SU1104302A1 - Способ искрозащиты нелинейных нагрузок и устройство дл его реализации - Google Patents

Abstract

1. Способ искрозащиты нелинейных нагрузок, основанный на контроле тока в цепи и отключении нагрузки от источника, при достижении им определенной величины, отличающийс   тем, что, с целью обеспечени  искрозапдаты нелинейных нагрузок с большими пусковыми токами,- пусковому току придают колебательный характер и одновременно-ограничивают амплитуду колебаний тока на заданном искробезопасном уровне. 2. Устройство дл  искрозащиты нелинейных нагрузок,содержащее ключевой элемент, соединенный с блоком управлени , отличающеес  тем, что оно снабжено колебательным контуром, выполненным из последовательно соединенных индуктивного и емкостного элементов, при этом емкост (Л ный элемент подключен параллельно ключевому элементу, один конец индуктивного элемента подключен к выходу ключевого элемента, а другой конец  вл етс  выходом устройства.

Description

Изобретение относитс  к искробезопасным источникам питани  и предназначено дл  обеспечени  искрозащиты нелинейных нагрузок, например ламп накаливани  рудничных аккумул торных светильников, работающих во взрывоопасных средах,

Известен способ искро защиты рудничных аккумул торных светильнико;., сущность которого заключаетс  в огра ничении тока короткого замыкани  до искробезопасного значени  за счет искусственного увеличени  внутреннего сопротивлени  источника у .

Недостатком этого способа  вл ютс  большие потери энергии на внутреннем сопротивлении источника.

Известно устройство дл  реализации способа, ,в котором дл  ограничени  тока короткого замыкани  аккумул торные -батареи соединены высокоомными перемычками, а нагрузка подключена к батарее через плавкий предохранитель lj ,

Недостатком этого устройства  вл ютсл большие потери знергш1. на высокоомных перемычках аккумул торных батарей в нормальном 1 ежиме работы н при зар де бата5 ей, вследствие чего снижаетс  световой поток лампы и возрастает врем  зар да батарей.

Известен способ питани  энергоемких нагрузок, согласно которому контролируют ток в цепи и с помощью индуктивного датчика определ ют момент начала коммутационного разр да в цепи и воздействуют на быстродействующие ключи, установленные со стороны источника и нагрузки, при этом цепь отключаетс  при достижении током определенной величины за врем , меньшее времени формировани  минимально го  дра пламени, за счет чего исключаетс  возможность взрыва во взрывоопасных средах 2j..

Недостаток известного способа заключаь-тс н том, что при протекании в цепи пусковых токов, превышающих номинальные, которые имеют место при включении ламп накапливани , эти токи воспринимаютс  датчиком как нача- ло коммутационного процесса, вследствие чего происходит отключение нагрузки .

Известно устройство дл  реализации известного способа, в котором нагрузка включена последовательно с индуктивным датчиком и ключевым

элементом, представл ющими собой блок управлени , кроме того, источник питани  (выпр митель) шунтирован другим (тиристорным) ключом 3j,

При увеличении тока в цепи нагрузки индуктивный датчик че.рез узел искрозащиты отгслючает последовательный тиристорный ключ и включает параллельный тиристорный ключ, шунтирующий источник .на врем  отключени  нагрузки с помощью контактов реле.

Однако такое техническое решение не может быть полностью использовано дл  искрозащиты нелинейных нагрузок из-за того, что индуктивный датчик вырабатывает сигнал на отключение цепи нагрузки как при увеличении тока в цепи, вызванном коротким замыканием , так и при увеличении тока при включении нелинейной нагрузки (лампы накаливани ), обусловленном вольт-амперной характеристикой нелинейной нагрузки.

Кроме того, при обеспечении искрозащиты аккумул торных светильников нецелесообразно использовать шунтирующие ключи вследствие сокращени  срока службы аккумул торной батареи.

Цель изобретени  - обеспечение искрозащиты ИСТОЧРТИКОВ питани  нелинейных нагрузок с большими пусковыми токами.

Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу искрозащиты нелинейных нагрузок, основанному на контроле тока в цепи и отключении нагрузки от источника при достижении им,определенной величины, пусковому току придают колебательный характер и одновременно ограничивают амплитуду колебаний тока на заданном искробезопасном уровне.

