PL180574B1

PL180574B1 - Protective barrier for spark-proofed electric circuits

Info

Publication number: PL180574B1
Application number: PL31612496A
Authority: PL
Inventors: Franciszek Swiergot; Adam Lipowczan; Witalij Skoropacki; Andrzej Mazurczyk
Original assignee: Geowny Inst Gornictwa; Glowny Instytut Gornictwa
Priority date: 1996-09-16
Filing date: 1996-09-16
Publication date: 2001-02-28
Also published as: PL316124A1

Abstract

Bariera ochronna iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, wykonana w postaci czwó- rnika z zaciskami wejściowymi dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, pomiędzy które jest włączona dioda Zenera, znamienna tym, że pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy (2) i pierwszy zacisk wyjściowy (4) jest włączony rezystor pomiarowy (R), którego jeden koniec jest połączony z emiterem p-n-p tranzystora (T1) o bazie dołączonej do kolektora n-p-n kolejnego tranzystora (T2), a kolektorze związanym z bazą tego tranzystora (T2), którego emiter jest połączony z bramką tyrystora (Tr) o anodzie dołączonej do drugiego zacisku wejściowego (1) i drugiego zacisku wyjściowego (3) oraz do katody diody prostowniczej (D1),a katodzie związanej z anodą tej diody, pierwszym zaciskiem wejściowym (2) i drugim końcem wspomnianego rezystora.The protective barrier of the intrinsically safe electric circuit, made in the form of a quadrant with input terminals for connecting the non-intrinsically safe part of the electric circuit and output terminals for connecting the intrinsically safe electric circuit, between which the Zener diode is connected, characterized in that between the first input terminal (2) and the first the output terminal (4) is connected with a measuring resistor (R), one end of which is connected to the pnp emitter of the transistor (T1) with the base attached to the npn collector of the next transistor (T2), and the collector connected to the base of this transistor (T2), whose emitter is connected to the thyristor gate (Tr) with an anode connected to the second input terminal (1) and the second output terminal (3) and to the cathode of the rectifying diode (D1), and the cathode associated with the anode of this diode, the first input terminal (2) and the second end of said resistor.

Description

Przedmiotem wynalazku jest bariera ochronna iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego ulokowanego w strefie zagrożenia wybuchem gazu lub pary cieczy palnych, zwłaszcza w obiektach przemysłu węglowego i petrochemicznego.The subject of the invention is a protective barrier of an intrinsically safe electric circuit located in a gas or vapor explosion hazard zone, especially in coal and petrochemical industries.

Znana jest, na przykład z polskiego opisu patentowego nr 106 542, bariera ochronna w postaci czwórnika zaopatrzonego w zaciski wejściowe dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciski wyjściowe dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego. Pomiędzy zaciski wejściowe i wyjściowe są włączone rezystory ograniczające prąd zwarcia i diody Zenera ograniczające wzrost napięcia na wejściu chronionego obwodu. Rozwiązanie to cechuje się niską sprawnością elektryczną i niską wartością użytecznej mocy iskrobezpiecznej, która może być dostarczona do obciążenia.It is known, for example, from Polish patent specification No. 106 542, a protective barrier in the form of a cross with input terminals for connecting a non-intrinsically safe part of an electric circuit and output terminals for connecting an intrinsically safe electric circuit. Short-circuit current limiting resistors and Zener diodes limiting the increase in voltage at the input of the protected circuit are connected between the input and output terminals. This solution is characterized by low electrical efficiency and a low value of the useful intrinsically safe power that can be delivered to the load.

