УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИБОРОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ ВО ВЗРЫВООПАСНОЙ СРЕДЕ (ВАРИАНТЫ)

Предлагаемые технические решения относятся к области электротехники и могут быть использованы для создания устройств электропитания различных электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде и имеющих высокую эксплуатационную надежность.
Аналогичные технические решения известны, см., например, ГОСТ Р51330.10-99 (МЭК 60079-11-99) «Электрооборудование взрывозащищенное», часть 11, «Искробезопасная электрическая цепь», п.7.5.2.2 и п.7.5.3.1, в котором охарактеризовано устройство электропитания различных электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, и которое содержит:
- источник постоянного напряжения;
- первый токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу источника постоянного напряжения;
- второй токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя;
- третий токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу второго токоограничителя;
- первый стабилизатор постоянного напряжения, подсоединенный своим входом к выходу третьего токоограничителя;
- второй стабилизатор постоянного напряжения, подсоединенный своим входом к выходу первого стабилизатора постоянного напряжения;
- третий стабилизатор постоянного напряжения, подсоединенный своим входом к выходу второго стабилизатора постоянного напряжения;
- нагрузку (электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде), подсоединенную своим входом к выходу третьего стабилизатора постоянного напряжения.
Общими признаками предлагаемых технических решений по первому и второму вариантам и вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- первый токоограничитель;
- второй токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя;
- нагрузка (электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде).
Общими признаками предлагаемого технического решения по третьему варианту и вышеохарактеризованного аналогичного технического решения являются:
- источник постоянного напряжения;
- первый токоограничитель;
- второй токоограничитель;
-нагрузка (электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде).
Известно также устройство электропитания различных электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, см. ГОСТ Р51330.10-99 (МЭК.60079-11-99) «Электрооборудование взрывозащищенное», часть 11, «Искробезопасная электрическая цепь», рис.3, которое выбрано в качестве прототипа и которое содержит:
- источник постоянного напряжения;
- первый токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу источника постоянного напряжения;
- второй токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя;
- стабилизатор постоянного напряжения, подсоединенный своим одним выводом к выходу первого токоограничителя и другим своим выводом к корпусу устройства электропитания;
- нагрузку (электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде), подсоединенную к выходу второго токоограничителя.
Общими признаками предлагаемых технических решений по первому и по второму вариантам и прототипа являются: -источник постоянного напряжения;
- первый токоограничитель;
- второй токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя;
- электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде (нагрузка). Общими признаками предлагаемого технического решения по третьему варианту и прототипа являются:
- источник постоянного напряжения;
- первый токоограничитель;
- второй токоограничитель;
- электроприбор (нагрузка), расположенный во взрывоопасной среде и подсоединенный своими выводами электропитания к выходу второго токоограничителя.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных технических решений, заключается в обеспечении электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, в течение длительного периода времени неизменным постоянным напряжением питания, при появлении короткого замыкания одного из узлов устройства электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что известные устройства электропитания не содержат в своем составе необходимых и достаточных средств, обеспечивающих неизменность постоянного напряжения питания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, при возникновении короткого замыкания одного из узлов устройства электропитания.
Учитывая характеристику и анализ известных аналогичных технических решений, можно сделать вывод, что задача по созданию устройств электропитания различных электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, имеющих высокую эксплуатационную надежность, является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, согласно первому варианту предлагаемого технического решения, заключается в том, что устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, содержащее источник постоянного напряжения, первый токоограничитель, второй токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя, и электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде и подсоединенный своими выводами электропитания к выходу второго токоограничителя, снабжено: первым регулятором постоянного напряжения, подсоединенным своим входом к выходу источника постоянного напряжения, первой схемой управления, подсоединенной своим выходом к управляющему входу первого регулятора постоянного напряжения и своим входом к выходу второго токоограничителя, вторым регулятором постоянного напряжения, подсоединенным своим входом к выходу первого регулятора постоянного напряжения и своим выходом ко входу второго токоограничителя, и второй схемой управления, подсоединенной своим выходом к управляющему входу второго
регулятора постоянного напряжения и своим входом к выходу второго токоограничителя.
