SU1305398A1 - Способ искробезопасного дистанционного питани и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к системам дистанционного питани  и предназначено дл  безопасной передачи эл.энергии от источника питани  (ИП) 1 через кабельную линию 3 к нагрузке 4 на предпри ти х со взрывоопасной атмосферой. Цель изобретени  - повышение передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечени  искрога- шени  дугового разр да (ДР) 19. Дл  этого в момент возникновени  коммутаций , регистрируемый датчиком 2 начала коммутации, производ т частичный разр д источника электрических разр дов , например, конденсатора 5, встречно току ДР 19. В случае сохранени  последнего конденсатор 5 доза- р жают до напр жени  ИП 1 за врем , меньшее времени формировани  мини- - мального  дра пламени. Затем вновь производ т частичный разр д конденсатора 5. Указанные действи  повтор ют до полного гашени  ДР 19. Дл  осуг ществлени  способа датчик 2 подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-генератоS (Л со о ел со со ОС Риг.1

Description

pa 8. Выход последнего соединен с входом эммитерного повторител  9, соединенного с базой транзистора (Т) 10 первого транзисторного ключа. Повторитель 9 осуществл ет электрическую разв зку между блокинг-генера- тором. 8 и Т 10. При открытом Т 10

1

Изобретение относитс  к системам дистанционного питани , предназначенным дл  безопасной передачи электрической энергии от источника питани  к нагрузке на предпри ти х со взрывоопасной атмосферой .

Целью изобретени   вл етс  повыше ние передаваемой искробезопасной мощности путем обеспечени  искрога- шени  дугового разр да при аварийной коммутации независимо от длительности дугового разр да.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - эпюры работы устройства.

Сущность способа искробезопасного дистанционного питани  состоит в том, что в момент возникновени  коммутации производ т частичный разр д источника электрических зар дов, например , конденсатора встречно току дугового разр да, при этом в случае сохранени  последнего конденсатор дозар жают до напр жени  источника питани  за врем , меньшее времени формировани  минимального  дра пламени , затем вновь производ т частичный разр д конденсатора и указанные действи  повтор ют до полного гашени  дугового разр да.

Сущность предлагаемого способа по сн етс  эпюрами (фиг. 2): а - величина напр жени  и последователь- ного ключа, производ щего энергетическую разв зку источника питани  от конденсатора и линии св зи; б - диаграмма Цц. импульсной работы управл емых вентилей быстродействующего ключа; в - временна  диаграмма напр жени  U(j на конденсаторе быстродействующего ключа; г - временна  диаграмма тока 1р, разр да конден

398

ток разр да конденсатора 5 пропускает Т 14 второго ключа навстречу току ДР 19. Сигналом с датчика 2 подцер- живае.тс  закрытое состо ние Т 16 третьего ключа, что позвол ет посто нно изолировать ИИ 1 на врем  существовани  ЭЛ;ДУГИ. 2 с.п. ф-ЛЫ, 2 ИЛ.

5

0

5

0

сатора быстродействующего ключа; д - ток Ig дугового разр да в линии св зи; е - временна  диаграмма ре-- зультирующего: тока Ipg, I,-Icp в i линии. Диаграммы построены во временных интервалах в. момент начала возникновени  дуги в линии и t, - момент гащени  дуги в линии. Врем  запаздывани  срабатывани  быстродействующего ключа и врем  прохождени  сигнала по линии считают равными нулю, tj - врем  дозар да конденсатора.

В момент tj, возникает дуга в линии. Одновременно производ т энергетическую изол цию источника питани  от конденсатора по линии (фиг. 2а). Конденсатор , предварительно зар женный до уровн  источника питани , разр жают не полностью, а до величины йрр(диаграмма в). При этом ток разр да конденсатора направлен навстречу току дугового разр да, образованного разр дом емкости линии св зи (диаграммы д и е). Если после первого импульса тока разр да конденсатора дуга не погасла , конденсатор дозар жают до напр жени  источника питани  (диаграмма в), за врем , меньшее времени формировани  минимального  дра пламени, чтобы в момент доразр да конденсатора не могло сформироватьс  минимальное  дро пламени, привод щее к взрыву . Затем снова конденсатор разр жают не полностью (диаграмма г). Ука5 занные действи  производ т др момента гашени  дугового разр да.

