SU675193A1

SU675193A1 - Spark-proof power supply unit

Info

Publication number: SU675193A1
Application number: SU762315927A
Authority: SU
Inventors: Александр Тимофеевич Ерыгин; Виктор Викторович Давыдов; Виктор Петрович Яковлев
Original assignee: Сектор Физико-Технических Горных Проблем Института Физики Земли Им. О.Ю.Шмидта Ан Ссср
Priority date: 1976-01-15
Filing date: 1976-01-15
Publication date: 1979-07-25

Description

1one

Изобретение пречназначено дл питани энергоемких систем автоматики, работающих во взрывоопасных средах, и может быть использованов игольной, химической и других отрасл х промышленности.The invention is adapted to power energy-intensive automation systems operating in explosive atmospheres, and can be used in the needle, chemical and other industries.

В энергоемких системах автоматики, работающих во взрывоопасных средах, примен ют блоки питани , обеспечивающие искробезопасность .Power-consuming automation systems operating in explosive environments use power supplies that provide intrinsic safety.

Известно устройство обеспечивающее искробезопасность цепи нагрузки за счет щунтировани сосредоточенных индукти.вных элементов искрогас щими шунтами 1.A device is known that provides the intrinsic safety of the load circuit by shunting the concentrated inductive elements with spark-breaking shunts 1.

Его недостаток заключаетс , в том, что шунты не позвол ют ограничить энергию, накопленную распределенными индуктивност ми линии св зи.Its disadvantage is that the shunts do not allow to limit the energy accumulated by the distributed inductances of the communication line.

Известен блок питани , обеспечивающий ограничение тока нагрузки и изо л цию разр дного промежутка от энергии источника питани при возникновении к. з. нагрузки 2A power supply unit is known which provides for the limiting of the load current and isolation of the discharge gap from the energy of the power source in the event of a fault. load 2

Однако искробезопасна мощность такого источника всегда меньше допустимой искробезопасной мощности.However, the intrinsically safe power of such a source is always less than the permissible intrinsically safe power.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному вл етс искробезопасный блок питани , обеспечивающий изол цию разр дного промежутка при возникновении аварийного разр да за счет закорачивани источника питани по сигналу о начале разр да.The closest in technical essence to the proposed is an intrinsically safe power supply unit, which provides isolation of the discharge gap in the event of an emergency discharge due to shorting of the power source at the beginning of discharge signal.

Он содержит источник посто нного тока, узел с измерительным резистором, шунтирующим тиристором и датчиком начала коммутационного разр да. Шунтирующий тиристор срабатывает в момент начала аварийного разр да и остаетс включённымIt contains a DC source, a node with a measuring resistor, a shunt thyristor, and a switch beginning switch. The shunt thyristor is triggered at the time of the start of the emergency discharge and remains on

в течение всей длительности разр да 3. throughout the duration of the discharge 3.

Однако такой блок не позвол ет значительно увеличить иекробезопасную мощность из-за того, что щунтирующий тиристор под действием ЭДС источника посто нного тока остаетс открытым в течение всей длительности разр да, в результате чего энерги , запасенна в распределительных индуктивных элементах цепи, полностью выдел етс в разр дном промежутке, несмотр на то, что к тиристору приложена ЭДСHowever, such a unit does not allow a significant increase in the safe power due to the fact that the bypass of the thyristor under the action of the emf of the dc source remains open for the entire duration of the discharge, as a result of which the energy stored in the distributive inductive elements of the circuit is completely released discharge gap, despite the fact that the EMF is attached to the thyristor

самоиндукции запирающей пол рности.self-induction locking polarity.

Кроме того, необходимость испытаний такого источника в случае его включени на короткозамкнутую нагрузку приводит к тому , что величина реактивной энергии, пропорниональна квадрату тока нагрузки, будет выше, чем при нормальном питании нагрузки , что соответственно приводит к снижению допустимой искробезопасной мощности такого источника питани .In addition, the need to test such a source if it is switched on a short-circuited load causes the magnitude of the reactive energy, proportional to the square of the load current, to be higher than with normal load power, which consequently reduces the permissible intrinsically safe power of such a power source.

Целью изобретени вл етс повышение нскробезопасной мощности и исключение режима включени источника на короткозамкнутую нагрузку.The aim of the invention is to increase the unsafe power and exclude the mode of switching on the source for a short-circuited load.