Введение двух регуляторов постоянного напряжения, двух схем управления и их подсоединения, как указано в первом варианте предлагаемого технического решения, позволяет:
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода источника постоянного напряжения на вход первого регулятора постоянного напряжения, под действием управляющего напряжения, формируемого первой схемой управления в зависимости от выходного напряжения устройства электропитания и поступающего на управляющий вход первого регулятора постоянного напряжения, получить на его выходе постоянное напряжение требуемой величины;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода первого регулятора постоянного напряжения на вход второго регулятора постоянного напряжения, под действием управляющего напряжения, формируемого второй схемой управления в зависимости от выходного напряжения устройства электропитания и поступающего на управляющий вход второго регулятора постоянного напряжения, получить на его выходе постоянное напряжение требуемой величины;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода второго регулятора постоянного напряжения на вход первого токоограничителя и прохождения тока через первый токоограничитель, путем изменения его проходного сопротивления ограничить до необходимого значения величину тока, протекающего через первый токоограничитель;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода первого токоограничителя на вход второго токоограничителя и прохождения тока через второй токоограничитель, путем изменения его проходного сопротивления ограничить до необходимого значения величину тока, протекающего через второй токоограничитель, одновременно поддерживая на выходе устройства необходимое постоянное напряжение для питания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
При этом необходимо отметить, что при появлении коротких замыканий отдельных узлов устройства электропитания (например, токоограничителя или регулятора постоянного напряжения), устройство электропитания, даже при наличии хотя бы одного работоспособного токоограничителя и хотя бы одного работоспособного управляемого регулятора постоянного напряжения обеспечивает
получение неизменного выходного постоянного напряжения и обеспечивает длительное по времени электропитание электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата для первого варианта предлагаемого технического решения.
Технический результат, указанный выше, согласно второму варианту предлагаемого технического решения, заключается в том, что устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, содержащее источник постоянного напряжения, первый токоограничитель, второй токоограничитель, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя и электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде, снабжено: первым регулятором постоянного напряжения, подсоединенным своим входом к выходу источника постоянного напряжения и своим выходом к входу первого токоограничителя, вторым регулятором постоянного напряжения, подсоединенным своим входом к выходу второго токоограничителя и своим выходом к выводам электропитания электроприбора, расположенного во взрывоопасной среде, первой схемой управления, подсоединенной своим выходом к управляющему входу первого регулятора постоянного напряжения и своим входом к выходу второго регулятора постоянного напряжения, и второй схемой управления, подсоединенной своим выходом к управляющему входу второго регулятора постоянного напряжения и своим входом к выходу второго регулятора постоянного напряжения.
Введение двух регуляторов постоянного напряжения, двух схем управления и их подсоединения, как указано во втором варианте предлагаемого технического решения, позволяет:
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода источника постоянного напряжения на вход первого регулятора постоянного напряжения, под действием управляющего напряжения, формируемого первой схемой управления в зависимости от выходного напряжения устройства электропитания и поступающего на управляющий вход первого регулятора постоянного напряжения, получить на его выходе постоянное напряжение требуемой величины;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода первого регулятора постоянного напряжения на вход первого токоограничителя и прохождения тока через первый токоограничитель, путем изменения его проходного сопротивления ограничить
до необходимого значения величину тока, протекающего через первый токоограничитель;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода первого токоограничителя на вход второго токоограничителя и прохождения тока через второй токоограничитель, путем изменения его проходного сопротивления ограничить до необходимого значения величину тока, протекающего через второй токоограничитель;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода второго токоограничителя на вход второго регулятора постоянного напряжения, под действием управляющего напряжения, формируемого второй схемой управления в зависимости от выходного напряжения устройства электропитания и поступающего на управляющий вход второго регулятора постоянного напряжения, получить на его выходе необходимое постоянное напряжение для питания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
При этом необходимо отметить, что при появлении коротких замыканий отдельных узлов устройства электропитания (например, токоограничителя или регулятора постоянного напряжения), устройство электропитания, даже при наличии хотя бы одного работоспособного токоограничителя и хотя бы одного работоспособного управляемого регулятора постоянного напряжения обеспечивает получение неизменного выходного постоянного напряжения и обеспечивает длительное по времени электропитание электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата для второго варианта, предлагаемого технического решения.
Технический результат, указанный выше, согласно третьему варианту предлагаемого технического решения, заключается в том, что устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, содержащее источник постоянного напряжения, первый токоограничитель, второй токоограничитель и электроприбор, расположенный во взрывоопасной среде и подсоединенный своими выводами электропитания к выходу второго токоограничителя, снабжено: первым регулятором постоянного напряжения, подсоединенным своим входом к выходу источника постоянного напряжения и своим выходом к входу первого токоограничителя, первой схемой управления, подсоединенной своим выходом к управляющему входу первого регулятора постоянного напряжения и своим входом к выходу второго токоограничителя, вторым регулятором постоянного напряжения, подсоединенным своим входом к выходу
первого токоограничителя и своим выходом ко входу второго токоограничителя, и второй схемой управления, подсоединенной своим выходом к управляющему входу второго регулятора постоянного напряжения и своим входом к выходу второго токоограничителя.