Устройство (фиг. 1) содержит источ ник 1 питани , датчик 2 начала коммутации , кабельную линию 3 подключенную к нагрузке 4, конденсатор 5, вклю ченный в диагональ быстродействующего ключа, вьтолненного в виде моста.

31305398

Выход датчика 2 начала коммутации подключен через транзисторный усилитель 6 и оптрон 7 к входу блокинг-ге нератора 8, выход которого соединен с .входом эмиттерного .повторител  9. 5 К выходу последнего подключена база транзистора 10 первого транзисторного ключа , коллектор которого подключен к положительной обкладке конденсатора 5 и одному из выводов первого О резистора 1 1 ,. второй вывод которого подключен к катоду первого диода 12, анод которого соединен с положительным зажимом источника 1 питани , втодействуюшего ключа и транзистор 10 открываетс .

Эмиттерный повторитель 9 осуществл ет электрическую разв зку между блокинг-генератором 8 и транзистором 10, При отсутствии эмиттерного повторител  коллекторна  обмотка трансформатора блокинг-генератора шунтируетс  диодом 12 моста, что вызывает нарушение работы блокинг-генератора . Одновременно с открыванием транзистора усилител  6 база дополнительного транзистора 16 подключаетс  к минусовому зажиму источника 1

20

рой резистор 13 включен между минусо- 5 питани  и транзистор 16 закрываетс . вым зажимом источника питани  и базой транзистора 14 второго транзисторного ключа, к которой также под- ключен один из выводов третьего резистора 15, второй его вывод подключен к коллектору транзистора 14, входу датчика 2 начала коммутации и эмиттеру дополнительного транзистора 16, коллектор которого соединен с положительным зажимом источника 1 питани , а база подключена к коллектору транзистора транзисторного усилител  6 и одному из выводов четвертого резистора 17, другой вывод которого подключен к положительному зажиму источника 1 питани . Эмиттер транзистора 14 соединен с отрицательной обкладкой конденсатора 5 и ано30

При открытом транзисторе 10 положительна  обкладка конденсатора 5 подсоедин етс  к минусовой шине источника питани . Диод 18 закрываетс  и через резистор 13 и переход база- эмиттер транзистора 14 проходит ток разр да конденсатора 5, подготавлива  транзистор 14 к открыванию. Бсле- 25 дствие того, что положительна  обклад ка конденсатора 5 подключаетс  через кабельную линию 3 и сопротивление дугового разр да 19 к коллектору тран зистора 14, последний открываетс , пропуска  ток разр да конденсатора 5 навстречу току разр да 19 электрической дуги. Во врем  паузы между импуль сами блокинг-генератора, когда транзистор блокинг-генератора закрыт, транзисторы 14 и 10 моста также закрываютс . Конденсатор 5 начинает вновь зар жатьс  через диоды 12 и 18 и резистор 11 от источника 1 питани . Если в случае первого неполного разр да конденсатора дуга не погасла, датчик начала коммутации продолжает выдавать сигнал, поддержива  открытое состо ние усилител  6, и тем самым сохран ет закрытое состо ние транзистора 16, что позвол ет посто нно изолировать источник 1 питани  на врем  существовани  электрической дуги . Работа блокинг-генератора продолжаетс . После паузы снова поступает второй импульс тока и в соответствии с описанным процессом по его сигна лу конденсатор 5 снова начинает разр жатьс  на дуговой разр д. Процесс повтор етс  до момента полного гашени  дуги, после чего датчик 2 начала коммутации перестает вьщавать сигнал на базу транзистора усилител  6. Последний возвращаетс  в исходное закрытое состо ние. Через светоди

дом второго диода 18, катод которого подключен к отрицательному зажиму источника питани . Стрелками показано возникновение аварийного дугового разр да 19 между приводами линии 3.

Устройство работает следующим образом.

