Устройство для разделения искроопасных и искробезопасных цепей

Патент 924408

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик

<>924408 (б)) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.1130 (21) 3000749/24-07 с присоединением заявки N9 (23) ПриоритетОпубликовано 3004.82. Бюллетень М 16

{51)М Кл з

Е 21 F 9/00

Н 02 Н 7/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621 311.69 (088. 8) Дата опубликования описания 3004.82

В.В. Мартынов, А.E. Погорельский и Г.Г. Ли онская (72) Авторы изобретения

ЪР

C р

Ф е м 3 (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ИСКРООПАСНЫХ

И ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ЦЕПЕЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения искробезопасности цепей (главным образом измеритель.ных) электрооборудования, работающего во взрывоопасных помещениях и наружных установках различных отраслей промышленности.

Известно устройство для разделе- . ния искроопасных и искробезопасных цепей, содержащее резисторы и предохранители в каждой ветви и цепочку из двух последовательно-встречно включенных стабилитронов с заземпенной средней точкой.

Принцип его работы заключается в том, что в нормальном режиме работы напряжение на входе устройства меньше порога срабатывания цепочки из.двух последовательно включенных стабилитронов, поэтому они закрыты и не оказывают заметного влияния на работу защищаемых цепей. В аварийном режиме вероятно попадание со стороны искрос1пасной цепи на вход рассматриваемого устройства напряжения, превышающего суммарное напряжение пробоя стабилитронов. Оно может быть приложено либо между двумя линейными проводами, либо между линейным проводом и землей. При этом один нли оба стабилитрона открываются и ограничивают напряжение до безопасной величины. Если при этом ток на входе устройства превьыает ток уставкн его предохранителей, последние перегорают, отключая защищаемую искробезопасную цепь от искроопасной цепи (1).

1О,Недостатком этой схемы является невозможность ее использования, если защищаемая цепь питается двуполярным напряжением и имеет соединенную с землей точку (что соответствует часто встречающемуся случаювЂ” применение емкостного, дифференциально-трасформаторного и других датчиков). Этот недостаток обусловлен тем,что в каждый из полупериодов один

2О из стабилитронов окажется открытым в течение промежутка времени, когда напряжение питания будет превьааать напряжение срабатывания стабилитрона ,в прямом направлении. В этом случае часть измерительной цепи будет этим стабилитроном зашунтирована, т.е. будет нарушена ее работоспособность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для разделения искроопасных и искробезопасных цепей. Оно со

40 держит балластные. и ограничительные резисторы, цепочку из четырех стабилитронов с заземленной средней точкой, причем между каждым линейным проводом и заземленной точкой имеется два последовательно-встречно включенных стабилитрона.

Работа схемы-прототипа заключа ется в следующем.

В нормальном рабочем режиме напряжение в искробезопасной цепи меньше уровня срабатывания цепочки из четырех стабилитронов, поэтому они закрыты, а их заземленная сред- . няя точка отключена от остальной части схемы. Влиянием стабилитронов на работу защищаемой цепи можно пренебречь. При попадании в аварийном режиме на вход известного устройства напряжения, превышающего суммарное напряжение, срабатывания стабилитронов, последние открываются, и на входе защищаемой искробезопасной цепи напряжение оказывается ограниченным до заданной величины. Опасное напряжение может быть приложено со стороны источника либо между линейным проводом и землей, либо между двумя линейными проводами. При этом срабатывают соответственно два или четыре стабилитрона. Это устройство может быть использовано для защиты искробезопасной цепи с заземленной точкой при питании защищаемой схемы двуполярным напряжением. При этом отпадает. необходимость применения специального разделительного трансформатора в цепи питания (2).

Однако серьезным недостатком известного устройства является двукратное увеличение по сравнению с предыдущими схемами напряжения, которое может попасть в защищаемую цепь. Действительно, максимальное напряжение на цепочке из четырех стабилитронов будет равно удвоенной сумме прямого и обратного падений напряжения на одном стабилитроне, т.е. вдвое выше. чем в предыдущих схемах. ной аппаратуры " чувствительности и мощности вЂ” путем снижения потерь напряжения на ограничительных резисторах устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цепочка стабилитронов с заземленной средней точкой зашунтирована двумя дополнительными последовательно-встречно включенными стабилитрон ами °

На чертеже дана. электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из предохранителей 1 и 2, балластных резисторов

3 и 4, стабилитронов 5-10 с заземленной средней точкой 11 и резисторов 12 и 13, ограничивающих ток в искробезопасной цепи. Одна из точек (не Показана) датчика 14 имеет соединение с землей. Устройство включено между искроонасной (вторичный прибор с выводами 15 и 16) и искро безопасной (датчик с выводами 17 и 18) цепями.