Введение двух регуляторов постоянного напряжения, двух схем управления и их подсоединения, как указано в третьем варианте предлагаемого технического решения позволяет:
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода источника постоянного напряжения на вход первого регулятора постоянного напряжения, под действием управляющего напряжения, формируемого первой схемой управления в зависимости от выходного напряжения устройства электропитания и поступающего на управляющий вход первого регулятора постоянного напряжения, получить на его выходе постоянное напряжение требуемой величины;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода первого регулятора постоянного напряжения на вход первого токоограничителя и прохождения тока через первый токоограничитель, путем изменения его проходного сопротивления ограничить до необходимого значения величину тока, протекающего через первый токоограничитель;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода первого токоограничителя на вход второго регулятора постоянного напряжения, под действием управляющего напряжения, формируемого второй схемой управления в зависимости от выходного напряжения устройства электропитания и поступающего на управляющий вход второго регулятора постоянного напряжения, получить на его выходе постоянное напряжение требуемой величины;
- в процессе поступления постоянного напряжения с выхода второго регулятора постоянного напряжения на вход второго токоограничителя и прохождения тока через второй токоограничитель, путем изменения его проходного сопротивления ограничить до необходимого значения величину тока, протекающего через второй токоограничитель, одновременно поддерживая на выходе устройства необходимое постоянное напряжение для питания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
При этом необходимо отметить, что при появлении коротких замыканий отдельных узлов устройства электропитания (например, токоограничителя или
регулятора постоянного напряжения), устройство электропитания, даже при наличии хотя бы одного работоспособного токоограничителя и хотя бы одного работоспособного управляемого регулятора постоянного напряжения обеспечивает получение неизменного выходного постоянного напряжения и обеспечивает длительное по времени электропитание электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, обеспечивая, таким образом, высокую эксплуатационную надежность. В чем и проявляется достижение вышеуказанного технического результата для третьего варианта предлагаемого технического решения.
Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит как всей совокупности признаков, так и отличительных признаков предлагаемых технических решений, что позволило сделать вывод о наличии критериев патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где на фиг.1 представлена функциональная схема для первого варианта, на фиг.2 представлена функциональная схема для второго варианта, на фиг.3 представлена функциональная схема для третьего варианта, на фиг.4 приведена схема токоограничителя для всех вариантов устройства электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, на фиг.5 приведена схема регулятора постоянного напряжения для всех вариантов устройства электропитании электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, и на фиг.6 приведена схема управления для всех вариантов устройства электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, согласно первому варианту (см. фиг.1) содержит:
- источник постоянного напряжения - 1;
- первый регулятор постоянного напряжения - 2, подсоединенный своим входом к выходу источника постоянного напряжения - 1;
- второй регулятор постоянного напряжения - 3, подсоединенный своим входом к выходу первого регулятора постоянного напряжения - 2;
- первый токоограничитель - 4, подсоединенный своим входом к выходу второго регулятора постоянного напряжения - 3;
- второй токоограничитель - 5, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя - 4;
- электроприбор - 6, расположенный во взрывоопасной среде - 7 и подсоединенный своими выводами электропитания к выходам второго токоограничителя - 5;
- первую схему управления - 8, подсоединенную своим выходом к управляющему входу первого регулятора постоянного напряжения - 2 и своим входом к выходу второго токоограничителя - 5;
- вторую схему управления - 9, подсоединенную своим выходом к управляющему входу второго регулятора постоянного напряжения - 3 и своим входом к выходу второго токоограничителя - 5.
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, согласно второму варианту (см. фиг.2) содержит:
- источник постоянного напряжения - 1;
- первый регулятор постоянного напряжения - 2, подсоединенным своим входом к выходу источника постоянного напряжения - 1;
- первый токоограничитель - 3, подсоединенным своим входом к выходу первого регулятора постоянного напряжения - 2;
- второй токоограничитель - 4, подсоединенным своим входом к выходу первого токоограничителя - 3;
- второй регулятор постоянного напряжения - 5, подсоединенный своим входом к выходу второго токоограничителя - 4;
- электроприбор - 6, расположенный во взрывоопасной среде - 7 и подсоединенный своими выводами электропитания к выходам второго регулятора постоянного напряжения - 5;
- первую схему управления - 8, подсоединенную своим выходом к управляющему входу первого регулятора постоянного напряжения - 2 и своим входом к выходу второго регулятора постоянного напряжения - 5;
- вторую схему управления - 9, подсоединенную своим выходом к управляющему входу второго регулятора постоянного напряжения - 5 и своим входом к выходу второго регулятора постоянного напряжения - 5.
