SU1490299A1 - Групповой источник питани с искробезопасными выходами - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к шахтным электроосветительным установкам. Цель - повышение надежности искрозащиты. Источник состоит из сетевого выпр мител  1, блока (Б) 2 защиты по максимальному току, задающего генератора 3, Б 4 управлени  импульсного стабилизатора (ИС), силового каскада 5 ИС, формировател  6 укороченных импульсов запуска, Б 7 защиты по уровню напр жени  питани , усилител  мощности 8, Б 9 аварийного отключени  и Б 10 защитных трансформаторов. Последний предохран ет устройство от короткого замыкани  любого числа искробезопасных выходов, а Б 6 предотвращает динамические потери в силовых транзисторах, Б 2 предохран ет источник от выхода из стро  силовых элементов при перегрузках. Выпр мленное сетевое напр жение с Б 1 через Б 2 поступает на ИС, состо щий из Б 4 и силового каскада 5. Стабилизированное напр жение посто нного тока с выхода каскада 5 подаетс  на питание задающего генератора 3, Б 6 и усилител  мощности 8. При этом Б 6 вырабатывает пр моугольные импульсы, управл ющие работой усилител  8. С выхода последнего переменное напр жение пр моугольной формы с частотой, равной частоте генератора 3, поступает на Б 10. Число трансформаторов в Б 10 равно числу выходов группового источника питани . Искробезопасность выходов источника в рабочем режиме обеспечиваетс , с одной стороны, ИС, осуществл ющим стабилизацию напр жени , поступающего на усилитель мощности 8, а с другой - ограничивающим действием индуктивности рассе ни  защитных трансформаторов в Б 10. В аварийном режиме в случае выхода из стро  Б 7 искробезопасность обеспечиваетс  Б 9, отключающим источник от сети. 9 ил.

Description

Изобретение относитс  к шахтньгм электроосветительным установкам, в частности к групповым источникам питани  с искробезопасными выходами, питаемым от сети переменного тока, и может найти применение в освети- тельных установках горно-добывающих комплексов дл  питани  люминесцентных и ламп накаливани , а также в услови х взрывоопасных производств.

Цель изобретени  - повышение на дежности искрозащиты.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - 9 - функциональные схемы вход щих в него узлов и временные диаграммы их работы.

Источник состоит из сетевого выпр мител  1, блока 2 защиты по максимальному току, задающего генератора 3, блока 4 управлени  импульсного стабилизатора, силового каскада 5 импульсного стабилизатора, формировател  6 укороченных импульсов запуска блока 7 защиты по уровню напр жени  питани , усилител  8 мощности, блока 9 аварийного отключени  и блока 10 защитных трансформаторов, причем сетевой выпр митель 1 соединен с входом силового каскада 5 через блок 2 защиты по максимальному току, выходы

силового каскада 5 импульсного ста

билизатора (ИС) соединены с входами усилител  8 мощности, блоком 7 защиты по уровню напр жени  питани  и блоком 4 управлени  импульсного стабилизатора , задающий генератор 3 соединен с входом блока 4 управлени  ИС и через формирователь 6 укороченных импульсов запуска - с входом усилител  8 мощности, соединен с

0 5

0

0 5

0

входом блока 10 защитных трансформаторов , а через блок 9 аварийного отключени  - с входом сетевого выпр мител  1 .

Блок 4 управлени  ИС (фиг.2) состоит из усилител  11 напр жени  разбаланса , формировател  импульсов запуска ИС 12 и логического элемента 2И 13.

Формирователь 6 укороченных импульсов запуска (блок) представл ет собой компаратор напр жени , на один из входов которого подаетс  сигнал с задающего генератора 3, а на другой - напр жение с выхода блока 7 защиты по напр жению питани , определ ющее длительность Т импульсов на выходе формировател  6.

Блок 7 представл ет собой компаратор напр жени .

Блок 2 защиты по максимальному току состоит (фиг.5) из датчика 14 тока и компаратора 15. Блок 9 аварийного отключени  состоит из датчика 16 напр жени  усилител  8 мощности, компаратора 17 и выключател  сети 16 переменного тока (фиг.6).

