нагрузкой 7. Вспомогательный 4 и шунтирующий 3 тиристоры подключены параллельно нагрузке. Выход формировател 6 управл ющего сигнала присоединен к управл ющему электроду шунтирукмцего тиристора 3. Эмиттер транзистора 8 через защитный диод 9 в пр мом направлении соединен с измеритгльным резистором 2, а его база через резистор 10 подключена к положительному полюсу источника 1 ЭДС и к катоду стабилитрона 11 первого порогового элемента, анод которого вкл чен между ограничительным резистором 2 и отрицательным полюсом источника 1 ЭДС, Катод стабилитрона 12 второго порогового элемента включен между кол лектором транзистора 8 и датчиком 5 контрол начала разр да. Анод этого стабилитрона соединен с управл ющим переходом вспомогательного тиристора 4 и через резистор порогового элемента подключен к катоду защитног диода 9, к катоду вспомогательного тиристора 4 и к аноду разв зывающего диода 15. Катод разв зывающего диода 15 соединен с управл кицим электродом тиристора 14 устройства автоматического повторного включени , подключенного на входе; выпр мител . Устройство работает следующим образом . При номинальной нагрузке падение коллекнапр жени на сопротивлении тор-эмиттерного перехода транзистора 8. меньше напр жени стабилизации стабилитрона 12, вспомогательньш тиристор 4 закрыт, а нагрузка 7 обтекаетс номинальным током. Рабоча точка находитс на пологом участке коллекторной характеристики транзистора 8, вследствие чего транзистор существенно ослабл ет переменную составл ющую и незначительно посто нную составл ющую, т.е. обеспечивает небольшие значени пульсации выпр мленного напр жени на нагрузке. При коротком замыкании на выходе источника питани или внешней искробезопасной цепи резко возрастает падение напр жени на измерительном резисторе 2. Положительный потенциал на базе транзистора 8, снимаемый со стабилитрона 11, уменьшаетс , что обусловливает его ускоренное запирание . Запирающийс транзистор своим опротивлением ограничивает разр дный ток конденсатора сглаживающего фильтра , тем самым ограничива энергию, выде н цуюс в разр де замыкани . В момент, когда падение напр жени на коллекторном переходе транзистора 8 увеличиваетс до напр жени стабнлиз цин стабилитрона 12, включаетс вспомогательный тиристор 4, который шунтирует выход источника питани схемы. При этом снимаетс напр жение с перехода база-эмиттер транзистора 8 и он полностью запираетс , обесточива тем самым цепь питани нагрузки. Конденсатор сглаживающего фильтра разр жаетс через вспомогательный тиристор 4, и одновременно вследствие падени напр жени на резисторе 2 через диод 15 включаетс тиристор 14, с помощью которого осуществл етс восстановление нормального режима работы устройства . Диод 9 защищает переход базаэмиттер транзистора 8 от пробо , а высокоомный резистор 10 ограничивает базовый ток этого транзистора. При разрыве цепи на измерительном дросселе датчика 5 начала разр да вырабатываетс управл ющий сигнал, который через формирователь 6 поступает на управл к ций переход шунтирующего тиристора 3. В этом случае увеличиваетс падение напр жени на коллектор-эмиттерном переходе транзистора 8, и включаетс вспомогательный тиристор 4. В результате транзистор 8 запираетс , ограничива тем самым выделение на разр дном промежутке магнитной энергии, запасенной в линии св зи. Суммарное врем отключени искрозащиты после выделени коммутационног сигнала определ етс только временем включени шунтирующего и вспомо -ательного тиристоров. Поэтому ее велиг чина меньше времени отключени известных устройств искрозащиты, в которых последовательный ключ выполнен на тиристоре. Восстановление нормального режима работы происходит так же, как при срабатывании искрозащиты от короткого замыкани . Следовательно, повышение полезной искробезопасной мощности в нагрузке достигаетс за счет ограничени энергоотдачи из распределенной индуктивности линии, ускорени времени отключени внешней искробезопасно цепи, снижени потерь на активных сопротивлени х источника, возможностью перехода на повьпаенное напр жение и меньшей величиной пульсации выпр мленного тока. Преимуществом предлагаемого источника питани вл етс сокращение времени отключени его от нагрузки при коротком замьшании в линии св зи, использовании повышенного напр жени , снижение коэффициента пульсации, а следовательно, увеличении КПД. Указанные преимущества позвол ют сущес твенно увеличить уровень искробезопасной мощности на выходе линии св зи за счет снижени потерь на активном сопротивлении линии и увеличени КПД самого источника питани .The closest to the proposed 40 in its technical essence and the achieved effect is an intrinsically safe power source containing: a rectified current EMF point, a limiting resistor, a sequence-: 45 nm key element, a shunting thyristor, an auxiliary thyristor, the year of which is connected to the measuring resistor, the sensor of the beginning of the discharge with the driver of the control signal 50, the load and the threshold element, with the source of the electromotive voltage of the rectified current, the measuring resistor, the key element The sensor and the start sensor are connected with a 55-sequence but with a load, the auxiliary and shunting thyristors are connected in parallel to the load, the output of the formatiristor, the auxiliary thyristor, the cathode of which is connected to the measuring resistor, the start-of-discharge sensor with the driver of the control signal, the load and the threshold element source of electromotive voltage of rectified current, measuring resistor, serial key element and discharge start sensor are connected in series with the load, auxiliary and shunt tyri The tori are connected in parallel to the load, the output of the control signal generator is connected to the control electrode of the shunt thyristor, it is additionally equipped with a second limiting resistor, BTop№d with a threshold element and a diode, and the key element is designed as a transistor, and the emitter of the transistor through a protective diode in the forward direction is connected to the measuring resistor, and its base is connected via a limiting resistor to the positive pole of the EMF source n to the cathode of the threshold element 5 v Executed in the form of a zener diode, the anode of which is connected between the measuring resistor and the negative signal of the control signal is connected to the control electrode of the shunt thyristor 2j. However, the known device has a number of disadvantages that reduce the permissible amount of intrinsically safe power. These include a relatively long turn-off time of a sequential key element, due to the use of a thyristor with a forced locking circuit, the presence of a measuring resistor in the control circuit of the auxiliary thyristor, which increases