SU1756590A1 - Генераторное устройство с искробезопасным выходом - Google Patents

Abstract

Использование: во взрывоопасных средах предпри тий горной, нефтехимической и газовой промышленности, например в источниках питани  пультов дистанционного управлени  рудничных электровозов. Сущность изобретени : импульсный ток через силовые транзисторы и тиристоры в узле искрозащиты имеет величину, ограниченную на искробезопасном уровне выбором измерительного резистора - датчика тока, Врем  срабатывани  искрозащиты определ етс  лишь временем закрыти  силового транзистора. Одновременно расширены функциональные возможности устройства, так как искробезопасна  мощность обеспечиваетс  как на посто нном токе, так и на переменном. 1 ил. (Л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано во взрывоопасных средах предпри тий горной, нефтехимической и газовой промышленности , например, в источниках питани  пультов дистанционного управлени  рудничных электровозов.

Известно устройство, содержащее аккумул торный источник питани , подключенный через реле минимального напр жени  к преобразователю напр жени . Схема искрозащиты включена во вторичную цепь преобразовател  напр жени .

Недостатком устройства  вл етс  невысока  надежность, так как в аварийном ре- жиме аккумул торный источник питани  не отключаетс  от цепи нагрузки. Искробезопасна  мощность невелика, так тируемый ток может быть большим из-за отсутстви  специальных мер по его ограничению .

Известно устройство дл  обеспечени  искробезопасности электрических цепей, содержащее источник посто нного тока, то- коогрэничивающий резистор, дополнительно тиристорный ключ, измерительный резистор, преобразователь напр жени , подключенный с помощью трансформатора к узлу искрозащиты, выполненному в виде двух фильтров высокой частоты и тиристор- ных ключей.

Недостатком  вл етс  невысока  надежность в работе, так как аккумул торный источник в аварийном режиме не отключаетс , а шунтируетс  тиристором,

В результате от аккумул торного источника питани  неограниченное врем  через тиристор Течет большой ток. После устранени  аварийного режима устройства автоматически не возвращаетс  в исходный режим.

ч с 

Os

с  о о

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  генераторное устройство с искробезопасным выходом, содержащее аккумул торный источник питани , к которому через последовательно соединенный первый и второй транзисторы подключен инвертор с трансформатором , к вторичной обмотке которого подключен узел искрозащиты на тиристорах , одновибратор и генератор подключены к выводам источника питани . К выходу од- новибратора через усилитель тока подключено реле. Врем задающий конденсатор подключен к входу одновибратора через третий транзистор, включающийс  приемником оптрона, В устройстве имеетс  также измерительный резистор и тиристор, при включении которого загораетс  излучатель оптрона.

Недостатками известного устройства  вл ютс  небольша  надежность и относительно небольша  искробезопасна  мощность, так как в момент срабатывани  тиристоров защиты допускаетс  большой ток перегрузки, в течение относительно большого времени включени  тиристора, включени  оптрона, одновибратора и реле , и лишь после включени  реле закрываетс  силовой транзистор. При одиночных коммутаци х выходной цепи (т.е. при низкой частоте коммутации) тиристоры защиты вообще могут не включатьс  и коммутируемый ток в момент короткого замыкани  может превысить искробезопас- ный уровень.

В устройствах искрозащиты, работающих по принципу отключени  источника питани  при коммутации цепи, искробезопасна  мощность определ етс  лишь коммутируемым током и временем срабатывани  искрозащиты. В известном устройстве импульсный ток в момент коммутации не ограничен, что может превысить допустимый ток дл  тиристоров и силовых транзисторов и вывести их из стро .

Кроме того, светодиод сигнализирует только об аварийном режиме выходной цепи , но не сигнализирует о переразр де аккумул торной батареи.

Цель изобретени  - повышение надежности искрозащиты и расширение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в генераторное устройство с искробезопасным выходом, содержащее аккумул торный источник питани , к которому через последовательно соединенные первый и второй транзисторы подключены нагрузки, задающий генератор, инвертор и транзистор, к вторичной обмотке которого подключен

узел искрозащиты на тиристорах, одновибратор , подключенный к выводам источника питани , конденсатор, первым выводом подключенный к входу одновибратора,

электромагнитное реле, измерительный резистор , первым выводом подключенный к отрицательному выводу источника питани , первый, второй и третий резисторы, первыми выводами подключенные к положитель0 ному выводу источника питани , четвертый резистор первым выводом подключенный к отрицательному выводу источника питани , светодиод, третий, четвертый и п тый транзисторы , п тый и шестой резисторы, введе5 ны седьмой и восьмой резисторы, стабистор и стабилитрон, причем второй вывод измерительного резистора подключен к эмиттеру первого транзистора, базе которого подключен к эмиттеру первого транзистора,

0 к базе которого подключен коллектор четвертого транзистора и второй вывод третьего резистора, а эмиттеры третьего, четвертого и п того транзисторов, а также второй вывод конденсатора подключены к

5 отрицательному выводу источника питани , базы четвертого и п того транзисторов подключены к первому выводу восьмого резистора , второй вывод которого подключен к катоду стабмстора, анод которого соединен