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, согласно третьему варианту (см. фиг 3) содержит:
- источник постоянного напряжения - 1;
- первый регулятор постоянного напряжения - 2, подсоединенный своим входом к выходу источника постоянного напряжения - 1;
- первый токоограничитель - 3, подсоединенный своим входом к выходу первого регулятора постоянного напряжения - 2;
- второй регулятор постоянного напряжения - 4, подсоединенный своим входом к выходу первого токоограничителя - 3;
- второй токоограничитель - 5, подсоединенный своим входом к выходу второго регулятора постоянного напряжения - 4;
- электроприбор - 6, расположенный во взрывоопасной среде - 7 и подсоединенный своими выводами электропитания к выходам второго токоограничителя - 5;
- первую схему управления - 8, подсоединенную своим выходом к управляющему входу первого регулятора постоянного напряжения - 2 и своим входом к выходу второго токоограничителя - 5;
- вторую схему управления - 9, подсоединенную своим выходом к управляющему входу второго регулятора постоянного напряжения - 4 и своим входом к выходу второго токоограничителя - 5.
Приведенная на фиг.4 схема токоограничителя содержит:
- транзистор - 10, коллектор - 11 которого является входом токоограничителя;
- резистор - 12, подсоединенный своим первым выводом к эмиттеру транзистора - 10, второй вывод - 13 резистора - 12 является выходом токоограничителя;
- схема вычитания потенциалов напряжения - 14, подсоединенная своими входами к выводам резистора 12;
- схема сравнения - 15, подсоединенная своим первым входом к выходу схемы вычитания потенциалов напряжения - 14;
- источник постоянного опорного напряжения - 16, подсоединенный своим выходом ко второму входу схемы сравнения - 15;
- усилитель постоянного напряжения - 17, подсоединенный своим входом к выходу схемы сравнения - 15 и своим выходом к базе транзистора - 10.
Приведенная на фиг.5 схема регулятора постоянного напряжения содержит:.
- дифференциальный усилитель - 18, выход - 19 которого является выходом регулятора постоянного напряжения;
- делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21 и подсоединенный одним своим выводом к корпусу, а общей точкой соединения резисторов - 20 и 21 ко второму (управляющему) входу
дифференциального усилителя - 18, при этом второй вывод - 22 резистора - 21 является вторым (управляющим) входом регулятора постоянного напряжения;
- резистор - 23 (обратная связь), подсоединенный своим первым выводом к выходу дифференциального усилителя - 18 и вторым своим выводом к первому входу дифференциального усилителя - 18;
- ограничительный резистор - 24, подсоединенный своим первым выводом к первому входу дифференциального усилителя - 18, второй вывод - 25 ограничительного резистора - 24 является первым входом регулятора постоянного напряжения.
Приведенная на фиг.6 схема управления содержит:
- схему сравнения - 26, первый вход которой является входом схемы управления;
- источник постоянного опорного напряжения - 27, подсоединенный своим выходом ко второму входу схемы сравнения - 26;
- усилитель постоянного напряжения - 28, подсоединенный своим входом к выходу схемы сравнения - 26, выход - 29 усилителя постоянного напряжения - 28 является выходом схемы управления.
В качестве усилителей постоянного напряжения - 17 и 28 может быть использован усилитель, опубликованный в книге «Основы теории транзисторов и транзисторных схем», автор Степаненко И.П., Москва, 1973 г., стр.406.
В качестве источников постоянного опорного напряжения - 16 и 27 может быть использован источник постоянного напряжения, опубликованный в книге «Энциклопедия устройств на полевых транзисторах», авторы Дьяконов В.П. и др., Москва, 2002 г., стр.151-159.
В качестве источника постоянного напряжения - 1 может быть использован двухфазный выпрямитель, опубликованный в книге «Электропреобразовательные устройства РЭС», автор Иванов-Цыганов А.И., Москва, 1991 г., стр.98-103.
Все остальные элементы, входящие в состав устройства электропитания, широко известны и опубликованы в технической литературе.
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, согласно первому варианту работает следующим образом.
С выхода источника постоянного напряжения - 1 (см. фиг 1) на первый вход - 25 (см., фиг.5) первого регулятора постоянного напряжения - 2 поступает постоянное напряжение, которое затем через резистор - 24 поступает на первый вход
дифференциального усилителя - 18, входящего в состав первого регулятора постоянного напряжения - 2.