1

Кроме того, устройство дл  искрозащиты нелинейных нагрузок, содержащее ключевой элемент, соединенный с блоком управлени , снабжено колебательным контуром, выполненным из последовательно соединенных индуктивного и GNiKocTHoro элементов, при этом емкостный элемент подключен параллельно ключевому элементу, один конец индуктивного элемента подключен к выходу ключевого элемента, а другой конец  вл етс  выходом устройства.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальна  схема этого устройства. Устройств(з дл  реализации способа содержит источник 1 питани , ключевой элемент (ключ) 2, соединенный последователыго с источником 1 питани , блок 3 управлени , вход которог подсоединен параллельно ключевому элементу 2, а выход подсоединен к управл ющей цепи ключа 2, к.олебатель ный контур 4, обеспечивающий колебательный характер пускового тока нагрузки , включенный последовательно с ключевым элементом 2 и нелинейной нагрузкой 5, и выключатель 6 на груз- ки, замыкающий цепь питани  нагрузки В качестве ключевого элемента 2 непользуетс  насыщенный транзистор. Блок 3 управлени  состоит из усилител  7 посто нного тока, на вход которого подаетс  падение напр жени  на ключе 2, и триггера 8 Шмитта, вхо которого подключен к выходу усилител  7 посто нного тока, а выход - к управл ющей цепи ключа 2, Колебатель ный контур А, обеспечивающий колебательный характер пускового тока, сое тоит из индуктивного элемента (индук тивности) 9, включенного последовательно с нагрузкой 5, и емкостного элемента (конденсатора) 10, пoдк DOченного параллельно ключу 2. Усилитель 7 посто нного тока выполнен на транзисторе 11 и включает в себ  резистор 12. Триггер 8 Шмитта включает в себ  транзистор 13 и резистор 1А. Сущность способа заключаетс  в следующем. В статическом режиме блок 3 управ лени  ключом при увеличении тока в цепи нагрузки до определенной величины Зрр (1,2-1,5)3 цд переводит ключ 2 в выключенное состо ние и тем самым отключает нагрузку 5 от источника 1 питани . При первоначальном включении нагрузки, когда в цепи дей ствует пусковой ток, значительно пре вышающий номинальный, колебательный контур 4 измен ет характер пускового тока: он придает ему колебательный характер, причем мгновенное значение тока мен етс  в пределах от нул  до ранее определенного значени . Колебательный контур А поддерживает такой характер тока в течение переходного процесса в нагрузке 5, например разогрева нити накаливани  лампы светильника. По окончании пере ходного процесса колебани  в цепи cphiBfiHTcn и схема переходит и статический режим pafioTM, тогда KojioCiaтельный контур 4 не оказывает на работу схемы никакого вли ни . Пример устройства дл  реапизации приведенного способа и принцип его функционировани . При включении выключател  6 нагрузка 5 (лампа накаливани  Р 3,751+0 ,5, и 3,75 В; П 1 А) находитс  в холодном состо нии и ее сопротивление минимально (,40 Ом). Колебательный контур, образованный индуктивностью 9 ( мкГн. Q 40), конденсатором 10 (,047 мкФ) и активным сопротивлением нагрузки 5,  вл етс  нагрузкой ключа 2, выполненного на транзисторе типа КТ837К, напр жение насыщени  которого составл ет 0,1-0,15 В при 3 1 Л, И имеет добротность , достаточную дл  возникнове-, ни  в замкнутой цепи (ключ 2 - усилитель . 7 посто нного тока - триггер 8 Шмитта) колебаний, поэтому пусковой ток носит колебательный- характер. Частота колебаний составл ет примерно 130 кГц. Мгновенное значение пускового тока не превышает ранее указанного значени JCP 1,5 А, так как при достижении этого значени  напр жение на транзисторе 2 увеличиваетс  до такой величины, при которой выходное напр жение усилител  7 посто нного тока, выполненного на транзисторе типа т08А, устанавливает триггер Шмитта в такое состо ние, когда транзистор 13 закрыт, и, следовательно, ключ 2 также закрыт. Но вследствие высокой добротности контура 5, 9 и 10 напр жение на транзисторе 2 носит колебательньй характер, и поэтому при уменьшении напр жени  на нем, а следовательно, и на выходе усилител  7 посто нного тока, триггер Шмитта 8 возвратитс  в исходное состо ние, когда транзистор 13, а следовательно , и ключ 2 открыт. Такой характер пускового тока имеет место до тех пор, пока добротность контура 5, 9 и 10 за счет увеличени  сопротивлени  нагрузки 5 по мере разогрева (Rp,,75 Ом) не уменьшитс  до такой величины, при которой колебани  в цепи сорвутс  и схема перейдет в статический режим, при котором транзистор 2 открыт и через нагрузку 5 протекает рабочий ток. Насыщенное состо ние транзистора 2 обеспечиваетс  при токе базы ие менее 25 мА, который устанавливаетс  резистором 14. Дл  защиты от токов короткого заьшкани  при повреждении шнура светильника индуктивность 9 располагают на выходе линии питани , например S фаре светильника. При достижении током значени Оср. А (величина регулируетс  резистором 12), нагрузг а отключаетс  ключом 2 от источника за 2 мкс. При этом, если короткое замыкание в шнуре светильника про исходит в момент включени  то индуктивность 9 оказываетс  зашунтированной , колебани  в цепи срьшаютс  и схе ма отключает нагрузку от источника. Дл  повторного включени  схемы необходимо устранить причину, вызвавшую увеличение тока в цепи, разомкнуть цепь выключателем 6 дл  того, чтобы падение напр жени  на транзисторе 2 уменьшилось до нул , и только тогда блок 3 управлени  ключом переведет транзистор 13 в открытое состо ние . Схема готова к включению. Наличие колебательного контура, обеспечивающего колебательный характер пускового тока, позвол ет исключить срабатывание узла искрозащнты при действии в цепи пусковых токов, значительно превышающих номинальные, и, следовательно, применить искрозащиту при питании нелинейных нагрузок, например, в рудничных аккумул торных светильниках. В результате обеспечени  рудничйых светильников йскрозащитой будет исключена возможность взрыва в опасных средах вследствие искрени  в шнуре светильника в аварийных режимах. Кроме того, наличие искрозащиты позвол ет увеличить мощность лампы светильника, что улучшит услови  труда во взрывоопасных средах.

Фиг.г

Claims (2)

1. Способ искрозащиты нелинейных нагрузок, основанный на контроле тока в цепи и отключении нагрузки от ’ источника, при достижении им определенной величины, отличающ и йс я тем, что, с целью обеспечения искрозащиты нелинейных нагрузок с большими пусковыми токами, пусковому току придают колебательный характер и одновременно ограничивают амплитуду колебаний тока на заданном искробезопасном уровне.

2. Устройство для искрозащиты нелинейных нагрузок,содержащее ключевой элемент, соединенный с блоком управления , отличающееся тем, что оно снабжено колебательным контуром, выполненным из последовательно соединенных индуктивного и емкостного элементов, при этом емкостный элемент подключен параллельно ключевому элементу, один конец индуктивного элемента подключен к выходу ключевого элемента, а другой конец является выходом устройства.