Іскробезпечне джерело живлення

Реферат: Іскробезпечне джерело живлення містить джерело напруги, відкриваючий напругу резистор і силовий регулюючий транзистор, пов'язаний з вузлом обмеження струму та з вузлом обмеження напруги. Вузол обмеження напруги сформований стабілітроном, а вузол обмеження струму сформований трьома транзисторами, двома резисторами та одним струмостабілізуючим діодом. UA 90041 U (12) UA 90041 U UA 90041 U 5 10 15 Корисна модель належить до гірничої промисловості і призначена для забезпечення іскробезпечної подачі електроенергії від джерела постійного струму до його навантаження в шахтах, небезпечних за газом та/чи пилом. Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті і результату, що досягається, є іскробезпечне джерело живлення [1], що містить джерело напруги та відкриваючий напругу резистор, сполучений з силовим регулюючим транзистором. Силовий регулюючий транзистор пов'язаний з вузлом обмеження струму, формованим трьома транзисторами і трьома резисторами, та з вузлом обмеження напруги, формованим стабілітроном, діодом та резистором. Після підімкнення джерела напруги (акумуляторної батареї) від "плюс" через відкриваючий резистор на затвор силового регулюючого транзистора надходить відкриваюча напруга. Силовий регулюючий транзистор відкривається, підмикаючи навантаження RH до джерела напруги. При цьому у вузлі обмеження струму один транзистор відкритий, а інший закритий. Третій, виконуючий допоміжні функції, транзистор при перевищенні установлення струму відкривається. Із зменшенням опору RH навантаження його струм досягає максимального значення. Максимальний струм джерела живлення Іmах визначають за формулою:  max 20 25 30 35 40 45 50 55  V1  U   t  R5    n  V1  U  R4   R3    , (1),    де Іmах - максимальне значення струму джерела живлення; ψt - температурний потенціал; V1 - напруга джерела живлення; UBE - напруга база-емітер транзистора; R3, R4, R5 - опори струмообмежуючих резисторів. Потім, у вузлі обмеження струму один транзистор частково закривається за рахунок падіння напруги на резисторі вузла обмеження струму, а інший транзистор частково відкривається, зменшуючи при цьому відкриваючу напругу на затворі силового регулюючого транзистора. Останній частково закривається, зменшуючи вихідну напругу джерела живлення. Резистори вузла обмеження струму обмежують струм, стабілітрон і діод вузла обмеження напруги обмежують напругу, а резистор вузла обмеження напруги формує керуючу напругу для затвора силового регулюючого транзистора. Недоліком даного пристрою є те, що із зменшенням напруги джерела живлення іскробезпечна потужність, яку можна видати в навантаження, зменшується, внаслідок чого неможливо повністю використовувати паспортну (номінальну) ємність акумуляторної батареї, без погіршення властивостей іскробезпеки. В основу передбачуваної корисної моделі поставлено задачу створення іскробезпечного джерела живлення, в якому за рахунок формування вузла обмеження напруги стабілітроном і формування вузла обмеження струму трьома транзисторами, двома резисторами та одним струмостабілізуючим діодом досягається технічний результат - забезпечення більш повного використання паспортної (номінальної) ємності акумуляторної батареї, з одночасним підвищенням іскробезпечної подачі електроенергії від джерела постійного струму до його навантаження. Поставлена задача вирішується тим, що в іскробезпечному джерелі живлення, що містить джерело напруги, відкриваючий напругу резистор і силовий регулюючий транзистор, пов'язаний з вузлом обмеження струму та з вузлом обмеження напруги, згідно з корисною моделлю, вузол обмеження напруги сформований стабілітроном, а вузол обмеження струму сформований трьома транзисторами, двома резисторами та одним струмостабілізуючим діодом. У прототипі силовий регулюючий транзистор пов'язаний з вузлом обмеження струму, формованим трьома транзисторами і трьома резисторами, та з вузлом обмеження напруги, формованим стабілітроном, діодом та резистором. Таке технічне рішення вимагає