Это достигаетс тем, что в предложенном искробезопасном блоке питани , содержащем источйик посто нного тока, узел защиты с измерительным резистором и датчик начала коммутационного разр да , узел защиты дополнительно снабжен управл ющим тиристором, первым тиристорным выключателем, состо щим из основного и запирающего тиристоров, вторым тиристорным выключателем, состо щим из включающего и щунтирующего тиристоров , ограничительного и измерительного резисторов, пороговым элементом, состо щим из динистора, разделительных диодов, резистора и дифференцирующей цепи, причем основной тиристор первого выключател , измерительный резистор, включающий тиристор второго выключател , и датчик начала коммутационного ра,зр да включены последовательно и соединены с выводом дл подключени нагрузки, ограничительный резистор подключен параллельно включающему тиристору, катод щунтирующего тиристора соединен с катодом включающего тиристора , а анод 1ерез диод и эталонное сопротивление - с общей плюсовой щиной блока питани , вл ющейс вторым выводом дл подключени нагрузки, к которому анодом подключен динистор порогового элемента , св занный через один разделительный диод и резистор с анодом, а через другой разделительный диод и дифференцирующую цепь - с управл ющим электродом включающего тиристора.This is achieved by the fact that in the proposed intrinsically safe power supply unit containing a direct current source, a protection node with a measuring resistor and a switch start switch, the protection node is additionally equipped with a control thyristor, the first thyristor switch consisting of the main and the blocking thyristors, the second a thyristor switch consisting of an inclusive and shunt thyristor, a limiting and measuring resistor, a threshold element consisting of a dynistor, dividing diodes, cut a stopper and a differentiating circuit, the main thyristor of the first switch, the measuring resistor including the thyristor of the second switch, and the switch start sensor, are connected in series and connected to the output for connecting the load, the limiting resistor is connected in parallel with the turning on thyristor including the thyristor, and the anode through the diode and the reference resistance with a common positive power supply unit, which is the second terminal for connecting the load, To which the anode is connected to a dynistor of the threshold element, connected through one separating diode and resistor to the anode, and through another separating diode and differentiating circuit to the control electrode of the switching-on thyristor.

На чертеже представлена схема блока питани .The drawing shows a power supply unit diagram.

Блок состоит из источника 1 посто нного тока, узла 2 защиты с измерительным резистором 3 и датчиком 4 начала коммутационного разр да. В узел защиты вход т первый тиристорный выключатель 5 и второй тиристорный выключатель 6 с ограничительным резистором 7 и измерительный динистор 8 с разв зывающей схемой на диодах 9. 10. Первый тиристорный выключатель состоит из последовательного тиристора I1 и запирающего тиристора 12 с конденсатором 13, включенным между их анодами, изолирующего диода 14, сопротивлени 15 и дифференцирующей цепочки 16. Выходной тиристорный выключатель состоит из включающего 17 и щунтирующего 18 тиристоров , конденсатора 19, включенного между анодами этих тиристоров и изолирующего Диода 20 с эталонным сопротивлением 21. Входна обмотка импульсного трансформатора 22 включена в анодную цепь управл ющего тиристора 23. Вход последнего соединен через диод 24 с катодом включающего тиристора 17, через диод 25 - с выходом датчика. Вход включающего тиристора 17The unit consists of a direct current source 1, a protection node 2 with a measuring resistor 3 and a switching start sensor 4. The protection node includes a first thyristor switch 5 and a second thyristor switch 6 with a limiting resistor 7 and a measuring distor 8 with an isolating circuit on diodes 9. 10. The first thyristor switch consists of a series thyristor I1 and a locking thyristor 12 with a capacitor 13 connected between their anodes, an insulating diode 14, a resistor 15 and a differentiating chain 16. The output thyristor switch consists of a switch-on 17 and a bypass 18 thyristor, a capacitor 19 connected between these anodes tori and an isolating diode 20 with a reference resistance 21. The input winding of the pulse transformer 22 is connected to the anode circuit of the control thyristor 23. The latter's input is connected via diode 24 to the cathode of the switching thyristor 17, and through diode 25 to the output of the sensor. Input includes thyristor 17

соединен через дифференцирующую цепочку 26, диод 9 с катодом динистора 8. На выходе источника включены ключ 27 и нагрузка 28.connected through a differentiating chain 26, a diode 9 with a dynistor cathode 8. A switch 27 and a load 28 are turned on at the source output.

Вход щунтирующего тиристора через диод 29 и дифференцирующую цепочку 30 соединены с анодом включающего тиристора 17 и через диод 31 с сопротивлением 32 - с одной вторичной обмоткой импульсного трансформатора 22, со второй выходной обмоткой через сопротивление 33 соединенThe input of the shunt thyristor through the diode 29 and the differentiating chain 30 is connected to the anode of the switching on thyristor 17 and through the diode 31 with resistance 32 to one secondary winding of the pulse transformer 22, to the second output winding via resistance 33

вход запирающего тиристора 12 защунтированный встречно включенным диодом 34. Первична обмотка импульсного трансформатора включена параллельно накопительной емкости, включенной последовательно на шины питани через диод 35the input of the gate thyristor 12 is triggered by an oppositely connected diode 34. The primary winding of the pulse transformer is connected in parallel with the storage capacitor connected in series to the power lines through the diode 35

и резистор 36. Балластный резистор 37 включен последовательно с диодом 10 и динистором 8.and a resistor 36. The ballast resistor 37 is connected in series with the diode 10 and the distor 8.