Под действием управляющего напряжения (формируемого первой схемой управления - 8 в зависимости от выходного постоянного напряжения, поступающего с выхода устройства электропитания (с выхода - 13, см. фиг.4, второго токоограничителя - 5) на первый вход схемы сравнения - 26 (см. фиг 6), и постоянного опорного напряжения, поступающего на второй вход схемы сравнения - 26 с выхода источника постоянного опорного напряжения - 27, получения их разности на выходе схемы сравнения - 26 и усиления полученной разности напряжений усилителем постоянного напряжения - 28), поступающего с выхода усилителя постоянного напряжения - 28 (с выхода - 29 первой схемы управления - 8) на второй вход - 22 первого регулятора постоянного напряжения - 2 (см., фиг.5), которое затем через делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21, с их общей точки соединения поступает на второй вход дифференциального усилителя - 18, и напряжения обратной связи, поступающего с выхода дифференциального усилителя - 18 через резистор - 23 на его первый вход, в результате сравнения этих поступивших напряжений в каждый момент времени, получения их разностей и их последующего усиления, под действием постоянного коэффициента передачи, определяемого параметрами дифференциального усилителя - 18, на его выходе и, соответственно, на выходе - 19 первого регулятора постоянного напряжения - 2 получают необходимое постоянное напряжение.
На первый вход- 25 (см. фиг 5) второго регулятора постоянного напряжения - 3 с выхода первого регулятора постоянного напряжения - 2 (с выхода - 19 первого регулятора постоянного напряжения - 2, см. фиг.5) поступает постоянное напряжение, которое затем через резистор - 24 поступает на первый вход дифференциального усилителя - 18, входящего в состав второго регулятора постоянного напряжения - 3.
Под действием управляющего напряжения (формируемого второй схемой управления - 9 в зависимости от выходного постоянного напряжения, поступающего с выхода устройства электропитания (с выхода - 13 (см. фиг.4) второго токоограничителя - 5) на первый вход схемы сравнения - 26 (см. фиг.6), и постоянного опорного напряжения, поступающего на второй вход схемы сравнения - 26 с выхода источника постоянного опорного напряжения - 27, получения их разности на выходе схемы сравнения - 26 и усиления полученной разности напряжений усилителем
постоянного напряжения - 28), поступающего с выхода усилителя постоянного напряжения - 28 (с выхода 29 второй схемы управления - 9) на второй вход - 22 второго регулятора постоянного напряжения - 3 (см., фиг.5), которое затем через делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21, с их общей точки соединения поступает на второй вход дифференциального усилителя - 18, и напряжения обратной связи, поступающего с выхода дифференциального усилителя - 18 через резистор - 23 на его первый вход, в результате сравнения этих поступивших напряжений в каждый момент времени, получения их разностей и их последующего усиления, под действием постоянного коэффициента передачи, определяемого параметрами дифференциального усилителя - 18, на его выходе и, соответственно, на выходе - 19 второго регулятора постоянного напряжения - 3 получают необходимое постоянное напряжение.
На вход - 11 (см. фиг.4) первого токоограничителя - 4 с выхода - 19 второго регулятора постоянного напряжения - 3 (см., фиг.5) на коллектор транзистора - 10 первого токоограничителя - 4 поступает постоянное напряжение. Транзистор - 10, включенный по схеме с общим коллектором, обеспечивает протекание тока через резистор - 12 и создание на его выводах падения напряжения. Потенциалы напряжения с выводов резистора - 12 поступают на входы схемы вычитания - 14 потенциалов напряжения, на выходе которой, в результате вычитания, получают разность потенциалов напряжения, которая поступает на первый вход схемы сравнения - 15, на второй вход которой поступает постоянное опорное напряжение с выхода источника постоянного опорного напряжения - 16. В результате их сравнения на выходе схемы сравнения - 15 получают их разность, которая после усиления усилителем постоянного напряжения - 17 поступает на базу транзистора - 10, изменяет величину проходного сопротивления транзистора - 10 и, таким образом, ограничивает до необходимого значения величину тока, протекающего через первый токоограничитель - 4.