0 с коллектором первого транзистора, эмиттером второго транзистора и первым выводом п того резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора и размыкающему контакту реле, переклгочаю5 щий контакт которого подключен к второму выводу первого резистора, а замыкающий контакт - к аноду светодиода, катод которого через седьмой резистор подключен к отрицательному выводу источника питани ,

0 коллектор второго транзистора подключен к первому выводу нагрузки, второй вывод нагрузки подключен к положительному выводу источника питани , второй вывод четвертого резистора и первый вывод шес5 того резистора подключены к аноду стабилитрона , катод которого и коллектор п того транзистора подключены к второму выводу второго резистора, а второй вывод шестого резистора подключен к базе третьего тран0 зистора, коллектор которого подключен к входу одновибратора и первому выводу конденсатора , а выход одновибоатора подключен через реле к положительному выводу источника питани .

5 На чертеже показана электрическа  схема устройства.

Устройство содержит аккумул торный источник 1 питани , к которому через измерительный резистор 2 и последовательно соединенные транзисторы 3 и 4 подключена

нагрузка 5, задающий генератор б, инвертор 7 и трансформатор 8, к вторичной обмотке которого подключен узел 9 искрозащиты на тиристорах.

К источнику питани  подключен одно- вибратор 10, выполненный по известным схемам (например, по схеме генератора на компараторе с конденсатором, у которого разделены цепи зар да и разр да).

К входу одновибратора 10 подключен конденсатор 11, зашунтированный переходом эмиттер - коллектор транзистора 12. Переход эмиттер - база этого транзистора зашунтирован двум  последовательно соединенными резисторами 13 и 14, к точке соединени  которых подключен анод стабилитрона 15, катод которого подключен через резистор 16 к положительному выводу источника питани . Эмиттеры транзисторов 12, 17 и 18 подключены к отрицательному выводу источника 1 питани , базы транзисторов 17 и 18 подключены через последовательно соединенные резистор 19 и стабистор 20 к точке соединени  коллектора транзистора 3 с эмиттером транзистора 4. Коллектор транзистора 17 и база транзистора 3 соединены и через резистор 21 подключены к положительному выводу источника 1 питани . Переход эмиттер - база транзистора 4 зашунтирован резистором 22. К выходу одновибратора 10 подключено реле 23, размыкающий контакт 24 которого подключен к базе транзистрора 4, переключающий контакт 25 - через резистор 26 к положительному выводу источника 1 питани , а замыкающий контакт 27 - через последовательно соединенные светодиод 28 и резистор 29 - к отрицательному выводу источника 1 питани . Нагрузка 5 посто нного тока подключена к клеммам 30 и 31, а нагрузка переменного тока - к клеммам 32 и 33. .

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии в нормальном рабочем режиме аккумул торный источник 1 питани  зар жен до номинального напр жени , при котором стабилитрон 15 проводит ток, транзистор 12 открыт и конденсатор 11 разр жен, а одновибратор 10 находитс  в закрытом состо нии, т.е. реле 23 выключено. Контакты 24 и 25 реле замкнуты и транзисторы 3 и 4 открыты базовыми токами через резисторы 21 и 26. В нормальном рабочем режиме падение на пр жени  на измерительном резисторе 2 не превышает напр жени  пробо  стабистора 20, поэтому транзисторы 17 и 18 закрыты, и нагрузка 5 обтекаетс  номинальным током. Базовые токи транзисторов 3 и 4 выбираютс  достаточными дл  того, чтобы транзисторы были в насыщении, и падение напр жени  на переходах эмиттер - коллектор было бы незначительным.

5В случае коммутации выходных цепей

32 и 33 переменного тока (независимо - срабатывает узел 9 искрозащиты или нет), будет закорачиватьс  вторична  обмотка трансформатора 8, в цепи питани  инвер10 тора 7 резко увеличиваетс  ток, увеличиваетс  уровень напр жени  на измерительном резисторе 2. При превышении напр жени  пробо  стабистора 20 он открываетс  и открывает транзисторы

15 17 и 18 Транзистор 17, открыва сь, закрывает транзистор 3.

На коллекторе транзистора 3 после его закрыти  уровень напр жени  становитс  еще больше напр жени  пробо  стабистора

0 20, так как транзистор 4 открыт базовым током через резистор 26 и замкнутые контакты 24 и 25 реле 23. Ток в этом моменте времени (пока реле выключено) определ етс  резистором 19, величина тока мала и не

5 превышает искробезопасный уровень Нов момент открыти  транзистора 17 открываетс  и транзистор 18, а транзистор закрываетс . После закрыти  транзистора 12 конденсатор 11 одновибратора 10 начинает

0 зар жатьс  и разр жатьс  с определенной скважностью. Когда конденсатор зар жаетс , на выходе одновибратора единичное состо ние и реле 23 выключено. В этом моменте времени ток через клеммы 30 и 31

5 определ етс  резистором 19, даже в случае короткого замыкани  этих клемм, т е пока конденсатор 11 зар жаетс  до уровн  переключени  одновибратора 10, ток идет по цепи: положительный вывод источника пи0 тани , клеммы нагрузки 5, открытый транзистор 4, стабистор 20, резистор 19, переход база - эмиттер транзистора 17, отрицательный вывод источника питани . Транзистор 17, удержива сь в открытом состо нии,

5 удерживает в закрытом состо нии силовой транзистор 3.