Блок работает следующим образом. При замыкании ключа 27 на управл ющие электроды тиристоров 11 и 18 по дифференцирующим цепочкам, соответственно, 16 и 30 подаютс управл ющие сигналы и они открываютс , по эталонному сопротивлению начинает протекать-ток, на на нагрузку 28 подаетс напр жение через ограничительный резистор 7. При номинальном сопротивлении нагрузки падение напр жени на нем будет достаточным дл срабатывани динистора 8, и он открываетс , а падени напр жени на измерительном сопротивлении 3 недостаточно дл обрабатывани управл ющего тиристора 23. При этом открываетс тиристор 17, конденсатор 19 разр жаетс , тиристор 18 запираетс и нагрузка обтекаетс номинальным рабочим током . При размыкании ключа 27 или приThe unit works as follows. When the switch 27 is closed on the control electrodes of the thyristors 11 and 18, control signals are supplied through the differentiating chains, respectively, 16 and 30, and they open, the current begins to flow through the reference resistance, and the voltage is applied to the load 28 through the limiting resistor 7. the nominal load resistance of the voltage drop across it will be sufficient to trigger the dynistor 8, and it opens, and the voltage drop across measuring resistance 3 is not enough to process the control thyristor 23. At the same time tkryvaets thyristor 17, the capacitor 19 is discharged, the thyristor 18 is closed and the load obtekaets nominal operating current. When opening key 27 or when

аварийно.м разрыве цепи сигнал с датчика 4 поступает на вход тиристора 23, последний открываетс и через импульсный трансформатор открывает тиристоры 12 и 18.При срабатывании тиристоров 12 и 18 внещн цепь,An emergency. The circuit breaks the signal from sensor 4 to the input of thyristor 23, the latter opens and opens thyristors 12 and 18 through a pulse transformer. When thyristors 12 and 18 are triggered, an external circuit,

содержаща сосредоточенную и распределенную индуктивности щунтируетс сопротивлением 21, и тиристор 11 под действием встречно приложенного напр жени конденсатора 13 запираетс ускоренно, что приводит к уменьшению тока через тиристор 18.containing a concentrated and distributed inductance is shunted by resistance 21, and the thyristor 11 under the action of a counter-applied voltage of the capacitor 13 is locked in an accelerated manner, which leads to a decrease in the current through the thyristor 18.

После запирани тиристора 11 к тиристору 18 прикладываетс встречна ЭДС самоиндукции нагрузки и линии св зи, что вызывает ускоренное запирание тиристора 18.After the thyristor 11 is locked, a counter-emf of self-induction of the load and the communication line is applied to the thyristor 18, which causes an accelerated locking of the thyristor 18.

При возникновении к. з. нагрузки на управл ющий электрод тиристора 23 подаетс сигнал с измерительного сопротивлени 3. он открываетс и процесс отключени схемы повтор етс . Когда на линии существует к. з.At occurrence to. Z. The load on the control electrode of the thyristor 23 is given a signal from the measuring resistance 3. It opens and the circuit disconnecting process is repeated. When there is a line on the line.

до момента включени ключа 27, напр жени на нагрузке недостаточно дл открывани динистора 8, и тиристор 17 не включаетс , а тиристор 11 запираетс по сигналу с измерительного сопротивлени 3. В этом случае суммарный ток, протекающий па эталонному сопротивлению 21 и ограничительному сопротивлению 7, будет больше, чем допустимый ток, падени напр жени на измерительном сопротивлении 3 будет достаточно дл срабатывани тиристора 23. Следовательно, при этом открываетс тиристор 12, разр жает конденсатор 13 на тиристор II, и последний запираетс .until the switch 27 is turned on, the load voltage is not enough to open the dynistor 8, and the thyristor 17 does not turn on, and the thyristor 11 is locked by the signal from measuring resistance 3. In this case, the total current flowing through the reference resistance 21 and limiting resistance 7 will be greater than the allowable current, the voltage drop across measuring resistance 3 will be sufficient to trigger the thyristor 23. Consequently, this opens the thyristor 12, discharges capacitor 13 to thyristor II, and the latter is locked.

Таким образом, предлагаемый блок в начать- коммутационного разр да отключает источник питани и изолирует разр дный промежуток от энергии, запасенной в участках цепи, содержащих распределенные индуктивности . Это позвол ет обеспечить искробезопасность энергоемких систем при -питании их по длинной линии св зи.Thus, the proposed unit in the start-switching discharge cuts off the power supply and isolates the discharge gap from the energy stored in the circuit sections containing the distributed inductances. This allows the intrinsic safety of energy-intensive systems when they are powered over a long line of communication.

Claims

1. USSR Author's Certificate No. 412601, cl. G 05 F 1/58, 1971.

2. Sultanovich A. I. Calculations and design of intrinsically safe equipment M., Energie, 1971.

3. USSR author's certificate number 278858, cl. E 21 F 9/00, 1968.