На вход - 11 второго токоограничителя - 5 (см. фиг.4) с выхода - 13 первого токоограничителя - 4, на коллектор транзистора - 10 второго токоограничителя - 5 поступает постоянное напряжение. Транзистор - 10, включенный по схеме с общим коллектором, обеспечивает протекание тока через резистор - 12 и создает на его выводах падение напряжения. Потенциалы напряжения с выводов резистора - 12 поступают на входы схемы вычитания - 14 потенциалов напряжения, на выходе которой, в результате вычитания, получают разность потенциалов напряжения, которая
поступает на первый вход схемы сравнения - 15, на второй вход которой поступает постоянное опорное напряжение с выхода источника постоянного опорного напряжения - 16. В результате их сравнения на выходе схемы сравнения - 15 получают их разность, которая после усиления усилителем постоянного напряжения - 17 поступает на базу транзистора - 10, изменяет величину проходного сопротивления транзистора - 10 и, таким образом, ограничивает до необходимого значения величину тока, протекающего через второй токоограничитель - 5, одновременно поддерживая на выходе устройства необходимое постоянное напряжение для питания электроприбора - 6, расположенного во взрывоопасной среде - 7, не меняющееся при появлении коротких замыканий отдельных узлов устройства электропитания (например, токоограничителя или регулятора постоянного напряжения), так как функции короткозамкнутых узлов по получению постоянного напряжения выполняются оставшимися работоспособными узлами устройства электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, согласно второму варианту работает следующим образом.
На первый вход - 25 (см. фиг.5) первого регулятора постоянного напряжения - 2 (см. фиг.2) с выхода источника постоянного напряжения - 1 поступает постоянное напряжение, которое затем через резистор - 24 поступает на первый вход дифференциального усилителя - 18, входящего в состав первого регулятора постоянного напряжения - 2.
Под действием управляющего напряжения (формируемого первой схемой управления - 8 в зависимости от выходного постоянного напряжения, поступающего с выхода устройства электропитания (с выхода второго регулятора постоянного напряжения - 5) на первый вход схемы сравнения - 26 (см. фиг.6), и постоянного опорного напряжения, поступающего на второй вход схемы сравнения - 26 с выхода источника опорного напряжения - 27, получения их разности на выходе схемы сравнения - 26 и усиления полученной разности напряжений усилителем постоянного напряжения - 28 (с выхода - 29 первой схемы управления - 8) на второй вход - 22 первого регулятора постоянного напряжения - 2 (см., фиг.5), которое затем через делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21, с их общей точки соединения поступает на второй вход дифференциального усилителя
- 18, и напряжения обратной связи, поступающего с
выхода дифференциального усилителя - 18 через резистор - 23 на его первый вход, на выходе дифференциального усилителя - 18, в результате сравнения этих поступивших напряжений в каждый момент времени, получения их разностей и их последующего усиления, под действием постоянного коэффициента передачи, определяемого параметрами дифференциального усилителя - 18, на его выходе и, соответственно, на выходе - 19 первого регулятора постоянного напряжения - 2 получают необходимое постоянное напряжение.
На вход - 11 первого токоограничителя - 3 (см. фиг.4) с выхода - 19 первого регулятора постоянного напряжения - 2 на коллектор транзистора - 10 поступает постоянное напряжение. Транзистор - 10, включенный по схеме с общим коллектором, обеспечивает протекание тока через резистор - 12 и создание на его выводах падения напряжения. Потенциалы напряжения с выводов резистора - 12 поступают на входы схемы вычитания - 14 потенциалов напряжения, на выходе которой, в результате вычитания, получают разность потенциалов напряжения, которая поступает на первый вход схемы сравнения - 15, на второй вход которой поступает постоянное опорное напряжение с выхода источника постоянного опорного напряжения - 16. В результате их сравнения на выходе схемы сравнения - 15 получают их разность, которая после усиления усилителем постоянного напряжения - 17 поступает на базу транзистора - 10, изменяет величину проходного сопротивления транзистора - 10 и, таким образом, ограничивает до необходимого значения величину тока, протекающего через первый токоограничитель - 3.
На вход - 11 второго токоограничителя - 4 (см. фиг.4) с выхода - 13 первого токоограничителя - 3 на коллектор транзистора - 10 второго токоограничителя - 4 поступает постоянное напряжение. Транзистор - 10, включенный по схеме с общим коллектором, обеспечивает протекание тока через резистор - 12 и создает на его выводах падение напряжения. Потенциалы напряжения с выводов резистора - 12 поступают на входы схемы вычитания - 14 потенциалов напряжения, на выходе которой, в результате вычитания, получают разность потенциалов напряжения, которая поступает на первый вход схемы сравнения - 15, на второй вход которой поступает постоянное опорное напряжение с выхода источника постоянного опорного напряжения - 16. В результате их сравнения на выходе схемы сравнения - 15 получают их разность, которая после усиления усилителем постоянного напряжения - 17 поступает на базу транзистора - 10, изменяет величину проходного сопротивления
транзистора -10 и, таким образом, ограничивает до необходимого значения величину тока, протекающего через второй токоограничитель - 4.