Устройство работает следующим образом.

Поскольку стабилитроны в предлагаемой схеме (для простоты рассуждений будет считать йараметры всех стабилитронов идентичными) включены попарно и встречно, то в случае срабатывания любой пары падение напряжения на ней будет равно сумме прямого и обратного падений напряжения на одном стабилитроне. Обозначим эту сумму U q . В нормальном режиме напряжение между точками 19-20 меньше

П с . В этом случае все стабилитроны закрыты и их влиянием на работу аппаратуры можно пренебречь. При повреждениях в искроопасной цепи на предлагаемую схему со стороны выводов 15 и 16 возможно попадание напряжения, превышающего U T. Это напряжение может быть приложено между одним линейным проводом и землей, между двумя линейными проводами и запей, а также между линейными проводами.

Поэтому для обеспечения искробезопасности необходимо увеличивать сопротивления ограничительных резисторов, расположенных между цепочкой стабилитронов и защищаемой цепью.

Это, в свою очередь, приводит к увеличению падения напряжения на огра55 ничительных резисторах в нормальном режиме работы и соответствующему уменьшению напряжения на нагрузке, которая в электроизмерительной аппаратуре чаще всего представляет собой датчик. Уменьшение напряжения питания и выходного сигнала датчика эквивалентно снижению его чувствительности и мощности.

Цель изобретения вЂ” улучшение функциональных характеристик измеритель- 65

Допустим, что повышенное напряжение приложено между точками 15-11.

В этом случае открываются стабилитроны 5. и 6 и напряжение между точками 11-19 ограничивается величиной П . Если повышенное напряжение окажется приложенным между каждой из точек 15 и 16 и точкой 11, цепочка из элементов 2,4,7 и 8 работает аналогично цепочке из элементов 1,3,5 и б. Стабилитроны 9 и 10 ограничивают напряжение на выходе (точки 17-18) устройства до величины Ug в том случае, если повышенное напряжение окажется приложенным между линейны- ми проводами 15-16. Если ток через балластные. резисторы 3 и 4 превышает номинальное. значение тока предох924408

Формула изобретения

Ваорочныо придир

Юалиие

ВНИИПИ Заказ 2777/52 Тираж 470 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород;ул.Проектная, 4 ранителей, один илн оба предохранителя перегорают и отключают защища- емую искробезопасную цепь от точек

15-16.

Таким образом, во всех возможных случаях приложения повыаенного на- 5 пряжения ко входу. устройства на его выходе напряжение не превышает U

Это как минимум вдвое ниже, чем в известном устройстве (в котором величина аварийного напряжения опреде- !О ляется четырьмя последовательно включенными стабилитронами), поэтому для ограничения аварийного: тока искробезопасной цепи до заданной величины в предлагаемом устройстве потребуются гораздо меньшие .сопротивления ограничительных резисторов 12 и 13.

Достоинством предлагаемого устрой,ства для разделения искроопасных и искробезопасных цепей является значительно больший коэффициент. передачи, равный отношению напряжений на выходе (точки 17 и 18) и входе (точки 15 и 16), что обусловлено меньшими потерями напряжения на ограничительных резисторах 12 и 13. Если же учесть, что между датчиком и вторичной аппаратурой часто включена не одна, а две последовательно расположенные схемы искрозащиты (одна в цепи питания, другая в выходной цепи), то эквивалентное возрастание чувствительности датчика будет еще значительнее.

Изобретение целесообразно приме35 нять для разделения искроопасных и искробеэопасных цепей, если последние представляют собой измерительные датчики, например, усилия, давления, натяжения, перемещения, особенно, если схеюаа искрозащиты вкл1очены ак в цепи.питания, так и в выходной цепи датчика.

Устройство для разделения искроопасных и искробезопасных цепей, со» держащее балластные и ограничительные резисторы, предохранители, цепочку из четырех стабилитронов с заземленной средней точкой, причем между каждым линейным проводом и заземленной точкой включены два последовательно-встречно соединенных стабилитрона, о т л и ч а ю щ е-+ е с я тем,что,с целью улучшения функциональных характеристик измерительФ ной аппаратуры путем снижения потерь напряжения на ограничительных резисторах, цепочка стабилитронов.с зазем- . ленной средней точкой зашунтирована- двумя дополнительными последовательно-встречно включенными стабилитронами.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент Великобритании 9 977913, кл. Н 02 Н 7/00, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

9 515373, кл. Е 21 F 5/00, 1976.