Блок 10 защитных трансформаторов представлй ет собой группу трансформаторов на выходе источника, количество которых равно числу потребителей электроэнергии (количеству подключаемых индивидуальных нагрузок). Электрическа  схема блока 10 приведена на фиг.7. Защитное действие этих трансформаторов основано на ограничивающем действии их индуктивности рассе ни , в результате которого ток в выходных цеп х не превышает величины, допустимой по услови м искробезопас5

ности. На фиг.8 приведена упрощенна  эквивалентна  схема защитного трансформатора , котора  на высоких частотах может быть представлена в виде суммарного сопротивлени  потерь первичной и вторичной обмоток г г 1

и вторичной обмоток г « К и суммарной индуктивности рассе ни  LS, ,где К тр коэффициент трансформации. При коротком замыкании выходов группового источника (случай, наиболее опасный с точки зрени  искробезопасности) ток в выходной цепи трансформатора не првышает величины

-тр

f(R,

r,,

К

Р

f -(

SI

zV

to - частота питани ;

R.- выходное напр жение и выходное сопротивление блока усилител  мощности 8 соответственно .

10

15

20

жений на входе усилител  I1 разбаланса близка к нулю. Эпюры сигналов блока А приведены на фиг. 9, где эпюра а - сигнал с задающего генератора; эпюры б и В - сигналы на выходе компаратора 17 при положительном U и отрицательном и напр жени х с выхода усилител  11 разбаланса.

Сформированные импульсы запуска с выхода узла 12 поступают на силовой каскад 5 импульсного стабилизатора через логический элемент 2И 13 только при наличии на одном из входов эле- элемента 2И разрешающего сигнала с выхода блока 2. При потреблении источником тока, свыше допустимого, на вход элемента 2И с выхода блока 2 подаетс  запрещающий сигнал, отключающий питание группового источника.

Стабилизированное напр жение посто нного тока с выхода блока 5 подаетс  на питание задающего генератора 3, формировател  6 укороченных им

Параметры защитного трансформатора 25 пульсов запуска и усилител  8 мощвыбираютс  таким образом, чтобы величина I 1 не превышала значени  допустимого по услови м искробезопасности

Устройство работает следующим образом.

Выпр мленное сетевое напр жение с выпр мител  1 через блок 2 защиты по максимальному току поступает на ИС, состо щий из блока 4 управлени  и силового каскада 5 (блока).

Работа блока 4 происходит так. На один из входов усилител  11 напр жени  разбаланса подаетс  опорное напр жение, а на другой - сигнал, пропорциональный выходному напр жению импульсного стабилизатора (с выхода блока 5). При неравенстве этих напр жений на выходе усилител  11 напр жени  разбаланса по вл етс  сигнал, поступающий на один из входов узла 12, выполн ющего функцию формировател  импульсов запуска силового каскада импульсного стабилизатора 5. При этом на второй вход узла 12 поступает сигнал с выхода задающего генератора 3. Длительность импульсов на выходе узла 12 измен етс  от О до Т в зависимости от ве- личины напр жени  на выходе усилител  11 напр жени  разбаланса и автоматически устанавливаетс  такой, при которой выходное напр жение импульсного стабилизатора близко к требуемому уровню. При этом разность напр 0

5

0

ности ключевого типа. Формирователь 6 укороченных импульсов вырабатывает пр моугольные импульсы, управл ющие работой усилител  8 мощности. Их длительность устанавливаетс  меньшей длительности полупериода напр жени , вырабатываемого задающим генератором 3, на величину времени рассасывани  носителей зар да в силовых транзисторах усилител  8 мощности . В результате резко снижаютс  потери мощности при переключении и нагрев этих транзисторов, что приводит к увеличению надежности их работы и повьпиению КПД источника. С выхода усилител  8 мощности ключевого типа переменное напр жение пр моугольной формы с частотой, равной частоте задающего генератора, поступает на блок 10 защитных трансформаторов , число которых в блоке равно числу выходов группового источника. Искробезопасность выходов источника в рабочем режиме обеспечиваетс  с одной стороны импульсным стабилизатором , осуществл ющим стабилизацию величины напр жени , подаваемого на усилитель 8 мощности, а с другой - ограничивающим действием индуктивности рассе ни  защитных трансформаторов блока 10, в результате которого ток в цеп х искробезопасных выходов не превышает величины, допустимой по услови м искробезопасности.