На первый вход - 25 (см. фиг.5) второго регулятора постоянного напряжения - 5 (см. фиг 2) с выхода - 13 второго токоограничителя - 4 (см. фиг.4) поступает постоянное напряжение, которое затем через резистор - 24 поступает на первый вход дифференциального усилителя - 18, входящего в состав второго регулятора постоянного напряжения - 5.
Под действием управляющего напряжения (формируемого второй схемой управления - 9 в зависимости от выходного постоянного напряжения, поступающего с выхода устройства электропитания (с выхода - 19 второго регулятора постоянного напряжения - 5) на первый вход схемы сравнения - 26 (см. фиг 6), и постоянного опорного напряжения, поступающего на второй вход схемы сравнения - 26 с выхода источника постоянного опорного напряжения -27, получения их разности на выходе схемы сравнения - 26 и усиления полученной разности напряжений усилителем постоянного напряжения - 28), поступающего с выхода усилителя постоянного напряжения - 28 (с выхода - 29 второй схемы управления - 9) на второй вход - 22 второго регулятора постоянного напряжения - 5 (см. фиг.5), которое затем через делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21, с их общей точки соединения поступает на второй вход дифференциального усилителя - 18, и напряжения обратной связи, поступающего с выхода дифференциального усилителя - 18 через резистор - 23 на его первый вход, в результате сравнения этих поступивших напряжений в каждый момент времени, получения их разностей и их последующего усиления, под действием постоянного коэффициента передачи, определяемого параметрами дифференциального усилителя - 18, на его выходе и, соответственно, на выходе - 19 второго регулятора постоянного напряжения - 5 получают необходимое постоянное напряжение для питания электроприбора - 6, расположенного во взрывоопасной среде - 7, не меняющееся при появлении коротких замыканий отдельных узлов устройств электропитания (например, токоограничителя или регулятора постоянного напряжения), так как функции короткозамкнутых узлов по получению постоянных напряжений выполняются оставшимися работоспособными узлами устройства электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
Предлагаемое устройство электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, согласно третьему варианту работает следующим образом.
На первый вход - 25 (см., фиг.5) первого регулятора постоянного напряжения -2 (см., фиг.3) с выхода источника постоянного напряжения - 1 поступает постоянное напряжение, которое затем через резистор - 24 поступает на первый вход дифференциального усилителя - 18, входящего в состав первого регулятора постоянного напряжения - 2.
Под действием управляющего напряжения (формируемого первой схемой управления - 8 в зависимости от выходного постоянного напряжения, поступающего с выхода устройства электропитания (с выхода - 13 (см. фиг.4) второго токоограничителя- 5) на первый вход схемы сравнения - 26 (см. фиг.6), и постоянного опорного напряжения, поступающего на второй вход схемы сравнения - 26 с выхода источника постоянного опорного напряжения - 27, получения их разности на выходе схемы сравнения - 26 и усиления полученной разности напряжений усилителем постоянного напряжения - 28), поступающего с выхода усилителя постоянного напряжения - 28 (с выхода - 29 первой схемы управления - 8) на второй вход - 22 первого регулятора постоянного напряжения - 2 (см., фиг.5), которое затем через делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21, с их общей точки соединения поступает на второй вход дифференциального усилителя - 18, и напряжения обратной связи, поступающего с выхода дифференциального усилителя - 18 через резистор - 23 на его первый вход, в результате сравнения этих поступивших напряжений в каждый момент времени, получения их разностей и их последующего усиления, под действием постоянного коэффициента передачи, определяемого параметрами дифференциального усилителя - 18, на его выходе и, соответственно, на выходе - 19 первого регулятора постоянного напряжения - 2 получают необходимое постоянное напряжение.
На вход - 11 (см. фиг.4) первого токоограничителя - 3 с выхода - 19 первого регулятора постоянного напряжения - 2 (см. фиг.5) на коллектор транзистора - 10 первого токоограничителя - 3 поступает постоянное напряжение. Транзистор - 10, включенный по схеме с общим коллектором, обеспечивает протекание тока через резистор - 12 и создание на его выводах падения напряжения. Потенциалы напряжения с выводов резистора - 12 поступают на входы схемы вычитания - 14 потенциалов напряжения, на выходе которой, в результате вычитания, получают разность
потенциалов напряжения, которая поступает на первый вход схемы сравнения - 15, на второй вход которой поступает постоянное опорное напряжение с выхода источника постоянного опорного напряжения - 16. В результате их сравнения на выходе схемы сравнения - 15 получают их разность, которая после усиления усилителем постоянного напряжения - 17 поступает на базу транзистора - 10, изменяет величину проходного сопротивления транзистора - 10 и, таким образом, ограничивает до необходимого значения величину тока, протекающего через первый токоограничитель - 3.