В кабельной линии 3 по разным причинам могут возникать различные коммутации, в том числе и аварийные, образующие электрическую дугу. Датчик 2 начала коммутации,  вл  сь вы- /сокочастотным фильтром, реагирует только на аварийные коммутации. Высокочастотный сигнал, выпр мленный фильтром, поступает на базу первоначально закрытого транзистора усилител  6, открывает фотодиод диодного оптрона 7, пропуска  через него ток источника 1 питани  на базу транзистора блокинг-генератора 8. Блокинг- генератор начинает генерировать импульсы , которые через эмиттерный повторитель 9 передаютс  на базу первого транзистора 10 моста быстродействуюшего ключа и транзистор 10 открываетс .

Эмиттерный повторитель 9 осуществл ет электрическую разв зку между блокинг-генератором 8 и транзистором 10, При отсутствии эмиттерного повторител  коллекторна  обмотка трансформатора блокинг-генератора шунтируетс  диодом 12 моста, что вызывает нарушение работы блокинг-генератора . Одновременно с открыванием транзистора усилител  6 база дополнительного транзистора 16 подключаетс  к минусовому зажиму источника 1

0

5 питани  и транзистор 16 закрываетс .

0

5

При открытом транзисторе 10 положительна  обкладка конденсатора 5 подсоедин етс  к минусовой шине источника питани . Диод 18 закрываетс  и через резистор 13 и переход база- эмиттер транзистора 14 проходит ток разр да конденсатора 5, подготавлива  транзистор 14 к открыванию. Бсле- 5 дствие того, что положительна  обкладка конденсатора 5 подключаетс  через кабельную линию 3 и сопротивление дугового разр да 19 к коллектору транзистора 14, последний открываетс , пропуска  ток разр да конденсатора 5 навстречу току разр да 19 электрической дуги. Во врем  паузы между импульсами блокинг-генератора, когда транзистор блокинг-генератора закрыт, транзисторы 14 и 10 моста также закрываютс . Конденсатор 5 начинает вновь зар жатьс  через диоды 12 и 18 и резистор 11 от источника 1 питани . Если в случае первого неполного разр да конденсатора дуга не погасла, датчик начала коммутации продолжает выдавать сигнал, поддержива  открытое состо ние усилител  6, и тем самым сохран ет закрытое состо ние транзистора 16, что позвол ет посто нно изолировать источник 1 питани  на врем  существовани  электрической дуги . Работа блокинг-генератора продолжаетс . После паузы снова поступает второй импульс тока и в соответствии с описанным процессом по его сигна лу конденсатор 5 снова начинает разр жатьс  на дуговой разр д. Процесс повтор етс  до момента полного гашени  дуги, после чего датчик 2 начала коммутации перестает вьщавать сигнал на базу транзистора усилител  6. Последний возвращаетс  в исходное закрытое состо ние. Через светоди0

5

0

5

51

од оптрона 7 не проходит ток. Ответна  часть диодного оптрона 7 в цепи базы транзистора блокинг-генератора 8 закрываетс  и блокинг-генератор останавливаетс . Транзисторы 14 и 10 моста закрываютс . Дополнительны транзистор открываетс  током через резистор 17, схема возвращаетс  в исходное состо ние и на нагрузку 4 начинает поступать ток от источника 1 питани . Длительность импульса блокинг-генератора выбираетс  такой чтобы конденсатор мог paзp диtьc  примерно на 30%.Длительность паузы между импульсами выбираетс  много меньше времени формировани   дра , пламени, формула изобретени

1. Способ искробезопасного дистационного питани , основанный на изол ции поврежденной линии электропередачи от источника питани  в момен возникновени  аварийной коммутации и разр да предварительно зар женног до уровн  ЭДС источника питани  источника электричес сих зар дов встречно току дугового разр да аварийной коммутации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  передаваемой искробезопасной .мощности путем обеспечени  искрогашени  дугового разр да при аварийной коммутации независимо от длительности дугового разр да, в момент возникновени  коммутации производ т частичный разр д источника электрических зар дов, пр этом в случае сохранени  дугового разр да источник электрических зар  дов дозар жают до уровн  ЭДС источ

ника питани  за врем , меньшее времени формировани  минимального  дра пламени, затем вновь производ т час- .тичный разр д источника электрических зар дов и указанные действи  производ т до полного гашени  дугового разр да