підвищеної ємності акумуляторної батареї для забезпечення достатнього рівня іскробезпеки. У корисній моделі, що заявляється, силовий регулюючий транзистор пов'язаний з вузлом обмеження напруги, сформованим стабілітроном, та з вузлом обмеження струму, сформованим трьома транзисторами, двома резисторами та одним струмостабілізуючим діодом, що і підвищує рівень іскробезпеки електроустаткування без збільшення ємності акумуляторної батареї. Порівняльний аналіз рішення, що заявляється, з прототипом дозволяє зробити висновок, що пропонований пристрій відрізняється від відомого тим, що вузол обмеження напруги сформований стабілітроном, а вузол обмеження струму сформований трьома транзисторами, двома резисторами та одним струмостабілізуючим діодом. 1 UA 90041 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Таким чином, пристрій, що заявляється, відповідає критерію "новизна". На кресленні зображено принципову схему пристрою. Пропонований пристрій містить джерело напруги 1 і відкриваючий напругу резистор 2, сполучений з силовим регулюючим транзистором 3. Силовий регулюючий транзистор 3 пов'язаний з вузлом обмеження струму 4, формованим трьома транзисторами 5, 6 і 7, двома резисторами 8, 9 та струмостабілізуючим діодом 10. Одночасно силовий регулюючий транзистор 3 пов'язаний з вузлом обмеження напруги 11, формованим стабілітроном 12. Пристрій працює в такий спосіб. Після підімкнення джерела напруги 1 (акумуляторної батареї), від "мінус" через резистор 2 на затвор силового регулюючого транзистора 3 надходить відкриваюча напруга. Транзистор 3 спільно з транзистором 5 відкриваються, підмикаючи навантаження RH до джерела напруги 1 та активуючи роботу вузла обмеження струму 4. При цьому транзистор 6 вузла обмеження струму 4 відкривається, а транзистор 7 закривається. Із зменшенням опору навантаження RH його струм досягає максимального струму джерела живлення Іmах, що визначається за формулою:  max   cd  t     n  V1  U R2    R6    , (2),    де lcd - струм, формований струмостабілізуючим діодом, поз. 10; R8 - опір струмообмежуючого резистора, поз. 8; R9 - опір струмообмежуючого резистора, поз. 9. Після чого транзистор 6 частково закривається за рахунок падіння напруги на резисторі 8 вузла обмеження струму 4, а транзистор 7 частково відкривається, зменшуючи відкриваючу напругу на затворі силового регулюючого транзистора 3. Стабілітрон 12 вузла обмеження напруги 11 обмежує напругу на затворі силового регулюючого транзистора 3. При цьому силовий регулюючий транзистор 3 частково закривається, зменшуючи вихідну напругу джерела живлення 1. Змінена структура формули (1) розрахунку максимального струму Іmах, обумовлена прийнятим рішенням схемотехніки джерела живлення, визначає можливість збільшення значення потужності, яку можна віддати у схему живлення апаратури і понизити співвідношення між струмами установлення і короткого замикання джерела живлення. Пропоноване технічне рішення забезпечує підвищення рівня іскробезпеки електроустаткуванні і більш повне використання паспортної (номінальної) ємності акумуляторної батареї завдяки тому, що: - у вузол обмеження струму введено струмостабілізуючий діод, який у пропонованій схемі формує максимально допустимий струм; - вузол обмеження напруги представлено стабілітроном, який забезпечує прискорення спрацьовування силового регулюючого транзистора. Джерело інформації 1. Диденко В.П. Искробезопасность цепей с источниками питания, не отключающимися при коммутации // Горноспасательное дело. - 2009. - Вып. 46. - С. 51-60. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Іскробезпечне джерело живлення, що містить джерело напруги, відкриваючий напругу резистор і силовий регулюючий транзистор, пов'язаний з вузлом обмеження струму та з вузлом обмеження напруги, яке відрізняється тим, що вузол обмеження напруги сформований стабілітроном, а вузол обмеження струму сформований трьома транзисторами, двома резисторами та одним струмостабілізуючим діодом. 2 UA 90041 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3