На первый вход - 25 (см. фиг.5) второго регулятора постоянного напряжения - 4 с выхода - 13 первого токоограничителя - 3 (см. фиг.4) поступает постоянное напряжение, которое затем через резистор - 24 поступает на первый вход дифференциального усилителя - 18, входящего в состав второго регулятора постоянного напряжения - 4.
Под действием управляющего напряжения (формируемого второй схемой управления - 9 в зависимости от выходного постоянного напряжения, поступающего с выхода устройства электропитания (с выхода - 13 второго токоограничителя - 5) на первый вход схемы сравнения - 26 (см. фиг.6), и постоянного опорного напряжения, поступающего на второй вход схемы сравнения - 26 с выхода источника постоянного опорного напряжения - 27, получения их разности на выходе схемы сравнения - 26 и усиления полученной разности усилителем постоянного напряжения - 28), поступающего с выхода усилителя постоянного напряжения - 28 (с выхода - 29 второй схемы управления - 9) на второй вход - 22 второго регулятора постоянного напряжения - 4 (см., фиг 5), которое затем через делитель напряжения, выполненный из последовательно соединенных между собой резисторов - 20 и 21, с их общей точки соединения поступает на второй вход дифференциального усилителя - 18, и напряжения обратной связи, поступающего с выхода дифференциального усилителя -18 через резистор - 23 на его первый вход, в результате сравнения этих поступивших напряжений в каждый момент времени, получения их разностей и их последующего усиления, под действием постоянного коэффициента передачи, определяемого параметрами дифференциального усилителя - 18, на его выходе и, соответственно, на выходе - 19 второго регулятора постоянного напряжения - 4 получают необходимое постоянное напряжение.
На вход - 11 второго токоограничителя - 5 (см. фиг.4) с выхода - 19 второго регулятора постоянного напряжения - 4 на коллектор транзистора - 10 второго
токоограничителя - 5 поступает постоянное напряжение. Транзистор - 10, включенный по схеме с общим коллектором, обеспечивает протекание тока через резистор - 12 и создает на его выводах падение напряжения. Потенциалы напряжения с выводов резистора - 12 поступают на входы схемы вычитания - 14 потенциалов напряжения, на выходе которой, в результате вычитания, получают разность потенциалов, которая поступает на первый вход схемы сравнения - 15, на второй вход, которой поступает постоянное опорное напряжение с выхода источника постоянного опорного напряжения - 16. В результате их сравнения на выходе схемы сравнения - 16 получают их разность, которая после усиления усилителем постоянного напряжения - 17 поступает на базу транзистора - 10, изменяет величину проходного сопротивления транзистора - 10 и, таким образом, ограничивает до необходимого значения величину тока, протекающего через второй токоограничитель - 5, одновременно поддерживая на выходе устройства необходимое постоянное напряжение для питания электроприбора - 6, расположенного во взрывоопасной среде - 7, не меняющееся при появлении коротких замыканий отдельных узлов устройства электропитания (например, токоограничителя или регулятора постоянного напряжения), так как функции короткозамкнутых узлов по получению постоянного напряжения выполняются оставшимися работоспособными узлами устройства электропитания электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде.
Таким образом, предлагаемое устройство электропитания различных приборов, расположенных во взрывоопасной среде, при появлении короткого замыкания какого-либо узла устройства электропитания электроприбора, расположенного во взрывоопасной среде, обеспечивает свое функционирование при наличии одновременно хотя бы одного работоспособного токоограничителя и хотя бы одного работоспособного управляемого регулятора постоянного напряжения, которые позволяют получить неизменное постоянное напряжение на выходе устройства электропитания и обеспечивают длительное по времени электропитание электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, так как выполнение функций короткозамкнутого узла предлагаемого устройства электропитания обеспечивается работоспособными узлами устройства электропитания, которые в данный момент не являются короткозамкнутыми, что, в свою очередь, обеспечивает высокую эксплуатационную надежность устройств электропитания электроприборов,
расположенных во взрывоопасной среде, чего не могут обеспечить известные аналогичные технические решения.
Поэтому предлагаемые варианты устройств электропитания различных электроприборов, расположенных во взрывоопасной среде, займут достойное место среди известных объектов аналогичного назначения.