Znane są również, na przykład z opisów patentowych byłego ZSRR nr nr 412299, 546729, 1075010 oraz polskiego opisu patentowego nr 155 781 i opisu zgłoszeniowego P.250087, układy zapewniające iskrobezpieczeństwo obwodów elektrycznych poprzez izolowanie energetyczne obwodu chronionego przy powstaniu komutacji awaryjnej w tym. obwodzie. Izolowanie energetyczne jest realizowane za pomocą rozwarcia lub zwarcia zacisków wejściowych chronionego obwodu w przypadku przekroczenia ustalonej wartości prądu lub napięcia oraz za pomocą kontroli szybkości zmiany wartości napięcia lub prądu. Jako elementy wykonawcze w tych układach stosuje się tranzystory lub tyrystory. Dla zapewnienia niezawodności zabezpieczenia przeciwiskrzenicwegc wymagane jest dublowanie, a w niektórych przypadkach potrajanie tych układów. Z tej przyczyny zabezpieczenie przeciwiskrzeniowe staje się zbyt skomplikowane i trudne przy uruchomieniu.There are also known, for example, from the former USSR patents No. 412299, 546729, 1075010 and Polish patent description No. 155 781 and application description P.250087, systems ensuring the intrinsic safety of electrical circuits by energy isolation of the protected circuit during emergency commutation, including. perimeter. Energy isolation is realized by opening or shorting the input terminals of the protected circuit in the event of exceeding the predetermined value of current or voltage, and by controlling the rate of change of voltage or current value. As actuators in these systems, transistors or thyristors are used. To ensure the reliability of spark protection, duplication, and in some cases tripling, of these systems is required. For this reason, spark protection becomes too complex and difficult to put into operation.

W barierze ochronnej iskrcbezpiecznegc obwodu elektrycznego, wykonanej w postaci czwómika z zaciskami wejściowymi dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego, pomiędzy które jest włączona dioda Zenera, według wynalazku, pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy i pierwszy zacisk wyjściowy jest włączony rezystor pomiarowy, którego jeden koniec jest połączony z emiterem p-n-p tranzystora o bazie dołączonej do kolektora n-p-n kolejnego tranzystora, a kolektorze związanym z bazą tego tranzystora. Emiter kolejnego tranzystora jest połączony z bramką tyrystora o anodzie dołączonej do drugiego zacisku wejściowego i drugiego zacisku wyjściowego oraz do katody diody prostowniczej, a katodzie związanej z anodą tej diody, pierwszym zaciskiem wejściowym i drugim końcem wspomnianego rezystora.In the intrinsically safe barrier of the electric circuit, made in the form of a quad with input terminals for connecting the non-intrinsically safe part of the electric circuit and output terminals for connecting the intrinsically safe electric circuit, between which the Zener diode is connected, according to the invention, a resistor is connected between the first input terminal and the first output terminal. one end of which is connected to the pnp emitter of the transistor with the base connected to the npn collector of the next transistor, and the collector connected to the base of this transistor. The emitter of the next transistor is connected to the gate of the thyristor with an anode connected to the second input terminal and the second output terminal and to the cathode of the rectifier diode, and the cathode associated with the anode of this diode, the first input terminal and the second end of said resistor.

180 574180 574

Bariera ochronna według wynalazku, z rezystorem pomiarowym, tyrystorem jako elementem wykonawczym dokonującym zwarcia zacisków zasilania chronionego obwodu, diodą prostowniczą i dwoma tranzystorami dla uzyskania zbliżonej do przekaźnikowej charakterystyki przejściowej (prądowo-napięciowej) oraz stabilitronem w postaci diody Zenera, zawiera minimalną ilość elementów półprzewodnikowych oraz ma prosty schemat elektryczny.The protective barrier according to the invention, with a measuring resistor, a thyristor as an executive element short-circuiting the power supply terminals of the protected circuit, a rectifying diode and two transistors to obtain a transient characteristic similar to the relay (current-voltage) and a stabilitron in the form of a zener diode, contains a minimum number of semiconductor elements and has a simple wiring diagram.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, przedstawiającym układ wewnętrznych połączeń poszczególnych elementów bariery ochronnej.The subject of the invention is shown in an exemplary embodiment on the drawing showing the arrangement of internal connections of individual elements of the protective barrier.