После зар да конденсатора 11 до уровн  переключени  одновибратора 10 в нулевое состо ние реле включаетс  и

0 удерживаетс  включенным до разр да конденсатора 11 до уровн  переключени  одно- вибратора 10 в единичное состо ние. Контакты реле 24 и 25 размыкаютс , а контакты реле 25 и 27 замыкаютс , включа 

5 светодиод 28. Транзистор 4 закрываетс , стабистор 20 закрываетс , транзисторы 17 и 18 также закрываютс , а транзистор 12 через стабилитрон 15 открываетс , разр жа  конденсатор 11 (если напр жение ис- точника 1 питани  номинальное)

Одновибратор 10 переключаетс  в единичное состо ние и реле выключаетс . Устройство возвращаетс  в исходное состо ние, т.е. транзисторы 3 и 4 открыты базовыми токами через резисторы 21 и соответственно 26 через контакты 24 и 25 реле 23, Если перегрузки или короткого замыкани  выходных клемм 30 и 31 посто нного тока или выходных клемм 32 и 33 переменного тока не произошло, нагрузка питаетс  номинальным током.

Если в процессе нормальной работы аккумул торный источник питани  разр жаетс  ниже нормируемой величины (ниже напр жени  стабилизации стабилитрона 15), то стабилитрон 15 закрыва сь, закрывает транзистор 12 и конденсатор 11 начинает зар жатьс  и разр жатьс  с установленной скважностью.

Соответственно с такой же скважностью переключаетс  одновибратор и реле. Контакты 24 и 25 реле, периодически размыка сь на врем  разр да конденсатора 11, разрывают цепь управлени  транзистором 4 и он, периодически закрыва сь, обесточивает нагрузку. Скважность импульсов открытого и закрытого состо ний транзистора 4 больша  и средний потребл емый ток нагрузкой 5 значительно ниже номинального. При этом мигание светодиода 28 сигнализирует о разр де аккумул торного источника питани .

Таким образом, предлагаемое устройство имеет повышенную надежность искроза- щиты, так как нар ду с ограничением импульсного тока через силовые транзисторы в узле искрозащиты на искробезопасном уровне путем выбора измерительного резистора - датчика тока одновременно уменьшено врем  срабатывани  искрозащиты, которое определ етс  лишь временем закрыти  силового транзистора

Расширены функциональные возможности устройства, так как искробезопасна  мощность обеспечиваетс  как на посто нном токе так и на переменном токе, уменьшено потребление тока в аварийном режиме. При снижении напр жени  аккумул торного источника питани  ниже установленного значени , а также при коммутаци х выходных клемм посто нного и переменного тока устройство переходит в режим уменьшенного энергопотреблени  с индикацией этого режима.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Генераторное устройство с искробезо- пасным выходом, содержащее аккумул торный источник питани , к которому через последовательно соединенные измерительный резистор, эмиттер-коллекторные переходы первого и второго транзисторов

   подключены клеммы дл  подсоединени  нагрузки , а также последовательно соединенные задающий генератор, инвертор и трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен узел искрозащиты на тиристорах , одновибратор, подключенный к выводам источника питани , конденсатор, первым выводом подключенный к входу од- новибратора, электромагнитное реле, первый , второй и третий резисторы, первыми

   выводами подключенные к положительному выводу источника питани , четвертый резистор , первым выводом подключенный к отрицательному выводу источника питани , светодиод, третий, четвертый и п тый транзисторы , п тый и шестой резисторы, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности искрозащиты и расширени  функциональных возможностей, в него введены седьмой и восьмой резисторы, стабистор и стабилитрон, при этом к базе первого транзистора подключены коллектор четвертого транзистора и второй вывод третьего резистора, а эмиттеры третьего, четвертого и п того транзисторов а также второй выпод конденсатора подключены к отрицательному выводу источника питани , базы четвертого и п того транзисторов подключены к первому выводу восьмого резис ора второй вывод которого подключен к катоду

   стабисторэ, анод которого соединен с коллектором первого транзистора, эми-пером второго транзистора и первым выводом п - ого резистора, второй вывод которого подключен к базе второго транзистора и

   размыкающему контакту реле, переключающий контакт которого подключен к второму выводу первого резистора, э замыкающий контакт - к аноду светодиода, катод которого через седьмой резистор подключен к от5 рицательному выводу источника питани , второй вывод четвертого резистора и первый вывод шестого резистора подключены к аноду стабилитрона, катод которого и коллектор п того транзистора подключены к

   0 второму выводу второго резистора, второй вывод шестого резистора подключен к базе третьего транзистора, коллектор которого подключен к входу одновибратора и первому выводу конденсатора, а выход одновиб5 ратора подключен через к положительному выводу источника питани .