5

0

В аварийном режиме при превышении выходного напр жени  импульсного ста биЛизатора искробезопасность обеспечиваетс  блоком 7 защиты по напр жению питани , на один из входов которого подаетс  напр жение, пропорциональное выходному напр жению импульсного стабилизатора .(с выхода блока 5), а на второй - опорное напр жение Напр жение на выходе блока 7 может принимать два фиксированных положительных значени  - U или U2 (фиг,4а Если выходное напр жение импульсного стабилизатора не превышает допустимого уровн , выходное напр жение блока 7 равно и и блок 6 вырабатывает укороченные импульсы запуска (эпюра 45). В противном случае напр жение на выходе блока 7 равно U и выработка укороченных импульсов запуска блоком 6 прекращаетс . Таким образом, блок 7 прекращает выработку выходного напр жени  источником при превышении выходным напр жением импульсного стабилизатора уровн , допустимого по услови м искробезопас- ности, В случае выхода из стро  блока 7 защиты по напр жению питани  искробезопасность выходов источника обеспечиваетс  блоком 9 аварийного отключени , отключающим источник от сети переменного тока при превышении амплитуды высокочастотного напр жени на выходе блока 10 выше допустимого предела. Дл  нормальной работы источника порог срабатывани  блока 9 устанавливаетс  несколько выше порога срабатывани  блока 7.

Блок аварийного отключени  функционирует следующим образом.

На один из входов компаратора 17 подаетс  опорное напр жение, а на другой - напр жение, пропорциональное переменному напр жению с выхода усилител  8 мощности. При превышении переменным напр жением на выходе усилител  8 мощности допустимого значени , задаваемого опорным напр жением , на выходе компаратора 17 по вл етс  сигнал, отключающий групповой источник с искробезопаснь ми выходами от сети переменного тока при помощи вьжлючател  18 сети.

Функциональна  надежность источника , помимо блока формировател  6 укороченных импульсов, повышаетс  также за счет применени  блока 2 защиты по максимальному току, огра

ничивающего предельно допустимый ток, потребл емый источником, и предотвращающего катастрофический выход из стро  силовьгх элементов импульсного стабилизатора и усилител  мощности .

Блок защиты по максимальному току (фиг,5) работает следующим образом.

На один из входов компаратора 15 подаетс  опорное напр жение, а на другой - напр жение, пропорциональное потребл емому групповым источником среднему току, от датчика тока 14, При превышении последним опорного напр жени  на выходе компаратора 15 по вл етс  сигнал, который при подаче на логический элемент 2И 13 (блок 4) прекращает выработку блоком 4 импульсов,управл ющим работой силового каскада 5 импульсного стабилизатора , В результате исчезает напр жение на выходе импульсного ста- билизатора и группового источника в целом. Основное назначение блока 2 - защита функциональных блоков группового источника от выхода из стро .

Claims (1)

1. Таким образом, предлагаема  схема группового источника питани  благодар  применению импульсного стабилизатора , используемого в данном случае в новом качестве - элемента искрозащиты, а также блоков 7 и 9 защиты по напр жению питани  и аварийного отключени  обеспечивает искробезопасность источника в рабочем и аварийном режимах; применение формировател  6 укороченных импульсов и блока 2 защиты по максимальному току , блока 10 защитных трансформаторов повышает функциональную надежность работы источника. Формула изобретени 

   Групповой источник питани  с иск- робезопасными выходами, содержащий усилитель мощности, сетевой выпр митель и задающий генератор, отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  надежности искрозащиты , он снабжен импульсным стабилизатором , включающим силовой каскад и блок управлени , формирователем укороченных импульсов запуска, блоком защиты по уровню напр жени  питани , блоком аварийного отключени  блоком защиты по максимальному току, блоком защитных трансформаторов, причем сетевой выпр митель соединен

   с входом силового каскада импульсного стабилизатора через блок защиты по максимальному току, выход силового каскада импульсного стабилизатора соединен с входом усилител  мощности, блоком защиты по уровню напр жени  питани  и блоком управлени  импульсного стабилизатора, за- |Дающий генератор соединен с входом |блока управлени  импульсного стабилизатора и первым входом формировател 

   от блока 3,

   11

   к влоку 8

   от блока 1

   к SflOKi/ 5

   напр жение

   укороченных импульсов запуска, выход которого соединен с входом усилител  мощности, выход блока защиты по уровню напр жени  питани  соединен с вторым входом формировател  укороченных импульсов запуска, выход усилител  мощности соединен с входом блока защитных трансформаторов и входом блока аварийного отключени , выход которого подключен к управл ющему входу сетевого выпр мител .

   15

   к

   .

   от блока 2

   Фие.2

   напр мние

   Фиг. 5

   Фиг.б