Bariera ochronna iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego jest wykonana w postaci czwórnika z zaciskami wejściowymi 1, 2 dla przyłączania nieiskrobezpiecznej części obwodu elektrycznego i zaciskami wyjściowymi 3, 4 dla przyłączania iskrobezpiecznego obwodu elektrycznego. Pomiędzy zaciski wyjściowe 3, 4 jest włączona dioda Zenera D2, zabezpieczająca chroniony obwód przed nadmiernym wzrostem napięcia. Pomiędzy pierwszy zacisk wejściowy 2 i pierwszy zacisk wyjściowy 4 jest włączony rezystor pomiarowy R. Jeden koniec rezystora pomiarowego R jest połączony z emiterem p-n-p tranzystora T1, którego baza jest dołączona do kolektora n-p-n kolejnego tranzystora T2, a kolektor jest związany z bazą tego tranzystora T2. Emiter kolejnego tranzystora T2 jest połączony z bramką tyrystora Tr, którego anoda jest dołączona do drugiego zacisku wejściowego 1 i drugiego zacisku wyjściowego 3 oraz do katody diody prostowniczej Dl, a katoda jest związana z anodą tej diody, pierwszym zaciskiem wejściowym 2 i drugim końcem rezystora pomiarowego R.The protective barrier of the intrinsically safe electric circuit is made in the form of a cross with input terminals 1, 2 for connecting the non-intrinsically safe part of the electric circuit and output terminals 3, 4 for connecting the intrinsically safe electric circuit. Between the output terminals 3, 4 the Zener diode D2 is connected, protecting the protected circuit against excessive voltage increase. A measuring resistor R is connected between the first input terminal 2 and the first output terminal 4. One end of the measuring resistor R is connected to the p-n-p emitter of the transistor T1, the base of which is connected to the n-p-n collector of the next transistor T2, and the collector is associated with the base of this transistor T2. The emitter of the next transistor T2 is connected to the thyristor gate Tr, the anode of which is connected to the second input terminal 1 and the second output terminal 3 and to the cathode of the rectifier diode D1, and the cathode is connected to the anode of this diode, the first input terminal 2 and the second end of the measuring resistor R.

W stanie normalnej pracy tyrystor Tr jest - rozwarty. Przy powstawaniu zwarcia w chronionym obwodzie spadek napięcia na rezystorze pomiarowym R przekracza ustaloną wartość, co powoduje szybkie wysterowanie tyrystora Tr poprzez układ tranzystorów Tl i T2. Załączenie tyrystora Tr powoduje zwarcie zacisków wejściowych 1 i 2, a tym samym odcięcie dopływu prądu do części iskrobezpiecznej obwodu elektrycznego.During normal operation, the thyristor Tr is open. When a short-circuit occurs in the protected circuit, the voltage drop across the measuring resistor R exceeds the set value, which causes the thyristor Tr to be quickly actuated by the system of transistors T1 and T2. Turning on the thyristor Tr causes a short-circuit of the input terminals 1 and 2, and thus cuts off the power supply to the intrinsically safe part of the electric circuit.

180 574180 574

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

1. The protective barrier of the intrinsically safe electric circuit, made in the form of a cross, with input terminals for connecting the non-intrinsically safe part of the electric circuit and output terminals for connecting the intrinsically safe electric circuit, between which a Zener diode is connected, characterized in that between the first input terminal (2) and the first the output terminal (41) is on rcrz ^ y ^^ tc ^ r measuring (R), one end of which is connected to the pnp emitter of the transistor (T1) with the base connected to the npn collector of the next transistor (T2), and the collector connected to the base of this transistor (T2), the emitter of which is connected to the thyristor gate (Tr) with the anode connected to the second input terminal (1) and the second output terminal (3), and to the rectifier cathode (D1), and the cathode associated with the anode of this diode, the first an input terminal (2) and the other end of said resistor.