losses and reduces the efficiency of the source. With rectified current circuits, the known device limits the possibility of switching to an increased supply voltage, which is most advantageous to use from the point of view of increasing the intrinsically safe power with a long communication line. The purpose of the invention is to increase the intrinsically safe power in chains with long lines of communication. The goal is achieved by the fact that an intrinsically safe power source containing a source of electromotive voltage of rectified current, a limiting resistor, a follower key element, a shunt pole of the EMF source, a cathode diode of the second threshold element is connected between the collector of the discharge transistor and The anode is connected to the control transition of the auxiliary thyristor and through the second limiting resistor is connected to the cathode of the protection diode and to the cathode of the auxiliary thyristor. The drawing shows cjceMa of the proposed intrinsically safe power supply. Intermittent power supply contains 1 source of electromotive voltage, rectified current, limiting resistor 2, shunt thyristor 3, auxiliary thyristor 4, start discharge sensor 5 with control signal generator 6 and load 7. Intermediate-safe power supply also contains a serial key element made on a transistor 8, a protective diode 9 in the emitter circuit, a resistor 10 and a zener diode 11, in the base circuit of a transistor, a threshold element on the zener diode 12 and a limiting resistor 13, a thyristor 14 and a switching diode 15, provide for Motrennye for automatic reversing. At the same time, the source 1 of the electromotive voltage of the rectified current, the limiting resistor 2, the serial key element 8, the start-of-discharge sensor 5 are connected in series with the load 7. Auxiliary 4 and shunt 3 thyristors are connected in parallel with the load. The output of the driver 6 of the control signal is connected to the control electrode of the shunt thyristor 3. The emitter of the transistor 8 through the protective diode 9 in the forward direction is connected to the measuring resistor 2, and its base through the resistor 10 is connected to the positive side of the Zener diode 11 the first threshold element whose anode is connected between the limiting resistor 2 and the negative pole of the source 1 EMF, the cathode of the Zener diode 12 of the second threshold element is connected between the collector of transistor 8 and the sensor ohm 5 control start onset. The anode of this Zener diode is connected to the control transition of the auxiliary thyristor 4 and connected through the resistor of the threshold element to the cathode of the protective diode 9, to the cathode of the auxiliary thyristor 4 and to the anode of the dissipating diode 15. The cathode of the dissipating diode 15 is connected to the control of the electrode of the thyristor 14 of the automatic device reclosing connected at the input; straightened The device works as follows. At rated load, the collection voltage drop on the resistance of the torus-emitter junction of the transistor 8. is less than the stabilization voltage of the Zener diode 12, the auxiliary thyristor 4 is closed, and the load 7 flows around the nominal current. The operating point is on the sloping portion of the collector characteristic of the transistor 8, as a result of which the transistor substantially weakens the variable component and the slightly constant component, i.e. provides small values of the ripple of the rectified voltage on the load. During a short circuit at the output of the power supply or an external intrinsically safe circuit, the voltage drop across the measuring resistor 2 sharply increases. The positive potential at the base of the transistor 8 taken from the zener diode 11 decreases, which causes its accelerated locking. The locking transistor, by its resistance, limits the discharge current of the smoothing filter's capacitor, thereby limiting the energy released into the discharge circuit. At the moment when the voltage drop across the collector junction of the transistor 8 increases to the voltage of the zener diode 12, the auxiliary thyristor 4 is turned on, which shunts the output of the power supply of the circuit. In this case, the voltage is removed from the base-emitter junction of transistor 8 and it is completely locked up, thereby de-energizing the power supply circuit of the load. The capacitor of the smoothing filter is discharged through the auxiliary thyristor 4, and at the same time, due to the voltage drop on the resistor 2, through the diode 15 the thyristor 14 is turned on, with the help of which the normal operation of the device is restored. Diode 9 protects the transition of the base emitter of the transistor 8 from the breakdown, and the high-resistance resistor 10 limits the base current of this transistor. When the circuit is broken at the measuring throttle of the start-of-discharge sensor 5, a control signal is produced, which through the driver 6 goes to the control of the transition of the shunt thyristor 3. In this case, the voltage drop at the collector-emitter junction of the transistor 8 turns on, and the auxiliary thyristor 4 turns on As a result, the transistor 8 is locked, thereby limiting the discharge in the discharge gap of the magnetic energy stored in the communication line. The total time of switching off the spark protection after the extraction of the switching signal is determined only by the turn-on time of the shunt and auxiliary thyristors. Therefore, its magnitude is less than the disconnection time of the known spark protection devices, in which the serial key is made on the thyristor. Restoration of normal operation occurs in the same way as when a short-circuit spark protection is triggered. Consequently, an increase in the useful intrinsically safe power in the load is achieved by limiting the energy transfer from the distributed inductance of the line, speeding up the time of the external intrinsically safe disconnection of the circuit, reducing losses on the active resistances of the source, the possibility of switching to ripple voltage and a lower ripple current. The advantage of the proposed power source is a reduction in the time of its disconnection from the load during short-circuiting in the communication line, the use of increased voltage, a decrease in the ripple factor, and, consequently, an increase in efficiency. These advantages allow to significantly increase the level of intrinsically safe power at the output of the communication line by reducing losses on the active resistance of the line and increasing the efficiency of the power supply itself.