2, Устройство искробезопасного дистанционного питани , содержащее

источник питани , датчик начала коммутации , кабельную линию, нагрузку, конденсатор, быстродействующий ключ, вьшолненный в виде моста, в два противоположных плеча которого включены диоды, а в два других - управл емые ключевые элементы, при этом анод первого диода соединен с положительным зажимом источника питани , катод второго диода соединен с от- дицательным зажимом источника питани ,- а анод второго диода подключен

к минусовой обкладке конденсатора,, отличающеес  тем, что в него введены блокинг-генератор, эмиттерный повторитель, диодный оптрон, транзисторный усилитель, четыре резистора и дополнительный транзистор , причем управл емые ключевые элементы вьшолнены в виде транзисторных ключей, эмиттер транзистора первого транзисторного ключа подключен к минусовой обкладке конденсатора, а коллектор его - к плюсовому вьгеоду конденсатора и одному из выводов первого резистора, база транзистора второго транзисторного ключа через второй резистор подключена к минусовому зажиму источника питани , а через третий резистор - к коллектору этого транзистора, эмиттеру дополнительного транзистора и датчику начала коммутации, другой вывод первого резистора соединен с катодом первого диода, база транзистора первого транзисторного ключа подключена к выходу эмиттерного повторител , выход датчика начала коммутации подключен к входу транзисторного усилител , выход которого через диодный оптрон соединен с входом блокинг-генератора , выход которого подключен к входу эмиттерного повторител , а база дополнительного транзистора соединена с коллектором транзистора транзисторного усилител  и через четвертый резистор подключена к гтлюсо- вому зажиму источника питани .

Wc,6

to

t.

fj

fUcoem.

:л

/Т

0

Составитель Г.Нунупаров Редактор Л.Лангазо Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 1А09/32 Тираж АЗОПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  на., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул. Проектна , 4

E

СЯ

JV

t 0X/2.2

Claims (2)

1. Способ искробезопасного дистанционного питания, основанный на изоляции поврежденной линии электропередачи от источника питания в момент возникновения аварийной коммутации и разряда предварительно заряженного до уровня ЭДС источника питания источника электрических зарядов встречно току дугового разряда аварийной коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения передаваемой искробезопасной .мощности путем обеспечения искрогашения дугового разряда при аварийной коммутации независимо от длительности дугового разряда, в момент возникновения коммутации производят частичный разряд источника электрических зарядов, при этом в случае сохранения дугового разряда источник‘электрических заря^· дов дозаряжают до уровня ЭДС источника питания за время, меньшее времени формирования минимального ядра пламени, затем вновь производят час•тичный разряд источника электрических зарядов и указанные действия производят до полного гашения дугового разряда*

2. Устройство искробезопасного дистанционного питания, содержащее источник питания, датчик начала коммутации, кабельную линию, нагрузку, конденсатор, быстродействующий ключ, выполненный в виде моста, в два τίρο5 тивоположных плеча которого включены диоды, а в два других - управляемые ключевые элементы, при этом анод первого диода соединен с положительным зажимом источника питания, Ю катод второго диода соединен с отрицательным зажимом источника питания,- а анод второго диода подключен к минусовой обкладке конденсатора,, отличающееся тем, что 15 в него введены блокинг-генератор, эмиттерный повторитель, диодный оптрон, транзисторный усилитель, четыре резистора и дополнительный транзистор, причем управляемые ключевые 20 элементы выполнены в виде транзисторных ключей, эмиттер транзистора первого транзисторного ключа подключен к минусовой обкладке конденсатора, ₂5 а коллектор его - к плюсовому выводу конденсатора и одному из выводов первого резистора, база транзистора второго транзисторного ключа через второй резистор подключена к минусовому зажиму источника питания, а через третий резистор - к коллектору этого транзистора, эмиттеру дополнительного транзистора и датчику начала коммутации, другой вывод первого резистора соединен с катодом 35 первого диода, база транзистора первого транзисторного ключа подключена к выходу эмиттерного повторителя, выход датчика начала коммутации подключен к входу транзисторного усилило теля, выход которого через диодный оптрон соединен с входом блокинг-генератора, выход которого подключен к входу эмиттерного повторителя, а база дополнительного транзистора сое45 ^J динена с коллектором транзистора транзисторного усилителя и через четвертый резистор подключена к плюсовому зажиму источника питания.